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第三章热力学定律经典题型检测卷-高中物理人教版选择性必修第三册
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．0K即0℃
B．热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体
C．温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映
D．温度高的物体其内能和分子平均动能一定大
2．某导热容器中密封一定质量的理想气体，若环境温度升高，则该气体的（　　）
A．压强变大 B．分子的数密度变小
C．内能减少 D．每个分子动能均增加
3．一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列判断中正确的是（　　）

A．A→D压强减小，内能减小 B．A→B温度升高，压强不变
C．B→C温度降低，气体做正功 D．C→D体积变小，气体吸热
4．关于热力学第二定律，下列说法不正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律
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．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体
D．热机效率不可能达到100%
5．一定质量的理想气体从状态经过再到，其压强和热力学温度的关系如图所示，和的延长线均经过原点，和横轴平行，则下列说法正确的是（　　）

A．状态的体积大于状态的体积
B．的过程中，单位时间内单位面积的器壁上分子碰撞次数增加
C．的过程中，气体要吸收热量
D．完成一次循环过程，气体需要从外界吸收热量
6．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开后备箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（　　）

A．对外做负功，内能减小 B．对外做负功，内能增大
C．对外做正功，内能增大 D．对外做正功，内能减小
二、多选题
7．如图，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。下列说法正确的是（　　）

A．在过程ab中气体对外界做功
B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ca中气体从外界吸收热量
D．在过程bc中气体从外界吸收热量
8．一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法正确的是（　　）

A．a、c状态下气体的内能相等
B．的过程中气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值
C．的过程中气体从外界吸收热量，大小为
D．的整个过程中气体对外界做功，大小为
9．电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成一个密闭的连通系统，制冷剂在连通系统内循环流经这四个部分。各部分的温度和压强如图所示，则下列说法正确的是（ ）

A．冷凝器向环境散失的热量可能小于蒸发器从冰箱内吸收的热量
B．该过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，符合热力学第二定律
C．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体
D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都降低
10．某种理想气体内能公式可表示为，其状态参量满足，n表示物质的量，R为理想气体常数，T为热力学温度。现有一绝热气缸，用一个横截面积、质量的绝热活塞封闭物质的量的该种理想气体，气缸底部有电阻丝可以对气体进行加热。现对电阻丝通电一段时间后断开电源，稳定后发现气缸内气体温度升高了。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸之间的摩擦。从对气体加热到活塞停止上升的整个过程中，关于缸内气体的判断正确的是（　　）

A．稳定后压强为
B．活塞上升的高度为
C．对外界做功为202.5J
D．吸收的热量为726.25J
三、实验题
11．一定质量的理想气体经历的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的变化如图所示，图中的曲线I和II都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从的过程中 （填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数 （填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的，的过程中气体对外界做的功 （填“大于”“小于”或“等于”）的过程中外界对气体做的功。
四、解答题
12．如图所示，柱形容器由导热性能良好的材料制成，容器内部的横截面积S=2，通过活塞封闭一定质量的理想气体，当容器内气体的压强等于外界大气压强时，封闭气柱的长度为，活塞和杆的质量不计，忽略活塞与容器壁的摩擦。
（1）若通过杆向下压缩气体，使活塞缓慢向下移动4.4cm，求封闭气体的压强；
（2）若用力压活塞，仍使活塞向下移动4.4cm，此过程人对活塞做功为1J，气体向外放出的热量为0.26J，求气体内能的变化量。

13．如图所示为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，稳定时正好封闭一段长度为的理想气柱。活塞可通过轻绳连接受监测重物，当活塞下降至位于离容器底部位置的预警传感器处时，系统可发出超重预警。已知初始时环境热力学温度为，大气压强为，重力加速度为g，不计摩擦阻力。
（1）求轻绳未连重物时封闭气体的压强；
（2）求刚好触发超重预警时所挂重物的质量M；
（3）在（2）条件下，若外界温度缓慢降低1%，气体内能减少，求气体向外界放出的热量Q。

14．山地车的气压避震装置主要由活塞、气缸组成。某研究小组将其气缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为k=300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为M=0.4kg，活塞的质量为m=0.2kg，气缸容积的横截面积为S=1cm2，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。
（1）求初始状态下气缸内气体压强；
（2）对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，求该过程中气体吸收的热量Q；
（3）若在第（2）题的基础上继续对气缸进行加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，求。

15．如图甲为氮气减振器，气缸中充入氮气能有效减少车轮遇到冲击时产生的高频振动。它的结构简图如图乙所示。气缸活塞截面积S=40cm2，活塞及支架量m=2kg，气缸缸体导热性良好。现为了测量减震器的性能参数，将减震器竖直放置，充入氮气后密闭，活塞被卡环卡住，缸体内氮气处于气柱长度L=20cm、压强为的状态A。此时弹簧恰好处于原长。现用外力F向下压活塞，使其缓慢下降h=4cm，气体达到状态B。从状态A到B过程气体放出热量Q=71.4J。气缸内的氮气可视为理想气体，不计摩擦和外界温度变化，大气压强取，弹簧劲度系k=1.5×104N/m，g=10m/s2。求：
（1）状态B气体的压强PB；
（2）气体处于状态B时外力大小F；
（3）已知弹簧弹性势能与弹簧形变量x及劲度系数k之间关系为，求状态A到B过程外力F做的功。

试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A．根据热力学温度与摄氏温度之间的关系可知0K等于-273℃，故A错误；
B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，物体的内能由物体体积、温度和物体的分子的数目共同决定，可知内能少的物体的温度可能高，此时，热量能够自发从从内能少的物体传到内能多的物体，故B错误；
C．温度越高，分子热运动越距离，可知温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映，故C正确；
D．温度越高，物体的分子平均动能越大，但物体的内能由物体体积、温度和物体的分子的数目共同决定，内能少的物体的温度可能高，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】C．根据热力学第一定律，可得
若环境温度升高，导热容器中的理想气体将吸收热量，导致其内能增加，热力学温度升高。故C错误；
A．根据理想气体状态方程，有
易知，理想气体热力学温度升高，压强变大。故A正确；
B．依题意，理想气体的质量和体积不变，所以分子的数密度不变。故B错误；
D．理想气体热力学温度升高说明其分子的平均动能增加。故D错误。
故选A。
3．A
【详解】A．根据
可知，图像上的点与原点连线的斜率的倒数反映压强的大小，可知 A→D压强减小，温度降低，则内能减小，选项A正确；
B．A→B温度升高，压强变大，选项B错误；
C．B→C温度降低，体积不变，则气体不做功，选项C错误；
D．C→D体积变小，外界对气体做功，温度不变，内能不变，则气体放热，选项D错误。
故选A。
4．A
【详解】A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律，故A错误；
B．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，都不可逆，故B正确；
C．根据热力学第二定律知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故C正确；
D．热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，所以热机效率不可能达到100%，故D正确。
故选A。
5．D
【详解】A．根据题意，由图可知，状态到状态的图像反向延长线过原点，可知，状态到状态为等容变化，状态到状态为等压变化，且温度升高，由盖吕萨克定律可得
则有
故A错误；
B．根据题意，由图可知，状态到状态为等压变化，温度升高，分子的平均动能增加，则单位时间内单位面积的器壁上分子碰撞次数减少，故B错误；
C．根据题意，由图可知，状态与状态气体温度相等，由理想气体状态方程可知，由于
则有
则从的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，由于温度降低，气体内能减小，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，故C错误；
D．根据题意，结合上述分析可知
则、过程中气体不做功，过程中，体积变大，气体对外界做功，过程中，体积减小，外界对气体做功，由图可知，过程中的压强大于过程中平均压强，则气体对外界做功大于外界对气体做功，完成一次循环过程，气体的温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换，说明Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律
可知内能增加量
则内能减小。
故选D。
7．BD
【详解】A．在过程ab中气体体积不变，根据
可知，气体对外界做功为零，外界也不对气体做功，故A错误；
BC．在过程ca中气体体积减小，则外界对气体做功，即；压强不变，则温度降低，内能减小，即，则根据
可知
则气体放热，故B正确，C错误；
D．过程bc中气体温度不变，内能不变，即，体积变大，对外做功，即，则由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确。
故选BD。
8．ACD
【详解】A．一定质量的理想气体内能只与温度有关，依题意a、c状态下气体的温度相同，可知内能相等。故A正确；
B．由几何知识易知a状态的压强为，由图可知的过程中气体体积减小，外界对气体做功，图线与坐标轴围成的面积表示气体做功，即
由热力学第一定律
其中
由数学知识可知Wab和Q符号相反，求和之后的绝对值小于Q的绝对值，即
即内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值。故B错误；
C．由图可知的过程中气体体积不变，压强增大，由理想气体状态方程可知热力学温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，有
其中
联立，解得
因为a、c状态下气体的内能相等，可知
即从外界吸收热量，大小为
故C正确；
D．根据理想气体状态方程，可得
解得
由图可知的整个过程中气体对外界做功，大小为
故D正确。
故选ACD。
9．BD
【详解】A．根据热力学第一定律，（从低温物体吸收的热量）（压缩机对系统做的功）（向高温物体释放的热量），故A错误；
B．这一过程不是自发完成的，整个过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，符合热力学第二定律，故B正确；
C．制冷剂在蒸发器中虽然是气体状态，但是不满足远离液化的状态，不能看成理想气体，故C错误；
D．在冷凝器中制冷剂温度降低，分子平均动能降低，分子间距从气体过渡到液体，分子势能降低，故D正确。
故选BD。
10．ABD
【详解】A．由平衡条件知
稳定后压强为
故A正确；
B．气体做等压变化，有
又
化解得
带入数据得活塞上升的高度为
故B正确；
C．对外界做功为
故C错误；
D．由题干知气体增加的内能为
根据热力学第一定律有
解得
故气体吸收的热量为726.25J，故D正确。
故选选ABD。
11． 放热 多于 大于
【详解】[1]由题意可知，理想气体D从A到的过程为等温变化，气体内能保持不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律
由于
，
可得
故理想气体从的过程中气体向外界放热；
[2]理想气体从A到B的过程为等压变化，气体体积增大，根据
可知气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，由于气体压强不变，根据压强微观意义可知气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数减少，即理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数多于在状态B时的。
[3]ABCDA循环过程中，过程气体压强不变，体积增大，可知气体对外做功，过程气体压强不变，体积减小，得外界对气体做正功，而p-V图线与横轴围成的面积表示做功，由图可知
明显AB与横轴围成的面积大于CD与横轴围成的面积，得气体对外界做功大于外界对气体做功，故填大于。
12．（1）；（2）
【详解】（1）缓慢压缩气体，气体经历等温变化，初状态压强为、体积
压缩后气体的长度
末状态气体压强设为、体积
由玻意耳定律有
代入数据解得
（2）大气压力对活塞做的功
人做的功
由热力学第一定律有
式中
解得
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）轻绳未连重物时对活塞受力分析得
解得
（2）刚好触发超重预警时，对活塞受力分析得
由玻意耳定律得
解得
（3）由盖-吕萨克定律得
其中
解得
则
此过程外界对气体做的功为
由热力学第一定律有
可知
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）对气缸和活塞整体分析有
对活塞受力分析有
代入数据解得
（2）气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中封闭气体的压强不变，则有
该过程中内能增大
气体对外做功
根据热力学第一定律有
解得
（3）当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有
该由理想气态方程得有
代入数据解得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A到状态B，气体发生等温变化，则有
解得状态B气体的压强为
（2）活塞和支架处于平衡状态，则有
代入数据解得
（3）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A到状态B，气体发生等温变化，气体内能不变，根据热力学第一定律可得
解得外界对气体做的功为
根据动能定理得
根据题意得
解得
答案第1页，共2页
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