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21.2热力学第二定律
满分：93
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共8小题,共30分）
1. 在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体
（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） （4分）
A.对外做功，内能不变
B.向外放热，内能减少
C.分子的平均动能变小
D.吸收的热量等于内能的增加量
正确答案： A
答案解析： 解：气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，则气体的内能不变；
气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体的内能不变，则吸收的热量与气
体对外做的功相等，吸收的热量大于内能的增加量，故A正确，BCD错误。
故选：A。
2. 庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，
忽略环境温度的变化，则球内气体（　　） （3分）
A.压强不变
B.对外界做功
C.内能变大
D.放出热量
正确答案： B
答案解析： 解：A、忽略环境温度的变化，根据玻意耳定律pV=C可知，压强减小，故A错误；
C、忽略环境温度的变化，在上升的过程中，温度不变，则内能不变，故C错误；
BD、气球体积逐渐变大，则气体对外界做功，根据ΔU=W+Q可知，气体吸收热量，故B正确，D错误；
故选：B。
3. 根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　)
（3分）
A.电流的电能不可能全部变成内能
B.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能
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
正确答案： D
答案解析： 对纯电阻，电能有可能全部变成内能，A错误；根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能
从单一热源吸收热量全部转化为其他形式的能量而不引起其他变化，B、C两项错误；D选项的表述符合热
力学第二定律，故选D
4. 我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。
猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　）
（3分）
A.压强变小
B.对外界不做功
C.内能保持不变
D.分子平均动能增大
正确答案： D
答案解析： 解：封闭的气体被推杆压缩过程中外界对气体做正功，由公式ΔU=W+Q可知，由于在瞬间，
Q=0，W＞0，所以内能增加，则温度升高，分子平均动能增大，由于同时气体体积减小，所以气体压强增
大。故ABC错误，D正确。
故选：D。
5. 如图是爬山所带的氧气瓶，爬高过程中，氧气瓶里的气体体积和质量均不变，温度降低，则气体
（　　）
（5分）
A.对外做功
B.内能减少
C.吸收热量
D.压强不变
正确答案： B
答案解析： 解：A.根据气体做功公式W=pΔV可知，气体的体积不变，气体不对外做功，故A错误；
B.一定质量理想气体的内能只与气体分子的平均动能大小有关，气体的温度降低，气体分子的平均动能
减小，气体的内能减小，故B正确；
C.根据热力学第一定律ΔU=Q+W
由于气体做功W=0，因此气体放热，内能减小，故C错误；
p
D.气体做等容变化，根据查理定律 T = c 可知，气体的温度降低，气体压强减小，故D错误。
故选：B。
6. 如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。
用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，
同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.外力F保持不变
B.密封气体内能增加
C.密封气体对外做正功
D.密封气体的末态压强是初态的2倍
正确答案： B
答案解析： 解：AB、由题意可知，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，温度升高，内能增大，
pV
同时其体积缓慢减小，由理想气体状态方程 T =C 可知：气体的压强增大，对活塞，由平衡条件可
得：pS=F+mg+p0S，解得：F=pS-mg-p0S，由于p增大，则外力F在增大，故A错误，B正确；
C、由题意可知，气体的体积减小，则外界对气体做功，所以密封气体对外做负功，故C错误；
pV
D、由理想气体状态方程 T =C 可知，气体的热力学温度增大到初状态的2倍时，如果体积不变，则密
封气体末状态的压强为初状态的2倍，但气体的体积变小，则密封气体末状态的压强大于初状态的压强的
2倍，故D错误。
故选：B。
7. 卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
如图为卡诺循环的p-V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，
其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　）
（5分）
A.A→B过程中，气体分子的数密度增大
B.C→D过程中，气体从外界吸热，内能不变
C.B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功
D.在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
正确答案： C
答案解析： 解：A、由图示图像可知，A→B过程气体体积增大，气体分子数不变，则气体分子的数密度
减小，故A错误；
B、由图示图像可知，C→D过程气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，C到D过程气体温度不变，气体内
能不变，ΔU=0，由热力学第一定律ΔU=W=Q可知：Q=ΔU-W=-W＜0，气体向外界放出热量，故B错误；
C、由于A→B和C→D为等温变化，设TA=TB=T1，TC=TD=T2，由于B→C和D→A两个过程是绝热过程；B→C过
程气体对外做功，气体温度由TI减小到T2，由热力学第一定律可知，减少的内能等于B→C过程气体对外
做的功；
D→A过程外界对气体做功，气体温度由T2增加到T1，由热力学第一定律可知，增加的内能等于D→A过程
外界对气体做功，则B→C气体对外界做的功等于D→A外界对气体做的功，故C正确；
D、在整个过程中，气体的内能不变，在p-V图像中，图像与横轴所围面积表示气体做功，故整个过程中
气体对外做功，根据热力学第一定律可知，在整个过程中气体吸热，故气体吸收的热量大于放出的热
量，故D错误。
故选：C。
8. 某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为θ=30°
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L1=27cm,气缸底部到斜面底端的挡板距离为L2=1cm,
气缸内气体的初始温度为T1=270K。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从T1上升到T2，
此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长。
已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，k=2×10-3J/K，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g=10m/s2，大气压为p =1.0×1050 Pa,下列说法正确的是（　　）
（3分）
A.初始状态下气缸内气体压强p1为6×10
4Pa
B.从T1上升到T2过程中气体吸收的热量Q=0.1J
C.温度为T3时气缸内气体压强为1.2×10
5Pa
D.温度为380K时弹簧处于压缩状态
正确答案： B
答案解析： 解：A、当开口向上时，对气缸受力分析，根据共点力平衡可得：Mgsinθ+p1S-p0S=0，解
1
Mg sin θ 0.4 × 10 ×
得：p1=p0- S =1.0×10
5Pa- 2 Pa=8×10
4Pa,故A错误；
4
1 × 10
B、气缸内气体的温度从T1上升到T2，此时气缸底部恰好接触到斜面底部的挡板的过程中，封闭气体的压
V V
1 2
强不变，则有： T = T
1 2
该过程内能增大，ΔU=kT2-kT1
气体对外做功，W=-p1（V1-V1），其中V1=l1S，V2=l2S
根据热力学第一定律有：ΔU=Q+W
解得：Q=10×10-2J=0.1J，故B正确；
C、由题意可知，当温度达到T3时，弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有：p0S+mgsinθ=p3S
代入数据得：p3=1.1×10
5Pa,故C错误；
p1 L1S p3（ L1 + L2 + Δx）S
D、从开始到弹簧恢复到原长，由一定质量理想气体状态方程得： T = T 1 3
又因为：k1×Δx=（M+m）gsinθ
1595
代入数据得：T3= K=398K＞380K，即弹簧恢复到原长时，温度为398K，那么当温度为380K时，弹簧4
处于伸长状态，故D错误。
故选：B。
二、多选题（共4小题,共19分）
9. 下列说法正确的是(　　)
（3分）
A.热量能自发地从低温物体传到高温物体
B.液体的表面张力方向总是跟液面相切
C.在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
正确答案： B D
答案解析： A、根据热力学第二定律得，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；
B、液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；
C、在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，故C错误；
D、根据多普勒效应的原理可知，当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察
者接收到波的频率减小。故D正确。
故选：BD。
10. 如图，一辆汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，若车胎不漏气，
胎内气体温度不变，不计气体分子间作用力，则胎内气体（　　）
（5分）
A.对外界做功
B.向外界放出热量
C.压强变大
D.内能增大
正确答案： B C
答案解析： 解：A、汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，车胎受到的压力增大，胎内
气体体积减小。根据功的定义，气体体积减小，是外界对气体做功，而不是气体对外界做功，故A错误；
B、由于胎内气体温度不变，即气体内能不变，则ΔU=0，由前面分析可知外界对气体做功，则W＞0，根
据热力学第一定律可得：ΔU=Q+W，解得：Q=ΔU-W=-W＜0，这表明气体向外界放出热量，故B正确；
C、根据玻意耳定律pV = C（C为常量，适用于一定质量的理想气体，温度不变的情况），胎内气体体积V
减小，那么压强p必然增大，故C正确；
D、由于不计气体分子间作用力，气体内能只取决于温度，已知胎内气体温度不变，所以气体内能不变，
并非增大，故D错误。
故选：BC。
11. 如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，
Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统
（　　）
（6分）
A.对外做功，体积膨胀
B.对外不做功，最终压强减小
C.内能减少，最终温度降低
D.无序度变大
正确答案： B D
答案解析： 解：A.抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，气体自由膨胀，不对外做功，故A错误；
C.绝热容器内的气体与外界没有热交换，则Q=0；气体向真空扩散，没有对外界做功，则W=0；根据热力
学第一定律ΔU=Q+W可知，气体的内能不变，温度不变，故C错误；
B.气体向真空扩散，没有对外界做功；气体的温度不变，分子运动的平均速率不变，气体的体积变大，
分子数的密度变小，气体对容器壁的压强变小，故B正确；
D.气体体积变大，气体无序度变大，气体的熵增加，故D正确。
故选：BD。
12. 利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、
分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，
然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，
而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，
中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是 (　　)
（5分）
A.A端为冷端，B端为热端
B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
正确答案： A B E
答案解析： ABC、根据题目描述可知，从A端为冷端，B端为热端，因此A端流出的气体分子热运动平均速
率一定小于B端流出的，但气体的质量未知，所以无法确定气体内能的大小关系，故AB正确，C错误；
DE、该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，冷热气体接触的部分会发生热传递，因此也满足热力
学第二定律，故D错误，E正确；
故选：ABE。
三、实验题（组）（共1小题,共9分）
13. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa～3.5×105Pa。卡车行驶过程中，
一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。
若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300K时，
体积V1和压强p1分别为0.528m
3、3.0×105Pa；当胎内气体温度升高到T2为350K时，
体积增大到V2为0.560m
3，气体可视为理想气体。
（9分）
(1)求此时胎内气体的压强p2； （4分）
正确答案： 此时胎内气体的压强p 52为3.3×10 Pa。
p1V 1 p2V2
答案解析： 根据理想气体的状态方程 T = T 1 2
p V 5
p 1 1
T2 3.0 × 10 × 0.528 × 350 5
解得 2 = T V = Pa = 3.3 × 10 Pa 1 2 300 × 0.560
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104J，求胎内气体的内能增加量ΔU。 （5分）
正确答案： 胎内气体的内能增加量ΔU为6.6×104J。
答案解析： p-V图像的面积表示气体对外做功，其对外做功的大小
W 1= ×（3.0 + 3.3）× 10
5 ×（0.560 0.528）J = 1.008 × 104J
2
根据热力学第一定律，胎内气体的内能增加量ΔU=Q-W=7.608×104J-1.008×104J=6.6×104J。

四、计算题（共1小题,共10分）
14. 如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，
活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，
开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，
活塞缓慢上升d后再次平衡，问：
①外界空气的温度是多少？
②在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
（10分）
正确答案： 解：（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律有
V T
V = 0 T0
V （hT 0
+ d）s h0 + d
得外界温度T= V 0 =0 h0s
T0 = T0
h0
（2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W=-
（mg+P0S）d
根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能ΔU=Q+W=Q-（mg+P0S）d
h + d
0
答：①外界空气的温度是 h T0
0
②在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（mg+P0S）d
答案解析：
五、计算题（组）（共2小题,共25分）
15. 某一质量理想气体从a开始经ab，bc，ca回到a；如图，状态a时体积1m3，压强1．0 × 105Pa，
温度300K；
. （10分）
(1)求该气体在b状态的压强大小和在c状态的体积 （6分）
正确答案： 2.0×105Pa，2 m3
答案解析： 解：由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积
不变，压强增大：pb=2．0×10
5 Pa；由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强
减小，由玻意耳定律可知，体积增大：Vc=2 m
3。
(2)说明b到c过程气体吸热小于1.5 × 105J （4分）
正确答案： 如图：
.
若为图中虚线过程，设气体对外做功绝对值W＇，则W＇=1．5×105J，但是实际围成面积小于虚线，由热
力学第二定律，等温过程内能不变，吸 热数值等于对外做功数值，即可说明。
答案解析： 解：设气体对外做功绝对值W＇，则W＇=1．5×105J，但是实际围成面积小于虚线，由热力
学第二定律，等温过程内能不变，吸 热数值等于对外做功数值。
16. [物理-选修3-3] （15分）
(1)下列说法中正确的是（　　） （5分）
A.已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ ，阿伏加德罗常数为NA，则这种物体的分子体积为
V M0 = ρN A
B.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C.饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
D.自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
E.一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
正确答案： B C E
答案解析： A、只有对固体或液体，可根据 求物体分子的体积，对于气体，由于分子间距较
大，不能用 求气体分子的体积，故A错误。
B、当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，分子势能最小，故B正确。
C、饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等。故C正确。
D、自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程不一定能自然发生，还要遵守热力学
第二定律才能发生，故D错误。
E、一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少。由于气体的体积增大，所以密度
一定减小。故E正确。
故选：BCE。
(2)如图所示，玻璃管A上端封闭，B上端开口且足够长，两管下端用橡皮管连接起来，
A管上端被一段水银柱封闭了一段长为6cm的空气柱，左右两水银面高度差为5cm，
已知外界大气压为75cmHg，温度为t1＝27℃ ，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t+273K，
空气可视为理想气体，现在山下缓慢移动B管，使A管中气柱长度变为5cm，求：
①上述操作中B管是向上还是向下哪个方向移动的？稳定后的气体压强为多大？
②A管中气柱长度变为5cm后，保持B管不动而升高气体温度，为使A管中气柱长度恢复到6cm，
则温度应升高到多少？ （10分）
正确答案： 解：①气体做等温变化，初状态：pA1=P0+ρghA=(75+5)cmHg=80cmHg；vA1=6S，
末状态：VA2=5S
根据玻意耳定律：pA1VA1=pA1VA2
代入数据得：pA2=96cmHg
因为气体的压强增大，则两部分的液面差增大，所以B管应向上移动
答：上述操作中B管是向上移动的，稳定后的气体压强为96cmHg
②末状态左右两管液面的高度差△h＝(96﹣75+2×1)＝23cm
末状态的压强pA2=p0+ρgΔh=(75+23)cmHg=98cmHg
由查理定律：
代入数据得T2=367.5K=94.5℃
答：A管中气柱长度变为5cm后，保持B管不动而升高气体温度，为使A管中气柱长度恢复到6cm，则温度应
升高到94.5℃
答案解析： ①分别列出初态和末态封闭气体的压强、体积，由根据玻意耳定律列式可求出．结合气体的
压强的变化，即可判断出B管运动的方向．
②先写出末状态的压强，根据几何关系求右管管口移动的距离，然后由查理定律即可求出． 满分：93
班级：________ 姓名：________ 成绩：________

一、单选题（共8小题,共30分）
在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） （4分）
A.对外做功，内能不变
B.向外放热，内能减少
C.分子的平均动能变小
D.吸收的热量等于内能的增加量
庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（　　） （3分）
A.压强不变
B.对外界做功
C.内能变大
D.放出热量
根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　)
（3分）
A.电流的电能不可能全部变成内能
B.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能
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
我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　）
（3分）
A.压强变小
B.对外界不做功
C.内能保持不变
D.分子平均动能增大
如图是爬山所带的氧气瓶，爬高过程中，氧气瓶里的气体体积和质量均不变，温度降低，则气体（　　）
（5分）
A.对外做功
B.内能减少
C.吸收热量
D.压强不变
如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.外力F保持不变
B.密封气体内能增加
C.密封气体对外做正功
D.密封气体的末态压强是初态的2倍
卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。如图为卡诺循环的p-V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　）
（5分）
A.A→B过程中，气体分子的数密度增大
B.C→D过程中，气体从外界吸热，内能不变
C.B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功
D.在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为θ=30°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L1=27cm,气缸底部到斜面底端的挡板距离为L2=1cm,气缸内气体的初始温度为T1=270K。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从T1上升到T2，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，k=2×10-3J/K，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g=10m/s2，大气压为p0=1.0×105Pa,下列说法正确的是（　　）
（3分）
A.初始状态下气缸内气体压强p1为6×104Pa
B.从T1上升到T2过程中气体吸收的热量Q=0.1J
C.温度为T3时气缸内气体压强为1.2×105Pa
D.温度为380K时弹簧处于压缩状态

二、多选题（共4小题,共19分）
下列说法正确的是(　　)
（3分）
A.热量能自发地从低温物体传到高温物体
B.液体的表面张力方向总是跟液面相切
C.在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
如图，一辆汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计气体分子间作用力，则胎内气体（　　）
（5分）
A.对外界做功
B.向外界放出热量
C.压强变大
D.内能增大
如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　）
（6分）
A.对外做功，体积膨胀
B.对外不做功，最终压强减小
C.内能减少，最终温度降低
D.无序度变大
利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是 (　　)
（5分）
A.A端为冷端，B端为热端
B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律

三、实验题（组）（共1小题,共9分）
某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa～3.5×105Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300K时，体积V1和压强p1分别为0.528m3、3.0×105Pa；当胎内气体温度升高到T2为350K时，体积增大到V2为0.560m3，气体可视为理想气体。
（9分）
(1) 求此时胎内气体的压强p2；（4分）
(2) 若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104J，求胎内气体的内能增加量ΔU。（5分）

四、计算题（共1小题,共10分）
如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，问：
①外界空气的温度是多少？
②在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
（10分）

五、计算题（组）（共2小题,共25分）
某一质量理想气体从a开始经ab，bc，ca回到a；如图，状态a时体积1m3，压强1．105Pa，温度300K；
.（10分）
(1) 求该气体在b状态的压强大小和在c状态的体积（6分）
(2) 说明b到c过程气体吸热小于105J（4分）
[物理-选修3-3]（15分）
(1) 下列说法中正确的是（　　）（5分）
A.已知某物质的摩尔质量为M，密度为，阿伏加德罗常数为NA，则这种物体的分子体积为
B.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C.饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
D.自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
E.一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
(2) 如图所示，玻璃管A上端封闭，B上端开口且足够长，两管下端用橡皮管连接起来，A管上端被一段水银柱封闭了一段长为6cm的空气柱，左右两水银面高度差为5cm，已知外界大气压为75cmHg，温度为t1＝，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t+273K，空气可视为理想气体，现在山下缓慢移动B管，使A管中气柱长度变为5cm，求：
①上述操作中B管是向上还是向下哪个方向移动的？稳定后的气体压强为多大？
②A管中气柱长度变为5cm后，保持B管不动而升高气体温度，为使A管中气柱长度恢复到6cm，则温度应升高到多少？（10分）

第2页
第2页21.2热力学第二定律
满分：93
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共8小题,共30分）
1. 在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体
（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） （4分）
A.对外做功，内能不变
B.向外放热，内能减少
C.分子的平均动能变小
D.吸收的热量等于内能的增加量
2. 庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，
忽略环境温度的变化，则球内气体（　　） （3分）
A.压强不变
B.对外界做功
C.内能变大
D.放出热量
3. 根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　)
（3分）
A.电流的电能不可能全部变成内能
B.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能
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. 我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。
猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　）
（3分）
A.压强变小
B.对外界不做功
C.内能保持不变
D.分子平均动能增大
5. 如图是爬山所带的氧气瓶，爬高过程中，氧气瓶里的气体体积和质量均不变，温度降低，则气体
（　　）
（5分）
A.对外做功
B.内能减少
C.吸收热量
D.压强不变
6. 如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。
用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，
同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.外力F保持不变
B.密封气体内能增加
C.密封气体对外做正功
D.密封气体的末态压强是初态的2倍
7. 卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
如图为卡诺循环的p-V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，
其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　）
（5分）
A.A→B过程中，气体分子的数密度增大
B.C→D过程中，气体从外界吸热，内能不变
C.B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功
D.在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
8. 某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为θ=30°
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L1=27cm,气缸底部到斜面底端的挡板距离为L2=1cm,
气缸内气体的初始温度为T1=270K。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从T1上升到T2，
此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长。
已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，k=2×10-3J/K，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g=10m/s2，大气压为p0=1.0×10
5Pa,下列说法正确的是（　　）
（3分）
A.初始状态下气缸内气体压强p1为6×10
4Pa
B.从T1上升到T2过程中气体吸收的热量Q=0.1J
C.温度为T3时气缸内气体压强为1.2×10
5Pa
D.温度为380K时弹簧处于压缩状态
二、多选题（共4小题,共19分）
9. 下列说法正确的是(　　)
（3分）
A.热量能自发地从低温物体传到高温物体
B.液体的表面张力方向总是跟液面相切
C.在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
10. 如图，一辆汽车沿凹形路面以不变的速率驶向最低位置的过程中，若车胎不漏气，
胎内气体温度不变，不计气体分子间作用力，则胎内气体（　　）
（5分）
A.对外界做功
B.向外界放出热量
C.压强变大
D.内能增大
11. 如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，
Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统
（　　）
（6分）
A.对外做功，体积膨胀
B.对外不做功，最终压强减小
C.内能减少，最终温度降低
D.无序度变大
12. 利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、
分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，
然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，
而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，
中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是 (　　)
（5分）
A.A端为冷端，B端为热端
B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
三、实验题（组）（共1小题,共9分）
13. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa～3.5×105Pa。卡车行驶过程中，
一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。
若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300K时，
体积V1和压强p 分别为0.528m
3
1 、3.0×10
5Pa；当胎内气体温度升高到T2为350K时，
体积增大到V 为0.560m32 ，气体可视为理想气体。
（9分）
(1)求此时胎内气体的压强p2； （4分）
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104J，求胎内气体的内能增加量ΔU。 （5分）
四、计算题（共1小题,共10分）
14. 如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，
活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，
开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，
活塞缓慢上升d后再次平衡，问：
①外界空气的温度是多少？
②在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
（10分）
五、计算题（组）（共2小题,共25分）
15. 某一质量理想气体从a开始经ab，bc，ca回到a；如图，状态a时体积1m3，压强1．0 × 105Pa，
温度300K；
. （10分）
(1)求该气体在b状态的压强大小和在c状态的体积 （6分）
(2)说明b到c过程气体吸热小于1.5 × 105J （4分）
16. [物理-选修3-3] （15分）
(1)下列说法中正确的是（　　） （5分）
A.已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ ，阿伏加德罗常数为NA，则这种物体的分子体积为
V = M0 ρN A
B.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C.饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
D.自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
E.一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
(2)如图所示，玻璃管A上端封闭，B上端开口且足够长，两管下端用橡皮管连接起来，
A管上端被一段水银柱封闭了一段长为6cm的空气柱，左右两水银面高度差为5cm，
已知外界大气压为75cmHg，温度为t1＝27℃ ，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t+273K，
空气可视为理想气体，现在山下缓慢移动B管，使A管中气柱长度变为5cm，求：
①上述操作中B管是向上还是向下哪个方向移动的？稳定后的气体压强为多大？
②A管中气柱长度变为5cm后，保持B管不动而升高气体温度，为使A管中气柱长度恢复到6cm，
则温度应升高到多少？ （10分）

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