成都树德中学高中物理选修三第三章《热力学定律》经典练习(培优)

一、选择题
1．下列说法正确的是（）
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆的过程
C．空调机既能致热又能致冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．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
3．下列说法正确的是（）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数
D．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能
4．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、C变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。

则在此过程中（）
A．由A到B，气体所有分子的动能都增大
B．由B到C，气体对外做功，放出热量
C．由C到D，气体压强增大，内能减少
D．由A到D，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
5．一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
6．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
7．如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变．则
A．充气过程中，储气室内气体内能增大
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体放热
D．喷水过程中，储气室内气体压强增大
8．下列说法中正确的是（）
A．温度低的物体内能小
B．外界对物体做功时，物体的内能一定增加
C．温度低的物体分子运动的平均动能小
D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大
9．如图所示，一定质量理想气体的体积V与温度T关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。

则下列说法中正确的是（）
A．在A、B、C三个状态中B对应的压强最大
B．在A、B、C三个状态中C对应的压强最大
C．过程AB中外界对气体做功，内能增加
D．过程BC中气体吸收热量，内能不变
10．如图所示，有一固定的圆筒形绝热容器，用绝热活塞密封一定质量的气体，当活塞处位置a时，筒内气体压强等于外界大气压，当活塞在外力作用下由位置a移动到位置b的过程中，下列说法正确的是（）
A．气体分子间作用力增大
B．气体压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体内能增加
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
2.7p。

则下列说法正确的是（）
胎能够承受的最高气压为0
2p，需要充气20次
A．让轮胎内气体压强达到0
2p，需要充气40次
B．让轮胎内气体压强达到0
2.7T
C．爆胎瞬间气体的温度为0
D．爆胎过程气体放出热量，内能减小
12．骑山地车是一种流行健身运动，山地自行车前轮有气压式减震装置，其结构如图。

在路面不平时，车身颠簸，活塞上下振动，起到减震的目的。

缸内气体可视为理想气体，振动引起的气体状态变化时间很短，可看成是绝热过程，则活塞迅速下压时（）
A．缸内气体对外界做功
B．缸内气体内能增大
C．缸内气体分子的平均动能不变
D．缸内每个气体分子对气缸壁的撞击力都增大
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．下列说法中正确的是（）
A．当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力
B．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大
C．热量不能自发从高温物体传给低温物体
D．多晶体和非晶体都没有固定的熔点
15．一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
二、填空题
16．一定质量的理想气体从状态M 出发，经状态N ，P 、Q 回到状态M ，完成一个循环，其体积—温度图像（V —T 图像）如图所示，其中MQ ，NP 平行T 轴，MN 、QP 平行V 轴。

则气体从M 到N 的过程中压强_______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体从P 到Q 过程对外界所做的功_______（填“大于”、“等于”或“小于”）从M 到N 过程外界对气体所做的功。

17．（1）一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变化到状态C 的p -V 图像如图所示，气体分子在单位时间内撞击容器上单位面积的次数用N 表示，则N B ___________N C 。

气体在A →B 过程中放出的热量___________在B →C 过程中吸收的热量；（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（2）启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎压过低为1.8p 0，如图所示。

车轮内胎体积约为V 0，为使汽车正常行驶，用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充入
01200
V V ∆=、压强为p 0的气体，充气结束后发现内胎体积约膨胀了20%，充气几分钟可以使轮胎内气体压强达到标准压强2.5P 0___________？已知汽车轮胎内气体可以视为理想气体，充气过程轮胎内气体温度无明显变化。

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．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经状态B、C和D后回到状态A，图中曲线AB、CD为反比例函数图线，直线BC平行于V轴，直线DA平行于p轴。

该理想气体经过的A→B、B→C、C→D、D→A四个过程中，气体吸热的过程有______；外界对气体做功的过程有______；气体内能减少的过程有______；吸收热量等于气体对外界做功的过程有______。

21．质量为2kg 的水在太阳光的照射下，温度升高5℃，水吸收的热量为______J 。

这是通
过______的方法改变了水的内能。

［34.210c =⨯水J/（kg·
℃）］ 22．如图所示为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U 形管连接，最初竖直放置的U 形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL ；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL 的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm ，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。

则
(1)大气压强p 0= __________________(用“cmHg”做压强单位)
(2)此过程中外界对烧瓶内的气体_____(填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将_____(填“吸热”或“放热”)。

23．能源是人类社会活动的物质基础，其中常规能源有：________；________；天然气．清洁能源有________；________；风能等．
24．如图所示，一定质量的理想气体由状态a 沿abc 变化到状态c ，吸收了340J 的热量，并对外做功120J ，则
①该气体在此过程中内能增加_______J ；
②若该气体由状态a 沿adc 变化到状态c 时，对外做功40J ，则这一过程中气体_______（填“吸收”或“放出”）_______J 热量．
25．如图所示，一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再由状态B 变化到状态C ，最后由状态C 变化到状态A ．气体完成这个循环，内能的变化△U=____ ，对外做功W=____，气体从外界吸收的热量Q=____．（用图中已知量表示）
26．一定质量的理想气体，其状态变化的p-V图像如图所示，已知气体在状态A时的温度为260K，则气体在状态B时的温度为__________K，从状态A到状态C气体与外界交换的热量为___________J.
三、解答题
27．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b到达状态c，已知一定质
（k为常数），该气体在状态a时温度为0T，求：量的理想气体的内能与温度满足U kT
(1)气体在状态c时的温度；
(2)气体从状态a到达状态c过程中从外界吸收的热量。

28．如图所示，内壁光滑的圆柱形导热气缸体积为V，顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸外大气的压强和温度分别为p0和T0，气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.8p0的理想气体。

已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。

求：
(1)气缸与大气达到平衡时的体积V1；
(2)活塞下降过程中，气体放出的热量Q。

29．如图所示，为一密闭内壁光滑太阳能集热气缸，下底面及侧面为可导热的集热材料，
顶面为质量为m 的透明玻璃活塞，已知活塞横截面积为S ，外界大气压强为0p ，缸内气体温度为1T 。

现将气缸静置于阳光下，气体等压膨胀，体积由1V 增大到2V ，该过程中气体吸收的热量为Q 。

已知气体内能U 与温度T 的关系为U T α=，求：
(1)体积为2V 时缸内气体的温度；
(2)该过程中气体的压强；
(3)该过程中气体吸收或者放出的热量。

30．如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t 的理想气体．活塞的质量为m ，横截面积为S ，与容器底部相距h .现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞又缓慢上升了h ，若这段时间内气体吸收的热量为Q ，已知大气压强为p 0，重力加速度为g ，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：
（1）容器中气体的压强；
（2）这段时间内气体的内能增加了多少？
（3）这段时间内气体的温度升高了多少？。