南平市建阳外国语学校高中物理选修三第三章《热力学定律》基础卷(提高培优)

一、选择题
1．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是
A．减小20 J B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J
2．下列说法不正确的是（）
A．饱和气压与热力学温度成正比
B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
C．当分子间的引力与斥力平衡时，分子力一定为零，分子势能一定最小
D．在任何自然过程中，一个孤立系统中的总熵不会减少
3．下列说法正确的是（）
A．把玻璃管道的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故
B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力
C．实际气体在温度不太高、压强不太大时可以当做理想气体来处理
D．为了节约能源，应提高利用率，随着技术的进步，一定可以制造出效率为100%的热机4．一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量
3.8×104J，则该理想气体的（）
A．温度降低，密度减小
B．温度降低，密度增大
C．温度升高，密度减小
D．温度升高，密度增大
5．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行。

下列说法正确的是（）
A．ab过程中气体分子热运动平均动能增加
B．bc过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变
C．cd过程中气体从外界吸热小于气体内能增量
D．de过程中气体对外放出热量，内能不变
6．一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ab与竖直轴平行，bc的延长线通过原点，cd与水平轴平行，da与bc平行，则下列说法错误
．．的是
A．ab过程中气体内能不变
B．ab过程中气体体积减少
C．bc过程中其体体积保持不变
D．cd过程外界对气体做功
7．下列说法正确的是
A．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．气体从外界吸收了热量，内能必定增加
D．在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能减少
8．下列说法中不正确
．．．的是
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．对于温度相同的氧气与氢气，它们的分子平均速率不同
C．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
D．压强不变时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能9．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则（）
A．气泡对外做功，内能不变，同时放热
B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热
C．气泡内能减少，同时放热
D．气泡内能不变，不吸热也不放热
10．如图所示，A、B为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O为固定轴，且MO=NO，将A中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN重新平衡，下列说法正确的是（）
A．B中气体温度不变
B．B中气体温度降低
C．A中气体克服外力做功，外界对B气体做功
D．A中气体内能增加，B中气体内能减少
11．在炎热的夏季，用打气筒为自行车充气，若充气太足，在太阳暴晒下，很容易发生车胎爆裂。

已知打气筒的容积为0V，轮胎容积为打气筒容积的20倍，充气前轮胎内、外压
强相等，温度为0T，用打气筒给轮胎充气，设充气过程气体温度不变，大气压强0p，轮胎能够承受的最高气压为0
2.7p。

则下列说法正确的是（）
A．让轮胎内气体压强达到0
2p，需要充气20次
B．让轮胎内气体压强达到0
2p，需要充气40次
C．爆胎瞬间气体的温度为0
2.7T
D．爆胎过程气体放出热量，内能减小
12．下列说法中，能够发生且不违背热力学第二定律的是（）
A．一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热
B．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体
C．只要对蒸汽机不断革新，它就可以把蒸汽的内能全部转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
13．下列说法正确的是（）
A．物体吸收热量，其内能一定增加
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．物体吸收热量同时对外做功，其内能一定增加
D．物体放出热量同时对外做功，其内能一定减少
14．一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p—V图象如图所示。

在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。

对于这两个过程，下列说法正确的是（）
A．气体经历过程1，其温度不变
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直向外放热
D．气体经历过程1时对外做的功与经历过程2时相同
15．根据热学知识可以判断，下列说法正确的是（）
A．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功
B．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体分子的体
积为mV M
C．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．空调的压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律
二、填空题
16．如图所示，一定质量的理想气体经历A→B、B→C两个变化过程，已知状态A的温度为300K，则气体在B状态的温度为___________K，由状态B变化到状态C的过程中，气体
是___________（填“吸热”或“放热”）过程。

17．吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。

使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分。

然后将锁扣扳下（如图乙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。

若气体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中，吸盘内气体的温度始终不变，则在拉起吸盘后，吸盘内气体的压强与拉起前的相比___________（填“增大”“不变”或“减小”），吸盘内空气的密度___________（填“大于”“等于”或“小于”）外界空气的密度，吸盘内气体的内能___________（填“增大”“不变”或“减小”），此过程中吸盘内的气体要___________（填“吸收”或“放出”）热量。

18．一圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上。

一质量为m，横截面积为S的活塞将一定量的理想气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。

当活塞静止时，活塞与汽缸底部距离为h，如图（a）所示。

已知大气强为p0，重力加速度为g。

现把汽缸从图（a）状态缓慢转到图（b）状，在此过程中气体温度不变，则图（b）状态下气体体积为
___________。

从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，如图（c）所示。

若此过程中气体内能增量为△U，则气体吸收的热量应为___________。

19．一定质量的理想气体在状态A时的压强为5
，体积为3
210Pa
1m，温度为200K，经历了如图所示一系列的变化，气体在状态C时的压强为___________Pa；从状态A变化到状态B的过程中，气体对外界做的功是___________J；气体从状态A到状态B的过程是___________（填“吸”或“放”）热过程；气体从状态B到状态C的过程是___________（填
“吸”或“放”）热过程。

20．下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。

（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
21．容器A、B的底部用一带有阀门的细管相连，阀门关闭时A中水面较高打开阀门使水较慢流动，最终A、B中的水面相平，则在此过程中，大气压力对水所做的功
_______0（选填“>”、“=”、“<”）.
W_______0，水的内能的增加量U
22．如图所示,一定质量的理想气体封闭在气缸内,缓慢经历了A→B→C→D→A四个过程．则A、C两状态热力学温度比值T A:T C=_________；若A→B过程，活塞对气体做功W，则C→D 过程，气体对活塞做功_________.
23．一个晴朗的天气，小明觉得湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画（如图所示）．但旁边的同学认为他的画有不符合物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识正确画出草图，并指出这样画的物理依据．
①请在答题纸上画上你认为正确的草图 ______ ．
②依据__________________________________
③如果认为小气泡在水中缓慢上升，则小气泡中的气体对外做的功____（填“大于”、“等于或“小于”）气体吸收的热量．
24．如图所示，一导热性能良好的气缸，用轻质活塞密封了一定质量的气体，活塞用轻绳
悬挂在天花板上。

（1）若环境温度缓慢升高，下列说法正确的有_____．
A ．单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少
B ．单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数增加
C ．器壁单位面积上受到气体分子撞击力增大
D ．温度升高，缸内所有气体分子运动速率均增大
（2）若已知气缸的容积为1L ，气缸内气体的密度为30g/3m ，平均摩尔质量为
1.152g/mol ．阿伏加德罗常数23-16.010mol A N =⨯，估算气缸内气体分子数为____个，气
体分子间平均距离d =____m （结果均保留一位有效数字）。

（3）已知气缸的质量为M ，活塞可以在缸内无摩擦滑动，活塞的面积为S ，活塞与缸底距离为h ，大气压强恒为p 0，此时环境温度为T ．若环境温度升高时，气体从外界吸收热量Q ，气缸缓慢移动距离d 后再次处于静止，则在此过程中密闭气体的内能∆U 增加了________，温度升高了___________。

25．如图，活塞将一定质量的理想气体封闭于导热汽缸中，活塞可沿气缸内壁无摩擦滑动．通过加热使气体温度从T 1升高到T 2，此过程中气体吸热12J ，气体膨胀对外做功8J ，则气体的内能增加了______J ；若将活塞固定，仍使气体温度从T 1升高到T 2，则气体吸收的热量为_____J ．
26．如图所示，在长为l =57cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4 cm 高的水银柱封闭着51 cm 长的理想气体，管内外气体的温度相同。

现将水银缓慢地注入管中，直到水银面与管口相平。

(大气压强p 0=276cmHg)
①求此时管中封闭气体的压强；___
②此过程封闭气体_____(填“吸热”或“放热”)，内能____(填“增大”、“减小”或“不变”)
三、解答题
27．一定质量的理想气体,其内能跟温度成正比．在初始状态A 时,体积为V 0,压强为p 0,温度为T 0,已知此时其内能为U 0．该理想气体从状态A 经由一系列变化,最终还回到原来状态A,其变化过程的p-T 图如图所示,其中CA 延长线过坐标原点,BA 在同—竖直直线上．求:
(1)状态B 的体积;
(2)状态C 的体积;
(3)从状态B 经由状态C,最终回到状态A 的过程中,气体与外界交换的热量是多少?
28．一定质量的理想气体从状态A 经状态B 变化到状态C 。

其V —T 图像如图所示。

求：
(1)若气体分子总数为N ，气体在状态B 时分子间的平均距离d ；
(2)若气体在状态A 的压强为p ，气体从状态A 经状态B 变化到状态C 的过程中，内能的增加量为U △，气体在该过程中吸收的热量Q 。

29．如图所示，大气压强恒为p 0，用横截面积为S 的可动水平活塞将一定质量的理想气体密封于悬挂在天花板上的汽缸中，活塞的质量为06p S g
，开始时，环境的热力学温度为T 0，活塞与汽缸顶部的高度差为h 0，由于环境温度缓慢降低，活塞缓慢向上移动，当环境温度
降低至T1时，活塞向上移动了0.2h0，已知密封气体的内能U与热力学温度T的关系为
U=kT（k为正常数），汽缸导热良好，与活塞间的摩擦不计，重力加速度为g，求
（i）变化后环境的温度T1；
（ⅱ）全过程中密封气体向外界放出的热量Q。

30．如图所示，竖直放置的汽缸内有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S＝0.10m2，活塞的质量忽略不计，气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通．开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80cm的气柱（U形管内的气体体积不计），此时缸内气体温度为27℃，U形管内水银面高度差h1＝15cm．已知大气压强p0＝75cmHg．
（1）让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度；
（2）接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96cm，求整个过程中气体与外界交换的热量（p0＝75cmHg＝1.0×105Pa）．。