西安西工大附中分校高中物理选修三第三章《热力学定律》经典练习卷

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
2．一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是（）→过程中，气体体积增大，从外界吸热
A．a b
→过程中，气体体积增大，从外界吸热
B．b c
→过程中，气体体积不变，向外界放热
C．c a
→过程中，气体内能增大，向外界放热
D．c a
3．一定质量的理想气体（分子力不计），体积由V1膨胀到V2，如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为∆U1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为∆U2。

则（）A．W1>W2，Q1<Q2，∆U1> ∆U2
B．W1>W2，Q1>Q2，∆U1> ∆U2
C．W1<W2，Q1=Q2，∆U1< ∆U2
D．W1=W2，Q1>Q2，∆U1> ∆U2
4．下列说法正确的是（）
A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
5．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
6．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()
A．都具有方向性B．只是部分具有方向性
C．没有方向性D．无法确定
7．下列过程中可能发生的是 ()
A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
8．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
9．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（）
A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳
B．空调机既能致热，又能致冷，说明热传递不存在方向性
C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天
D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒
10．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p—V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。

下列说法正确的是（）
A．气体从状态M到状态N的过程中温度先降低后升高
B．气体从状态N到状态Q的过程中温度先升高后降低
C．气体从状态N到状态Q的过程中放出热量
D．气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功
11．以下关于热学的说法正确的是（）
A．物体温度升高时，物体内所有分子的动能都增大
B．水表面层的分子间的作用表现为相互吸引
C．气体产生压强是由于分子间相互排斥
D．符合能量守恒定律的过程都能自发进行
12．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其变化过程的p V 图像如图所示（）
A．气体在A状态时的内能大于C状态时的内能
B．气体在B状态时每个分子的动能都比A状态时大
C．气体从状态A到B吸收的热量大于从状态B到C放出的热量
D．气体从状态A到B吸收的热量等于从状态B到C放出的热量
13．如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a和b。

现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，下列说法正确的是()
A．b的温度升高
B．a的体积增大，压强变小
C．加热后b的分子热运动比a的分子热运动更激烈
D．b的体积减小，压强增大，但温度不变
14．如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中B→C过程中内能减少1000J，则A→B→C过程中气体对外界做的总功为（）
A．1600J B．400J C．1000J D．600J
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．做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

现有一内壁光滑的汽缸固定竖直放置，如图所示，其上端有一挡板，使一厚度忽略不计的轻质活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸上端的距离为0.1m。

现对封闭气体加热，活塞缓慢上移到汽缸的上端后，一段时间后停止加热。

已知活塞的横截面积为0.02 m2，外部大气压强为
1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为1000J，加热过程中，气体对外所做的功为
______；封闭气体的内能变化量为______。

17．一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___________。

18．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C再回到状态A，变化过程如图所示，其中A到B曲线为双曲线。

图中0V和0p为已知量。

从状态B到C的过程中，气体做功的大小为___________；从状态A经状态B、C再回到状态A的过程中，气体吸放热情况为
___________（选填“吸热”“放热”或“无吸放热”）。

19．如图所示，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到状态a 。

则气体在ab 过程要_______（选填“吸热”或“放热”）；气体从c 到a 过程放出600J 热量，则气体内能在这一过程将_______（选填“增加“或“减少”）________J 。

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 →、C B →、C D →、D A →的四个过程中，气体对外放热的过程有_________；气体对外做功的过程有________；气体内能增加的过程有___________。

21．如图所示，用隔板将一密闭绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。

现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸，该过程气体的内能_________（选填“增大” “减小”隔板或“不变”）；待气体状态达到稳定后，缓慢推压活塞至原隔板处，该过程中，气体温度_________（选填“升高” “降低" 或“不变”）。

22．如图1所示，在斯特林循环的P－V图象中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．
（1）B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）．状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图2所示，则状态A对应的是_____（选填“①”或“②”）．
（2）在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4 J和20 J；在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20 J和12 J，则气体完成一次循环对外界所做的功为
_____J．
23．如图所示，在汽缸右侧封闭一定质量的理想气体，压强与大气压强相同．把汽缸和活塞固定，使汽缸内气体升高到一定的温度，气体吸收的热量为Q1，气体的内能为U1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与气缸间无摩擦、不漏气)，也使气缸内气体温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2，气体的内能为U2，则Q1________Q2，U1________U2.(均选填“大于”“等于”或“小于”)
24．如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，从状态A到状态B，在相同时间内撞在单位面积上的分子数_______（选填“增大”、“不变”或“减小”），从状态A经B、C再回到状态A，气体吸收的热量_______放出的热量（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

25．某同学从冰箱冷冻室中取出经较长时间冷冻的空烧瓶后，迅速把一个气球紧密地套在瓶口上，并将烧瓶放进盛有热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．烧瓶和气球里的气体内能______(选填增大、不变或减小)，外界对气体_______(选填做正功、做负功或不做功)
26．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。

如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。

航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。

假设此过程中系统与外界没有热交换，平衡后气体的内能___________，压强___________（均填“增大”“减小”或“不变”）。

三、解答题
27．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。

高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。

设当地温度为
t1=27℃，大气压为p0。

已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0。

(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
28．如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）。

初始时，封闭气体温度为T，活塞距离汽缸底部为h0，细管内两侧水银柱存在高度差。

已知水银密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，重力加速度为g。

(1) 求U形细管内两侧水银柱的高度差；
(2) 通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Δh0，求此时的温度；此加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化。

29．如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计．开始时活塞距气缸底的高度为h =0.50m ，气体温度为t 1=27℃．给气缸加热，活塞缓慢上升到距气缸底的高度为h 2=0.80m 处时，缸内气体吸收Q =450J 的热量．已知活塞横截面积S =5.0×10-3m 2，大气压强P 0=1.0×105Pa ．求：
①加热后缸内气体的温度；
②此过程中缸内气体增加的内能U ．
30．如图所示，高度为L 、横截面积为S 的圆柱形绝热气缸开口端向上竖直放置，其开口端有一个小卡环。

气缸内有一质量为m 且厚度不计的绝热活塞封闭了n =2mol 的氦气，氦气可视为理想气体，其内能的表达式为U =32
nRT ，式中R 为已知常量，T 为某状态下的热力学温度，不计活塞与气缸内壁之间的摩擦。

开始时活塞距气缸底部的距离为
4
L ，氦气的热力学温度为T 0，已知外界大气压强为p 0，重力加速度为g 。

现对氦气缓慢加热，求 ⑴活塞刚好到达小卡环位置时，氦气的温度；
⑵从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气吸收的热量；
⑶当把氦气加热到热力学温度为5T 0时，氦气的压强。