3-3热学计算题

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人教版2020年高中物理选修3-3第十章《热力学定律》测试试题有解析

人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。

）1.下列说法中正确的是（）A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()A. 气体体积膨胀，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。

人教版选修3-3第七章-分子动理论单元练习题及其答案

第七章分子动理论单元练习题一、单选题（共10小题,每小题5。

0分,共50分)1。

已知在标准状况下，1 mol 氢气的体积为22．4 L，氢气分子直径的数量级为（)A． 10－9mB． 10－10mC． 10－11mD． 10－8m2.甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略），甲分子固定不动,乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近,直到不能再靠近为止．在这整个过程中，分子力与分子势能的变化情况正确的是(）A．分子力先减小后增大,分子势能不断增加B．分子力先增大后减小，分子势能不断减小C．分子力先增大后减小再增大,分子势能先增加后减少D．分子力先增大后减小再增大，分子势能先减少后增加3.下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是()A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加C．一定量气体的内能等于其所有分子的热运动动能和分子势能的总和D．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加4。

如图所示为两分子间距离与分子势能之间的关系图象,则下列说法中正确的是()A．当两分子间距离r＝r1时，分子势能为零，分子间相互作用的引力和斥力也均为零B．当两分子间距离r＝r2时,分子势能最小，分子间相互作用的引力和斥力也最小C．当两分子间距离r<r1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大D．当两分子间距离r〉r2时,随着r的增大，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大5。

当分子间距离从平衡位置(r＝r0)处增大或减小时，分子势能的变化情况是（)A．分子间的距离增大，势能增大，分子间距离减小,势能减小B．分子间距离增大，势能先增大后减小C．分子间距离增大，势能先减小后增大D．不论是距离增大还是减小，势能均增大6。

两个温度不同的物体相互接触，达到热平衡后，它们具有相同的物理量是()A．质量B．密度C．温度D．重力7。

2021年高考物理真题分类汇编：选修3-3 热学

2021年高考物理真题分类汇编——选修3-3 热学(2021新课标I-33（1）).【物理—选修3-3】（15分）（5分）下列说法正确的是（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分） A ．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B ．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C ．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D ．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E ．在熔化过程中，晶体要吸取热量，但温度保持不变，内能也保持不变【答案】（1）BCD （选对1 个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1 个扣3分，最低得分为0分）【考点】固体的微观结构、晶体和非晶体【解析】解析：晶体有固定的熔点，并不会由于颗粒的大小而转变，即使敲碎为小颗粒，照旧是晶体，选项A 错。

依据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B 对。

同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨。

选项C 对。

晶体的分子排列结构假如遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D 对。

熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E 错。

(2021新课标I-33（2）)【物理—选修3-3】（10分）如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m 1=2.50kg ，横截面积为s 1=80.0cm 2，小活塞的质量为m 2=1.50kg ，横截面积为s 2=40.0cm 2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l =40.0cm ，气缸外大气压强为p=1.00×105Pa ，温度为T=303K 。

初始时大活塞与大圆筒底部相距l2，两活塞间封闭气体的温度为T 1=495K ，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽视两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g 取10m/s 2，求（i ）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度（ii ）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强【答案】（i ）330K (ii) 1.01×105 Pa【考点】气体试验定律；抱负气体；共点力的平衡【解析】(i) 设初始时气体体积为V 1 ,在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V 2 ,温度为T 2 ,由题给条件得：V 1 = s 2(l - l 2) + s 1(l2) ·······○1 V2 = s 2 l ·······○2 在活塞缓慢下移的过程中，用P 1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得：s 1(P 1 – P) = m 1g + m 2g + s 2(P 1 – P)······○3 故缸内的气体的压强不变，由盖·吕萨克定律有： V 1T 1= V2T 2······○4 联立○1○2○4式并代入题给数据得：T 2 = 330K ······○5 (ii)在大活塞与大圆筒底面刚接触时，被封闭气体的压强为P 1 ,在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变，没达到热平衡时被封闭气体的压强为P /,由查理定律有：P /T = P1T2······○6 （2分）联立○3○5○6式并代入题给数据得： P / = 1.01×105 Pa ······○7 （2分）【2021新课标II-33】33. [物理选修3-3]（15分）（1）（5分）关于集中现象，下列说法正确的是（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分） A.温度越高，集中进行得越快B.集中现象是不同物质间的一种化学反应C.集中现象是由物质分子无规章运动产生的D.集中现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的集中现象是由于液体的对流形成的【答案】ACD考点：分子动理论【2021新课标II-33】（2）（10分）如图，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上侧与大气相通，下端开口处开关K 关闭，A 侧空气柱的长度为l =10.0cm ，B 侧水银面比A 侧的高h =3.0cm ，现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h 1=10.0cm 时，将开关K 关闭，已知大气压强P 0=75.0cmHg 。

高中物理3-3热学知识点归纳(全面、很好)

选修3-3热学知识点归纳一、分子运动论1. 物质是由大量分子组成的（1）分子体积分子体积很小，它的直径数量级是（2）分子质量分子质量很小，一般分子质量的数量级是（3）阿伏伽德罗常数（宏观世界与微观世界的桥梁）1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值：设微观量为：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ；宏观量为：物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ．分子质量：分子体积:（对气体，V 0应为气体分子平均占据的空间大小）分子直径: 球体模型: V d N =3A )2(34π 303A 6=6=ππV N V d （固体、液体一般用此模型）立方体模型:30=V d （气体一般用此模型）（对气体，d 理解为相邻分子间的平均距离）分子的数量．A 1A 1A A N V V N V M N V N Mn ====ρμρμ2. 分子永不停息地做无规则热运动（1）分子永不停息做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布郎运动。

（2）布朗运动布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动。

布朗运动不是分子本身的运动，但它间接地反映了液体（气体）分子的无规则运动。

（3）实验中画出的布朗运动路线的折线，不是微粒运动的真实轨迹。

因为图中的每一段折线，是每隔30s 时间观察到的微粒位置的连线，就是在这短短的30s 内，小颗粒的运动也是极不规则的。

（4）布朗运动产生的原因大量液体分子（或气体）永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。

简言之：液体（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。

（5）影响布朗运动激烈程度的因素固体微粒越小，温度越高，固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不平衡性越强，布朗运动越激烈。

（6）能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。

热学[李椿章立源钱尚武]习题解答_第三章气体分子热运动速率与能量的统计分布律

第三章气体分子热运动速率和能量的统计分布律3-1 设有一群粒子按速率分布如下：试求(1)平均速率V ；（2）方均根速率2V （3）最可几速率Vp解：（1）平均速率：18.32864200.5200.4800.3600.2400.12≅++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=V (m/s)(2) 方均根速率37.322≅∑∑=ii i N V N V(m/s)3-2 计算300K 时，氧分子的最可几速率、平均速率和方均根速率。

解：s m RTV P /395103230031.8223=⨯⨯⨯==-μs m RTV /446103214.330031.8883=⨯⨯⨯⨯==-πμs m RTV/483103230031.83332=⨯⨯⨯==-μ3-3 计算氧分子的最可几速率，设氧气的温度为100K 、1000K 和10000K 。

解：μRTV P 2=代入数据则分别为：T=100K 时 s m V P /1028.22⨯= T=1000K 时 s m V P /1021.72⨯= T=10000K 时 s m V P /1028.23⨯=3-4 某种气体分子在温度T1时的方均根速率等于温度T2时的平均速率，求T 2/T1。

解：因μRTV32=πμ28RTV=由题意得：μRT3πμ28RT=∴T2/T1=83π3-5 求0℃时1.0cm3氮气中速率在500m/s到501m/s之间的分子数（在计算中可将dv近似地取为△v=1m/s）解：设1.0cm3氮气中分子数为N，速率在500~501m/s之间内的分子数为△N，由麦氏速率分布律：△N=VVeKTmN VKTm∆⋅⋅⋅-22232)2(4ππ∵ Vp2=2KTm，代入上式△N=VVVppeVVVN∆--⋅⋅222214ρπ因500到501相差很小，故在该速率区间取分子速率V =500m/s，又smVP/402102827331.823≅⨯⨯⨯=-△V=1m/s（vvp=）代入计算得：△N=×10－3N个3-6 设氮气的温度为300℃，求速率在3000m/s到3010m/s之间的分子数△N1与速率在1500m/s到1510m/s之间的分子数△N2之比。

高中选修3-3热力学第二定律热力学第二定律的微观解释练习题测试题复习题

【成才之路】2016高中物理第10章第4、5节热力学第二定律热力学第二定律的微观解释同步练习新人教版选修3-3基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．第二类永动机不可能制成，是因为( )A．违背了能量的守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化答案：D解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律。

故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体。

故B错。

机械能可以全部转化为内能。

2．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。

其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案：C解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。

由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。

3．下列叙述中正确的是( )A．对一定质量的气体加热，其内能可能减小B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行C．物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体答案：A解析：对一定质量的气体，内能的变化既与热传递有关又与做功有关，对气体加热，气体的内能可能减小，A正确。

系统总是自发地朝着熵增加的方向进行，B错误。

温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不一定都增大，C错误。

热量在一定条件下可以从低温物体传到高温物体，D项错误。

4．从微观角度看( )A．热力学第二定律是一个统计规律B．一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大D．出现概率越大的宏观状态，熵值越大答案：ACD解析：由熵增加原理——一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，可知B错误，A、C、D正确。

高二物理人教版选修3-3第十章热力学定律单元练习题(含详细答案)

第十章热力学定律一、单选题(1.一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功8 J，气体内能减少12 J，则在该过程中()A．气体吸热4 JB．气体放热4 JC．气体吸热20 JD．气体放热20 J2.关于一定质量的气体，下列叙述正确的是()A．气体体积增大时，其内能一定减少B．外界对气体做功，气体内能一定增加C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．气体温度升度，其分子平均动能一定增加3.下列现象属于能量耗散的有()A．利用水能发电转化为电能B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C．电池的化学能转化为电能D．火炉把房子烤暖4.一个孤立的热力学系统处于非平衡态和平衡态相比()A．处于非平衡态比处于平衡态有序B．处于平衡态比处于非平衡态有序C．处于非平衡态和处于平衡态有序程度相同D．有序程度要根据其他情况来定5.汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒6.下列说法正确的是()A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律7.关于内能的变化，以下说法正确的是()A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变8.我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来.其原因是()A．违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确9.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走.若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加10.下列叙述中不正确的是 ()A．市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因D．“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一二、多选题11.(多选)关于宏观态与微观态，下列说法正确的是()A．同一系统，在不同“规则”下，其宏观态可能不同B．宏观态越有序，其对应的微观态数目就越多C．一个宏观态往往对应有多个微观态，对应的微观态越多，这个宏观态的无序度越大D．一个宏观态可能是另一宏观态对应的微观态12.(多选)下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性13.(多选)下列说法中正确的是()A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变三、计算题14.如图所示，一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始时活塞被螺栓K固定.现打开螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g，且周围环境温度保持不变.求：(1)活塞停在B点时缸内封闭气体的压强p；(2)整个过程中通过缸壁传递的热量Q.15.已知无烟煤的热值约为3.2×107J/kg，一块蜂窝煤约含煤250 g，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).若煤完全燃烧释放出的热有60%被水吸收，求一块蜂窝煤完全燃烧后可将多少水从10 ℃加热到100 ℃？(保留三位有效数字).16.质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ向气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化的关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看做不变.(1)以下说法正确的是________.A.在区间Ⅱ，物质的内能不变B.在区间Ⅲ，分子间的势能不变C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D.在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高________(选填“变快”“变慢”或“快慢不变”).请说明理由.四、填空题17.(1)从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是________.(2)a、b两个分子分配在容器A、B里共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________.那么N个分子分配在l个容器中，共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________.18.关于气体的内能，下列说法正确的是________.A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加19.自发的过程总是倾向于出现较多________对应的宏观态，因此自发的过程总是从________向着________发展的.20.两只相同的容器中装有相同质量、相同温度和相同压强的同种气体，如图所示，A中活塞可以自由无摩擦地移动，B是密闭容器，现同时在同样条件下，对两容器加热，当它们吸收了相同的热量后，A容器中气体的内能__________(填“等于”“大于”或“小于”)B容器中气体的内能.21.(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做的功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J.试问：此压缩过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)的热量等于________ J.(2)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是________(填“A”“B”或“C”)，该过程中气体的内能________(填“增加”“减少”或“不变”).答案解析1.【答案】B【解析】改变内能的方式有两种，即热传递和做功，气体内能变化ΔU＝W＋Q，即－12 J＝－8 J ＋Q，可得Q＝－4 J，即气体放热4 J，选项B对.2.【答案】D【解析】做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积增大时，可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A、B、C错误.温度是分子平均动能的量度，气体温度升度，其分子平均动能一定增加，选项D正确.3.【答案】D【解析】能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散.本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等.只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有告诉该光能用来做什么，故不能算能量耗散.火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散.4.【答案】A【解析】平衡态说明各处一样，没有差别，而无序意味着各处都一样、没有差别，所以，处于平衡态比处于非平衡态无序.5.【答案】C【解析】汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，汽车克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少.6.【答案】C【解析】热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律.7.【答案】C【解析】根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A 错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错，C正确；放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误.8.【答案】C【解析】不同形式的能量可以相互转化，机械能可以转化为内能，在一定的条件下，内能也能转化为机械能，能量的转化都是通过做功来实现的.9.【答案】A【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变.10.【答案】B【解析】市区禁止摩托车通行是为了减少尾气和废气的排放，从而改善空气质量；氟利昂可造成大气臭氧层空洞，所以推广无氟冰箱；CO2是温室效应的罪魁祸首；“白色污染”亟待解决；故本题的选项为B项.11.【答案】ACD【解析】12.【答案】BD【解析】在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散.能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对. 13.【答案】BC【解析】内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物体机械能为零，但内能永不为零，A错误，B正确；绝热容器停止运动，内部气体的机械能转化为内能，温度升高，C正确，D错误.14.【答案】(1)p＝p0＋(2)(p0S＋mg)h【解析】(1)设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡由p0S＋mg＝pS得p＝p0＋(2)由于气体的温度不变，则内能的变化ΔE＝0由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q，Q＝－(p0S＋mg)h，气体放热.整个过程中通过缸壁传递的热量为(p0S＋mg)h.15.【答案】12.7 kg【解析】煤完全燃烧放出的能量为：Q1＝3.2×107×250×10－3J＝8×106J由题意Q1×60%＝cmΔt，且Δt＝(100－10) ℃＝90 ℃，解得m＝12.7 kg.16.【答案】(1)BCD(2)变快【解析】(1)因为该物质一直吸收热量，体积不变，不对外做功，所以内能一直增加，A错误，D 正确；又因为区间Ⅱ温度不变，所以分子动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，物体的内能增加，理想气体没有分子力，所以理想气体内能仅与温度有关，分子势能不变，B正确；从区间Ⅰ到区间Ⅲ，分子运动的无序程度增大，物质的熵增加，D正确.(2)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W根据理想气体的状态方程有＝C可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快.17.【答案】(1)(2)4lN【解析】(1)从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有C C＋C C＋C C＋C＋C 种选法，其中各占2台的选法有C C种，则概率为＝＝.(2)将A，B容器看作一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：那么共有4个微观态，每个微观态出现的几率为，依次推广，可知N个分子在l个容器中共有lN 个微观态，每种微观态出现的几率为.18.【答案】CDE【解析】质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以理想气体的内能与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确.19.【答案】微观态有序无序【解析】热力学第二定律表明热传递、扩散等宏观过程可以自发地向无序更大的方向发展，自发的过程总是倾向于出现较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的.20.【答案】小于【解析】A气体吸收热量后，温度升高，体积变大，对外做功，吸收的热量并没有全部增加气体的内能；而B气体吸收的热量全部增加了气体的内能，故A容器中气体的内能小于B容器中气体的内能.21.【答案】(1)放出 5.0×104(2)C增加【解析】(1)由热力学第一定律得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2.0×105J＝－5.0×104J即气体放热5.0×104J.(2)C中表示等压变化，由题图知气体温度升高，内能增加.。

化工热力学第二章第三章习题答案

思考题3-1气体热容，热力学能和焓与哪些因素有关？由热力学能和温度两个状态参数能否确定气体的状态？答：气体热容，热力学能和焓与温度压力有关，由热力学能和温度两个状态参数能够确定气体的状态。

3-2 理想气体的内能的基准点是以压力还是温度或是两者同时为基准规定的？答：理想气体的内能的基准点是以温度为基准规定的。

3-3 理想气体热容差R p v c c -=是否也适用于理想气体混合物？答：理想气体热容差R p v c c -=不适用于理想气体混合物，因为混合物的组成对此有关。

3-4 热力学基本关系式d d d H T S V p =+是否只适用于可逆过程？答：否。

热力学基本关系式d d d H T S V p =+不受过程是否可逆的限制3-5 有人说：“由于剩余函数是两个等温状态的性质之差，故不能用剩余函数来计算性质随着温度的变化”，这种说法是否正确？答：不正确。

剩余函数是针对于状态点而言的；性质变化是指一个过程的变化，对应有两个状态。

3-6 水蒸气定温过程中，热力学内能和焓的变化是否为零？答：不是。

只有理想气体在定温过程中的热力学内能和焓的变化为零。

3-7 用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多，为什么？能否交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程？答：因为做表或图时选择的基准可能不一样，所以用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多。

不能够交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程。

3-8 氨蒸气在进入绝热透平机前，压力为2.0 MPa ，温度为150℃，今要求绝热透平膨胀机出口液氨不得大于5%，某人提出只要控制出口压力就可以了。

你认为这意见对吗？为什么？请画出T -S 图示意说明。

答：可以。

因为出口状态是湿蒸汽，确定了出口的压力或温度，其状态点也就确定了。

3-9 很纯的液态水，在大气压力下，可以过冷到比0℃低得多的温度。

假设1kg 已被冷至-5℃的液体。

现在，把一很小的冰晶(质量可以忽略)投入此过冷液体内作为晶种。

选修3-3热学选择题(含解析)

高中物理选修3-3热学选择题（含解析）一、单选题1．根据分子动理论，判断以下关于分子力和分子势能的说法中正确的是（）A．当分子间距离为平衡距离r0时，分子具有最大势能B．当分子间距离为平衡距离r0时，分子具有最小势能C．当分子间距离为平衡距离r0时，引力和斥力都是最大值D．当分子间距离为平衡距离r0时，引力和斥力都是零【答案】B【解析】【详解】A、B项：当分子间距离r＞r0，随着距离的增大，分子引力和斥力都减小，但斥力减小快，分子力表现为引力，分子之间的距离增大时，分子力做负功，分子势能增大；相反r＜r0，分子力表现为斥力，分子间距离越小，分子力做负功，分子势能增大，故可知当分子间距离为r0时，分子具有最小势能。

故A错误，B正确；C、D项：当分子间距离为平衡距离r0时，引力和斥力大小相等，不是最大，也不是最小，也不是0．故CD错误2．已知两端开口的“”型管，且水平部分足够长，一开始如图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封闭的空气柱的长度分别会如何变化( )A．变大；变小B．变大；不变C．不变；不变D．不变；变大【答案】D【解析】【详解】在向上提或向下降玻璃管时，管内气体温度不变，设大气压为P0，封闭气体压强P=P0+h，当玻璃管稍向上提一点时，封闭气体压强不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，空气柱长度不变；玻璃管稍向下降一点时，管内气体被压缩，空气柱上方液体有一部分进入水平管，h变小，封闭气体压强P=P0+h变小，由玻意耳定律可知，气体体积变大，空气柱长度变大，故ABC错误，D正确。

3．下列说法正确的是A．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B．气体温度不变，运动速度越大，其内能越大C．温度降低物体内每个分子动能一定减小D．用活塞压缩气缸里空气，对空气做功4.5×105J，空气内能增加了3.5×105J，则空气向外界放出热量1×105J【答案】D【解析】【详解】A、布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，故A错误；B、气体温度不变，则内能不变，运动速度增大说明宏观的机械能增大，与内能无关，故B错误；C、温度是分子热运动平均动能的标志，故温度降低了，物体内分子热运动的平均动能降低，不是每个分子的动能都减小，故C错误；D、根据热力学第一定律公式ΔU=W+Q，由题意知，W=4.5×105J，ΔU=3.5×105J，解得：Q=−1.0×105J，故空气向外界放出热量1.0×105J，故D正确。

物理新导笔记粤教通用3-3讲义：第三章热力基础第二节~第三节含答案

第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律[学习目标］1。

理解热力学第一定律并会运用于分析和计算.2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。

3.知道第一类永动机是不可能造成的．一、热力学第一定律［导学探究］一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是经过做功的方法还是使用了热传递的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为W,又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少?答案系统内能的增量ΔU＝Q＋W.［知识梳理］1．热力学第一定律：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的热量Q和外界对物体做的功W之和．2．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.3．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符W QΔU4.三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中外界没有对物体做功,即W＝0,则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．（3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．二、热力学第一定律应用举例[导学探究］1．理想气体的内能与什么因素有关？答案由于理想气体忽略了分子间的作用力,即忽略了分子势能，所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关，与气体的体积无关．2．你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗？答案设一定质量的理想气体,保持压强不变,由（V1，T1)变为（V2,T2)，而且V1＜V2。

由盖·吕萨克定律错误!＝错误!及V1＜V2知T1＜T2.因气体膨胀（V1＜V2）,则气体对外做功,W＜0。

因气体温度升高(T1＜T2)，则气体的内能增加ΔU＞0。

由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0.即系统由外界吸收热量，系统吸收的热量一部分用来增加内能，一部分转化为气体对外所做的功．[知识梳理]1．等压过程中的能量转换（1）等压膨胀:由于W＜0，ΔU＞0，则Q＝ΔU－W＞0，即气体吸收的热量一部分用来增加内能，另一部分转化为气体对外所做的功．(2）等压压缩：由于W＞0，ΔU＜0，则Q＝ΔU－W＜0，即气体向外界放热，放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和．2．等容过程中的能量转换（1）温度升高：由于ΔU＞0，W＝0,则Q＝ΔU,即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的内能．（2)温度降低，由于ΔU＜0,W＝0，则Q＝ΔU,即气体向外界放出的热量等于气体内能的减少量．3．等温过程中的能量转化(1）等温膨胀：由于W＜0，ΔU＝0，则Q＝－W＞0,即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外所做的功．(2)等温压缩：由于W＞0，ΔU＝0，则Q＝－W＜0，即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量．三、能量守恒定律[导学探究］使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程,热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时,能量的总量会减少吗？答案能量的总量保持不变．[知识梳理］1．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失,它只能从一种形式转化成为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变．2．对能量守恒定律的理解(1）某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等．3．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．4．第一类永动机(1）定义：不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．(2）不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．[延伸思考]热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是一、热力学第一定律例1(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是(）A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体,其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加答案CD解析做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案5×104 J解析选择被压缩的空气为研究对象,根据热力学第一定律有ΔU ＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1。

高中物理选修3-3计算题

高中物理选修3-3计算题-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN（2009年高考宁夏理综卷）34. [物理——选修3-3]（15分）(2)(10分)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。

左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。

两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。

容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。

大气的压强p0，温度为T0=273K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。

系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。

现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。

用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。

氮气和氢气均可视为理想气体。

求（i）第二次平衡时氮气的体积；（ii）水的温度。

6.(2012全国新课标).[物理——选修3-3]（15分）（1）（6分）关于热力学定律，下列说法正确的是_________（填入正确选项前的字母，选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程（2）（9分）如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。

阀门S将A和B两部分隔开。

A内为真空，B和C内都充有气体。

U形管内左边水银柱比右边的低60mm。

打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。

假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。

选修3-3 热力学第二定律与熵增加原理

热力学第二定律与熵增加原理(选修3－3)一、自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。

二、热力学第二定律1.热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2.文字表述：功热【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起环境的改变）可逆性：系统和环境同时复原3.自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功4.热机：一种把内能转化为机械能的装置效率：热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q的比值η=W/Q一切热机的效率η<15.第二类永动机：从单一热源吸收热量全部用来对外做功违背热力学第二定律三、熵增加原理1.熵一个宏观状态所对应的微观状态数（或者说是系统的混乱度Ω），用S表示2.熵增加原理一个孤立系统的总熵不会减小。

可逆过程，则熵不变；不可逆过程，则熵增加3.微观解释一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行四、热力学第三定律热力学零度不可能达到五、能量耗散集中度较高且有序度较高的能量（如机械能、电能、化学能等）转化成环境中分散且无序度更大的能量（内能），这些能量无法重新收集加以利用练习题1．下列哪些过程具有方向性()A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀2．关于热传导的方向性，下列说法正确的是()A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体3．根据热力学第二定律，下列判断正确的是()A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电流的能不可能全部变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体4．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程()A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律5．下列关于热机的说法中，正确的是()A．热机是把内能转化成机械能的装置B．热机是把机械能转化为内能的装置C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能6．下列说法正确的是()A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律7．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是()A．第二类永动机违反能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的8．下列说法正确的是()A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源9．如图1中汽缸内盛有定量的理想气体，图1汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对10．下列说法正确的是()A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C．电流的能不可能全部转化为内能D．热量不可能从低温物体传到高温物体11．下列说法中正确的是()A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行12．下列说法中正确的是()A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D．热机的效率必定小于113．关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是()A．此过程违反了热力学第二定律B．此过程没有违反热力学第二定律C．此过程违反了能量守恒定律D．此过程没有违反能量守恒定律14．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是()A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化15．下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的16．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大17．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J18．下列说法中正确的是()A．温度低的物体内能小B．自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性C．物体吸收热量，其温度一定升高D．悬浮在液体中的颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显19.图2用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图2所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是() A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能20．图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()图3A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律21．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是()A．违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确22．下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等效的23．17世纪70年代，图4英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图4所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功．然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下……对于这个设计，下列判断中正确的是() A．满足能量转化和守恒定律，所以可行B．不满足热力学第二定律，所以不可行C．不满足机械能守恒定律，所以不可行D．不满足能量守恒定律，所以不可行24．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律25.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时．(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时．(3)上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时．(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高．(5)一传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变．(6)在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合．课后巩固题一、选择题1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ]（A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环；（B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环；（C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环；（D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。

高中物理3-3《热学》计算题专项练习题(含答案)

热学计算题（二）1.如图所示，一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱．已知大气压强为75cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃．求：Ⅰ．若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长？Ⅱ．若使玻璃管开口水平放置，缓慢升高管内气体温度，温度最高升高到多少摄氏度时，管内水银不能溢出．2.如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱，气体温度为300K时，空气柱在U形管的左侧．（i）若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？（ii）为了使空气柱的长度恢复到15cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱？气体的温度变为多少？（大气压强P0=75cmHg，图中标注的长度单位均为cm）3.如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。

左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。

现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：①粗管中气体的最终压强；②活塞推动的距离。

4.如图所示，内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7℃的环境中，左侧管上端开口，并用轻质活塞封闭有长l1=14cm，的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2=24cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h=6cm，若把该装置移至温度恒为27℃的房间中（依然竖直放置），大气压强恒为p0=76cmHg，不计活塞与管壁间的摩擦，分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度．5.如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0，温度为T0．设外界大气压强为P0保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P0S，环境温度保持不变．求：在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B下降的高度．6.如图，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A：S B=1：2，两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个气缸都不漏气．初始时，A、B 中气体的体积皆为V0，温度皆为T0=300K．A中气体压强P A=1.5P0，P0是气缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的体积增大V0/4，,温度升到某一温度T．同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体压强（用P0表示结果）和温度（用热力学温标表达）7.如图所示为一简易火灾报警装置.其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为13cm，大气压强P0=75cmHg. （1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？8.如图所示，导热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的导热活塞与两气缸间均无摩擦，两活塞面积S A、S B的比值4：1，两气缸都不漏气；初始状态系统处于平衡，两气缸中气体的长度皆为L，温度皆为t0=27℃，A中气体压强P A=7P0/8，P0是气缸外的大气压强；（Ⅰ）求B中气体的压强；（Ⅱ）若使环境温度缓慢升高，并且大气压保持不变，求在活塞移动位移为L/2时环境温度为多少摄氏度？9.如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的1/4，活塞b在气缸的正中央．（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强．10.A 、B 汽缸的水平长度均为20 cm 、截面积均为10 cm 2，C 是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D 为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A 内有压强A P ＝4.0×105 Pa 的氮气．B 内有压强=B P 2.0×105 Pa 的氧气．阀门打开后，活塞C 向右移动，最后达到平衡．求活塞C 移动的距离及平衡后B 中气体的压强．11.如图所示，内壁光滑长度为4l 、横截面积为S 的汽缸A 、B ，A 水平、B 竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度27℃、大气压为p 0的环境中，活塞C 、D 的质量及厚度均忽略不计．原长3l 、劲度系数03p S k l=的轻弹簧，一端连接活塞C 、另一端固定在位于汽缸A 缸口的O 点．开始活塞D 距汽缸B 的底部3l ．后在D 上放一质量为0p S m g =的物体．求：（1）稳定后活塞D 下降的距离；（2）改变汽缸内气体的温度使活塞D 再回到初位置，则气体的温度应变为多少？热学计算题（二）答案解析1.解：Ⅰ．以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初态压强为：P1=P0+h=75+25=100cmHg，V1=L1S=30S，倒转后压强为：P2=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，V2=L2S，由玻意耳定律可得：P1L1=P2L2 ，100×30S=50×L2S，解得：L2=60cm；Ⅱ．T1=273+27=300K，当水银柱与管口相平时，管中气柱长为：L3=L﹣h=100﹣25cm=75cm，体积为：V3=L3S=75S，P3=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，由理想气体状态方程可得：代入数据解得：T3=375K，t=102℃2.解：（ⅰ）由于气柱上面的水银柱的长度是25cm，所以右侧水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25cm，所以右侧的水银柱的总长度是25+5=30cm，试管的下面与右侧段的水银柱的总长45cm，所以在左侧注入25cm长的水银后，设有长度为x的水银处于底部水平管中，则 50﹣x=45解得 x=5cm即5cm水银处于底部的水平管中，末态压强为75+（25+25）﹣5=120cmHg，由玻意耳定律p1V1=p2V2代入数据，解得：L2=12.5cm（ⅱ）由水银柱的平衡条件可知需要也向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间．这时空气柱的压强为：P3=（75+50）cmHg=125cmHg由查理定律，有： =解得T3=375K3.①88cmHg；②4．5cm①设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，以右管封闭气体为研究对象．初状态p1＝80 cmHg，V1＝11×3S＝33S，两管液面相平时，Sh1＝3Sh2，h1＋h2＝4 cm，解得h2＝1 cm，此时右端封闭管内空气柱长l＝10 cm，V2＝10×3S＝30S气体做等温变化有p1V1＝p2V2即80×33S＝p2×30S 解得p2＝88cmHg②以左管被活塞封闭气体为研究对象p1′＝76 cmHg，V1′＝11S，p2＝p2′＝88 cmHg气体做等温变化有p1′V1′＝p2′V2′解得V2′＝9．5S活塞推动的距离为L＝11 cm＋3 cm－9．5 cm＝4．5cm4.解：设管的横截面积为S，活塞再次平衡时左侧管中气体的长度为l′，左侧管做等压变化，则有：其中，T=280K，T′=300K，解得：设平衡时右侧管气体长度增加x，则由理想气体状态方程可知：其中，h=6cmHg解得：x=1cm所以活塞平衡时右侧管中气体的长度为25cm．5.解：对I气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，对 II气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，l2=l0B活塞下降的高度为： =l0；6.解：活塞平衡时，由平衡条件得：P A S A+P B S B=P0（S A+S B）①，P A′S A+P B′S B=P0（S A+S B）②，已知S B =2S A ③，B 中气体初、末态温度相等，设末态体积为V B ，由玻意耳定律得：P B ′V B =P B V 0 ④，设A 中气体末态的体积为V A ，因为两活塞移动的距离相等，故有=⑤，对A 中气体，由理想气体状态方程得：⑥，代入数据解得：P B =，P B ′=，P A ′=2P 0，V A =，V B =，T A ==500K ，7.①177℃②8 cm ①封闭气体做等压变化，设试管横截面积为S ，则初态：V 1=20S ，T 1=300K ，末态：V 2=30S ，由盖吕萨克定律可得：1v T =22v T ，解得T 2=450K ，所以t 2=177℃． ②设当有xcm 水银柱注入时会在87℃报警，由理想气体状态方程可得：111p v T =222p v T ，代入数据解得x=8 cm ．8.解：（1）设初态汽缸B 内的压强为p B ，对两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A S A +p 0S B =p B S B +p 0S A …①据已知条件有：S A ：S B =4：1…②联立①②有：p B =；（2）设末态汽缸A 内的压强为p A '，汽缸B 内的压强为p B '，环境温度由上升至的过程中活塞向右移动位移为x ，则对汽缸A 中的气体由理想气体状态方程得：…③对汽缸B 中的气体，由理想气体状态方程得：…④对末态两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A 'S A +p 0S B =p B 'S B +p 0S A …⑤联立③④⑤得：t=402℃．9.解：（ⅰ）活塞b 升至顶部的过程中，活塞a 不动，活塞a 、b 下方的氮气经历等压过程．设气缸A 的容积为V 0，氮气初态体积为V 1，温度为T 1，末态体积为V 2，温度为T 2，按题意，气缸B 的容积为V 0，则得：V 1=V 0+•V 0=V 0，①V 2=V 0+V 0=V 0，②根据盖•吕萨克定律得： =，③由①②③式和题给数据得：T 2=320K ； ④（ⅱ）活塞b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a 上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V 1′，压强为P 1′，末态体积为V 2′，压强为P 2′，由题给数据有，V 1′=V 0，P 1′=P 0，V 2′=V 0，⑤由玻意耳定律得：P 1′V 1′=P 2′V 2′，⑥由⑤⑥式得：P 2′=P 0．⑦ 10.7.6cm 3×105Pa 解析：由玻意耳定律，对A 部分气体有 S x L P LS P A )(+= ① 对B 部分气体有S x L P LS P B )(-= ②代入相关数据解得x ＝320=7.6cm ，P ＝3×105 Pa11.解：（1）开始时被封闭气体的压强为，活塞C 距气缸A 的底部为l ，被封气体的体积为4lS ，重物放在活塞D 上稳定后，被封气体的压强为：活塞C 将弹簧向左压缩了距离，则活塞C 受力平衡，有：根据玻意耳定律，得：解得：x=2l活塞D 下降的距离为：（2）升高温度过程中，气体做等压变化，活塞C 的位置不动，最终被封气体的体积为，对最初和最终状态，根据理想气体状态方程得解得：。

热学第三版答案

第一章温度1-1在什么温度下,下列一对温标给出相同的读数：（1）华氏温标和摄氏温标；（2）华氏温标和热力学温标；（3）摄氏温标和热力学温标？解：（1）当时，即可由，解得故在时（2）又当时则即解得：故在时，（3）若则有显而易见此方程无解，因此不存在的情况。

1-2 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。

（1）用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？（2）当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？解：对于定容气体温度计可知：(1)(2)1-3 用定容气体温度计测得冰点的理想气体温度为273.15K，试求温度计内的气体在冰点时的压强与水的三相点时压强之比的极限值。

解：根据已知冰点。

1-4用定容气体温度计测量某种物质的沸点。

原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为,当从测温泡中抽出一些气体,使减为200mmHg时,重新测得,当再抽出一些气体使减为100mmHg时,测得.试确定待测沸点的理想气体温度.解：根据从理想气体温标的定义：依以上两次所测数据,作T-P图看趋势得出时,T约为400.5K亦即沸点为400.5K.题1-4图1-5铂电阻温度计的测量泡浸在水的三相点槽内时，铂电阻的阻值为90.35欧姆。

当温度计的测温泡与待测物体接触时，铂电阻的阻值为90.28欧姆。

试求待测物体的温度，假设温度与铂电阻的阻值成正比，并规定水的三相点为273.16K。

解：依题给条件可得则故1-6在历史上，对摄氏温标是这样规定的：假设测温属性X随温度t做线性变化，即，并规定冰点为，汽化点为。

设和分别表示在冰点和汽化点时X的值，试求上式中的常数a和b。

解：由题给条件可知由（2）-（1）得将（3）代入（1）式得1-7水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。

（1）在室温时，水银柱的长度为多少？（2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。