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第三章 热力学定律 单元测试 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是　　
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过程
C．热传递的过程不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．一种冷暖两用型空调在制热时，每消耗电能，放出约的热量。下列说法正确的是（　　）
A．空调制热过程产生了新能量
B．空调制热时放出的热量全部是由电能转化面来的
C．此过程违反了能量守恒定律
D．空调制热时放出的热量，一部分是由电能转化而来，另一部分则是从外界吸收
3．一定质量的理想气体的状态变化过程已表示在如图所示的图上，气体先由a状态沿双曲线变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化至c状态，a、c两点位于平行于纵轴的直线上。以下说法中正确的是（　　）
A．由a状态至b状态为温度升高
B．由b状态至c状态放出热量
C．由c状态至a状态气体对外界做功，同时吸收热量
D．c状态下气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞次数小于b状态
4．氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压。假设氧焊时，氧气从管口缓慢流出时，瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用不计。则在氧焊过程中瓶内氧气(　　)
A．分子总数减少，内能不变
B．密度减小，分子平均动能增大
C．吸收热量，对外做功
D．单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数增加
5．下列说法中正确的是（　　）
A．电热器消耗的电能可以全部变成内能
B．在火力发电中，水蒸气的内能可以全部转化为电能
C．在手机中，电池的电能可以全部转化为空气振动的机械能
D．可以制造一种传热物体，能使热量自发地从物体的低温端传给高温端
6．下列说法不正确的是（ ）
A．对于一定质量的理想气体，若气体的压强和体积都发生变化，其内能可能不变
B．对于密封在容积不变的容器内的理想气体，若气体温度升高，则气体一定从外界吸热
C．脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液
D．液体表面存在着张力是因为液体内部分子间的距离大于液体表面层分子间的距离
7．一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于V轴，图线ca平行于T轴，则（ ）
A．ab过程中气体压强不变，气体放热
B．bc过程中气体温度不变，气体吸热
C．ca过程中气体体积不变，气体放热
D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加
二、多选题
8．关于“能量耗散”，下列说法正确的是（　　）
A．能量耗散导致能量品质的降低
B．能量耗散使能的总量减少且违背了能量守恒定律
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能无法再被人类利用
D．各种形式的能量向内能转化时是能够自动全额发生的
9．下列说法正确的是（　　）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
10．根据热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（　　）
A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来
E．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热量可以逆向传递
三、实验题
11．（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为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下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”)。
（3）设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子。(已知1mol，水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字)
12．一定质量的理想气体从状态A经过B、C、D等状态回到状态A的p-V图像如图所示，其中状态变化过程A→B、B→C、C→D、D→A分别简称为①、②、③、④过程，且②、④过程为等温过程，温度分别为T2和T4，则T2 （填“大于”“小于”或“等于”）T4，下列说法正确的是 （填正确答案标号）。
A．①过程中气体从外界吸热
B．②过程中外界对气体做的功等于气体向外界散发的热量
C．③过程中外界对气体做的功等于气体向外界散发的热量
D．④过程中外界对气体做的功等于气体向外界散发的热量
13．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置.在玻璃管内引入一小段油柱,将一定质量的空气密封在容器内,被封空气的压强跟大气压强相等.如果不计大气压强的变化,利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系.
(1) 关于瓶内气体,下列说法中正确的有 .
A．温度升高时,瓶内气体体积增大,压强不变
B．温度升高时,瓶内气体分子的动能都增大
C． 温度升高,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多
D．温度不太低,压强不太大时,可视为理想气体
(2) 改变烧瓶内气体的温度,测出几组体积V与对应温度T的值,作出V-T图象如图所示.已知大气压强p0=1×105 Pa,则由状态a到状态b的过程中,气体对外做的功为 J.若此过程中气体吸收热量60 J,则气体的内能增加了 J.
(3) 已知1 mol任何气体在压强p0=1×105 Pa,温度t0=0 ℃时,体积约为V0=22.4 L.瓶内空气的平均摩尔质量M=29 g/mol,体积V1=2.24 L,温度为T1=25 ℃.试估算瓶内空气的质量 .
《第三章 热力学定律 单元测试 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B C A D C ACD BC ABE
1．B
【详解】能量守恒的过程在传递能量的时候也需要考虑能量传递的方向性，因此不一定发生，A错误；
摩擦生热的过程是不可逆的．例如钻木取火，不能用火得到木头．符合题意．热传递是有方向性的，B正确
热量从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分．C错误；
由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机．D错误
2．D
【详解】该空调向室内放出的热量，一部分是通过电流做功，消耗电能转化而来，另一部分则是通过从外界吸收，因此并不违反能量守恒定律，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
3．B
【详解】A．因为a→b变化图线为双曲线的一支，为等温线，所以是等温变化，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
从b到c为等压变化，体积减小，所以温度降低，又因为外界对气体做功，根据热力学第一定律
可知，此过程放出热量，故B正确；
C．c→a过程体积不变，没有做功，根据理想气体状态方程可知，压强增大温度升高，结合热力学第一定律可知，从外界吸收热量，故C错误；
D．据气体压强的微观解释，气体压强由分子平均撞击力大小与单位时间内与器壁单位面积碰撞次数决定，c状态温度低于b状态，热运动减弱，分子平均撞击力减小，而压强又相同，所以c状态下气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞次数大于b状态，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】AB．由于瓶内外温度始终相等，瓶内外氧气分子平均动能相等，但瓶内氧气分子数逐渐减少，密度减小，所以瓶内氧气内能减少，选项AB错误；
C．由于瓶内气体缓慢流出过程中氧气体积增大，氧气对外做功，而作为理想气体，温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知：氧气需要吸收热量，选项C正确；
D．由于瓶内氧气分子数密度减少，气体的压强减小，分子平均动能不变，则单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数减小，所以选项D错误。
故选C。
5．A
【详解】AB．根据热力学第二定律，电热器消耗的电能可以全部变成内能，但内能不能全部转化为电能， B错误A正确；
C．电池的电能转化为空气振动的机械能的同时伴随着放热过程，不会全部转化为空气振动的机械能，C错误；
D．根据热力学第二定律，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，D错误。
故选A。
6．D
【详解】A．对于一定质量的理想气体，若气体的压强和体积都发生变化，其温度可能不变，即内能可能不变，选项A正确，不符合题意；
B．根据热力学第一定律
可知，对于密封在容积不变的容器内的理想气体，W=0，若气体温度升高，则，则Q>0，则气体一定从外界吸热，选项B正确，不符合题意；
C．脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，故C正确，不符合题意；
D．液体表面存在着张力是因为液体内部分子间的距离小于液体表面层分子间的距离，选项D错误，符合题意。
故选D。．
考点：气体的内能；热力学第一定律；浸润与不浸润；表面张力
【名师点睛】此题考查了学生对气体的内能、热力学第一定律、浸润与不浸润以及表面张力的成因的理解，都是基础知识，只要加强记忆即可得分。
7．C
【详解】根据理想气体状态方程可得
解得
A．在V-T图象上等压线为过坐标原点的一条倾斜的直线，由a到b做等压变化，温度升高，气体内能增加，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A错误；
B．bc过程中气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B错误；
C．ca过程中气体体积不变，气体不做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C正确；
D．从a到b温度升高，内能增加，从b到c温度不变，内能不变，从c到a温度降低，内能减小，即整个变化过程中气体的内能先增加后不变，再减少，故D错误。
故选C。
8．ACD
【详解】AB．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，B错误A正确；
C．耗散的内能无法被人类再利用，选项C正确；
D．其他形式的能可以自动全部转化为内能，选项D正确。
故选ACD。
9．BC
【详解】A．永动机违反能量守恒定律定理，则即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A错误；
B． 牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动，B正确；
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的，C正确；
D．由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，D错误。
故选BC。
10．ABE
【详解】A．机械能可以全部转化为内能，而内能也可以全部转化为机械能，只是在这个过程中会引起其他变化，A正确；
B．根据热力学第二定律可知，自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，B正确；
C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能接近－273.15 ℃，却不可能达到，C错误；
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能被制造出来，D错误；
E．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但在不自发的条件下，能从低温物体传递到高温物体，E正确。
故选ABE。
11． 放出 5×104 C 增加 7×103（6×103～7×103都算对）
【详解】(1)[1][2]由热力学第一定律
△U=W＋Q
代入数据得：1.5×105 =2.0×105＋Q，解得Q=－5×104J；负号表示放出热量。所以第一空填“放出”，第二空填“5×104J”。
(2)由
压强不变时，V随温度T的变化是一次函数关系，故选择C图。从状态1到状态2，温度升高，内能增加。
(3)1g水的分子数
地球表面积
1cm2的分子数
n≈7×103（6×103～7×103都算对）。
12． 大于 AB
【详解】[1]状态B的pV乘积大于状态A的pV乘积，所以T2> T4；
[2]A．①过程中V不变，T增加，内能增加，气体对外不做功，所以气体应吸热。A项正确；
B．②过程中T不变，V减小，内能不变，外界对气体做功，同时气体对外放热，二者相等，B项正确；
C．③过程中V减小，T减小，内能减小，外界对气体做功，气体对外放热，但对外放出的热量大于外界对气体所做的功，C项错误；
D．④过程中T不变，内能不变，V增大，气体对外界做功，故要吸收热量，且吸收的热量等于气体对外所做的功，D项错误；
故选：AB。
13． AD 50 10 2.66g
【详解】（1）[1]．A．温度升高时，由于气压等于外界大气压，不变，故瓶内气体体积增大，故A正确；
B．温度升高时，瓶内气体分子的热运动的平均动能增大，但不是每个分子的动能均增加，故B错误；
C．气体压强是分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度升高，分子热运动的平均动能增加，气压不变，故瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少，故C错误；
D．温度不太低，压强不太大时，实际气体均可视为理想气体，故D正确；
故选AD.
（2）[2][3]．由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为：
若此过程中气体吸收热量60J，则气体的内能增加
（3）[4]．瓶内空气体积V1=2.24L，温度为T1=25+273=298K，转化为标准状态，有
解得：
物质的量为
故质量：

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