第三章《热力学定律》单元测试
学校_______________ 姓名_______________ 班级____________ 考号_______________
评卷人得分
一、单选题（共21分）
1．（本题3分）下列说法正确的是（ ）
A．空调制冷时把热量从低温物体传递到高温物体是自发的
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．知道水的摩尔质量和水分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数
D．普通液晶显示器亦可在超低温严寒地区工作
2．（本题3分）关于气体的说法中，正确的是( )
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量一定体积的气体，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大
3．（本题3分）如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b，再经过bc过程到达状态c，然后经过ca过程回到状态a，设气体在状态a、状态b和状态c的温度分别为、和，下列说法正确的是（ ）
A．，过程放出热量 B．，过程放出热量
C．，过程吸收热量 D．，整个过程放出热量
4．（本题3分）关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（ ）
A．摩擦生热的过程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的过程都是可逆的
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性
5．（本题3分）下列说法正确的是_________．
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
C．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
D．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
6．（本题3分）如图所示，一用锁钉锁定的导热活塞将导热汽缸分成体积相等的左右两室，开始时气体压强之比为5：3；拔出锁钉后，活塞移动并最终保持稳定状态。外界温度恒定。则下列说法正确的是（ ）
A．右室气体吸热 B．左室气体吸热
C．右室气体对左室气体做正功 D．左室气体分子平均速率变大
7．（本题3分）踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球视为质点，空气阻力不计。用vy、E、Ek、P分别表示足球的竖直分速度大小、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用t表示足球在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
评卷人得分
二、多选题（共18分）
8．（本题6分）下列说法中正确的是（ ）
A．气体分子的数目越多，气体的体积越大
B．气体膨胀时对外做功，消耗内能，故气体的内能减少
C．内能不同的两个物体的分子热运动的平均动能可能相等
D．晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化
9．（本题6分）下列说法正确的是（ ）
A．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
B．饱和汽压与温度无关
C．气体在等压膨胀的过程中温度一定升高
D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
10．（本题6分）一定量的理想气体发生状态变化，其压强p随热力学温度T变化的图像如图所示，气体经历了A→B→C→D→A的循环过程，下列说法中正确的是（ ）
A．A→B过程中气体对外做功
B．B→C过程气体体积不变
C．C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的大
D．D→A过程中气体放出热量
E．A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的大
评卷人得分
三、实验题（共10分）
11．（本题6分）如图所示两个实验
（1）扩散现象实验中，若要使扩散过程变快，则可以使二氧化氮的温度 。（选填“升高”或“降低”）
（2）迅速向下压活塞，玻璃圆筒内的硝化棉会燃烧，说明了 可以改变物体内能。（选填“热传递”或“做功”）
12．（本题4分）下列说法正确的是
A．热量不可以从低温物体传到高温物体
B．当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小
C．0℃的水和0℃的冰具有相同的内能
D．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动
E.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大
评卷人得分
四、解答题（共51分）
13．（本题14分）如图所示，用导热性良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体，气体的体积，温度，现使外界环境温度缓慢降低到，此过程中气体放出热量，内能减少，不计活塞的质量以及活塞与汽缸间的摩擦，外界大气压强，求的值。
14．（本题14分）制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱的科学实验，如图所示，将吸管对折后用回形针固定，然后管口竖直向下插入装有水的矿泉水瓶中，使吸管顶部露出水面，最后用盖子封紧矿泉水瓶（如图a）。实验时，用力按压瓶身，“潜水艇”就会沉入水底，松开手后，“潜水艇”又浮出水面。设水面上方的封闭气体体积为V0，压强为p0，吸管内封闭气体的体积为V，“吸管潜水艇”的总质量为m，水的密度恒为ρ，气体温度始终保持不变，所有气体视为理想气体。
（1）缓慢挤压瓶身时，瓶内封闭气体的内能如何变化？吸热还是放热？
（2）挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时（如图b），水面上方的气体体积减小了多少？（不考虑吸管厚度和回形针的体积，吸管内外液面高度差产生的压强远小于大气压，即管内外气压始终相等）
15．（本题15分）2020年11月10日8时12分，中国研发的万米载人潜水器“奋斗者号”在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。载人潜水器是进入“无人区”的科考利器。某科技小组深受启发，自己动手制作了潜水器模型。如图所示，高压气瓶通过细管与压载水箱连接，压载水箱通过通海口（细管）通向外界，连接各部分的细管容积不计压载水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞，在地面先将高压空气充入高压气瓶中，关闭阀门K，此时活塞在压载水箱最右端。压载水箱通过通海口装满水后，潜水器下沉到水下h=20m处悬停，通过遥控器将阀门K打开，高压气瓶中的气体缓慢膨胀推动活塞，刚好能够将压载水箱中的水全部排出，已知高压气瓶的容积为1.5L，压载水箱的容积为6L，大气压强p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g=10m/s2。若气体温度不变，活塞与水箱的摩擦力忽略不计，求∶
（1）气体膨胀过程吸热还是放热？气体与外界交换的热量是多少？
（2）高压气瓶中气体的初始压强为多大？
16．（本题8分）小明两手各持一条橡皮筋的一端，迅速拉了几下，然后将拉长的橡皮筋紧贴到额头，感到橡皮筋有点发热。请你利用所学的物理知识来解释这一现象。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A．空调制冷时把热量从低温物体传递到高温物体不是自发的，要消耗电能，选项A错误；
B．外界对物体做功，若气体放热，则物体内能不一定增加，选项B错误；
C．用水的摩尔质量除以水分子质量可得阿伏加德罗常数，选项C正确；
D．液晶是一种特殊的物态，普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】试题分析：温度是分子热运动的平均动能的标志；气体对容器的压强从微观角度讲是由大量气体分子对启闭的频繁碰撞产生的．
气体对容器的压强从微观角度讲是由大量气体分子对启闭的频繁碰撞产生的，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强是相等的，A错误；温度是分子热运动的平均动能的标志，气体的温度升高时，气体分子的平均速率增加，B错误；气体压强大小取决于气体分子的数密度和分子热运动平均动能；一定质量一定体积的气体，分子数密度相等；气体分子的平均动能越大，则气体的压强就越大，C正确；气体压强大小取决于气体分子的数密度和分子热运动平均动能；气体的分子数多，分子数密度不一定大，故压强不一定大，D错误．
3．D
【详解】A．从a到b是等容变化，由查理定律得
解得
过程Wab=0，温度降低，内能减小，即 U<0，则根据热力学第一定律可知，Q<0，即气体放出热量，选项A错误；
B．从b到c是等压变化，由盖吕萨克定律得
解得
过程体积变大，对外做功Wbc<0，温度升高，内能增加，则 U>0，根据热力学第一定律，则Q>0，即气体吸收热量，选项B错误；
C．由上述可知
过程体积减小，则Wca>0，内能不变， U=0，则气体放出热量，选项C错误；
D．由状态a到b经过c再回到a，可知内能不变，根据p-V图线与坐标轴所围的面积表示功，可知由b到c气体对外做功
W1=-pV0
由c到a外界对气体做功
由此可知外界对气体为
根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知整个过程放出热量，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．摩擦生热的过程是不可逆的，选项A错误；
B．能量守恒具有单向性，一般是不可逆，选项B错误；
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”’，选项C正确；
D．空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，只是在反向时，要引起其他方面的变化，选项D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．布朗运动时固体微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则热运动，选项A错误．
B．由热力学第一定律可知改变内能有做功和热传递两种方式，选项B错误．
C．由热力学第二定律知一切热现象都是不可逆的，功转变成热能自发发生，但热转化为功要引起其它的变化，选项C错误．
D．由理想气体状态方程可知，压强不变时，温度降低，则体积减小，即增加，选项D正确．
故选D．
6．B
【详解】A．因为右室的压强小，拔出锁钉后，活塞向右移动，右室气体体积减小，外界对气体做功，而气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，右室气体放出热量，A错误；
B．因为左室的压强大，拔出锁钉后，活塞向右移动，左室气体体积增大，气体对外做功，而气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，左室气体吸收热量，B正确；
C．左室气体体积增大，右室气体体积减小，所以左室气体对右室气体做正功，C错误；
D．左室气体温度不变，分子的平均动能不变，分子平均速率不变，D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．足球做斜抛运动，在竖直方向上做加速度为g的匀变速直线运动，上升阶段
vy=vy0－gt
下落阶段
vy=gt
由关系式可知，速度与时间成一次函数关系，图像是一条倾斜直线，故A错误；
B．不考虑空气阻力，足球只受重力作用，机械能守恒，E不变，故B错误；
C．足球在水平方向上一直有速度，则足球的动能不能为零，故C错误；
D．上升阶段
vy=vy0－gt
下落阶段
vy=gt
再由重力的瞬时功率
P=mgvy
可得重力的瞬时功率与时间成一次函数关系，且在最高点重力的瞬时功率为零，故D正确。
故选D。
8．CD
【详解】A．气体内部分子间有空隙，气体分子的数目多时，气体的体积不一定大，故A错误；
B．气体的内能的变化取决于做功和热传递两个方面，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，内能不同的两个物体如果温度相同，它们的分子热运动的平均动能就相等，故C正确；
D．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，故D正确。
故选CD。
9．CD
【详解】A．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，还与做功有关，故Ａ错误；
B．气体压强从微观角度看，与分子数密度和分子热运动平均动能有关，而温度是分子热运动平均动能的标志，故饱和气压与温度有关，故B错误；
C．由理想气体状态方程可得，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故C正确；
D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，在该过程中压缩机做功，产生其他的变化，故D正确。
故选CD。
10．ADE
【详解】A．A→B过程压强不变，温度升高，体积变大，则气体对外做功，选项A正确；
B．B→C过程压强减小，温度升高，则气体体积变大，选项B错误；
C．因CD两态的压强相等，C态温度较高，则C态体积较大，则C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的小，选项C错误；
D．D→A过程中温度不变，内能不变，压强变大，则体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，选项D正确；
E．因A态压强大于C态压强，A态温度低于C态，分子平均速率小于C态，A态体积小于C态体积，分子数密度大于C态，则A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的大，选项E正确。
故选ADE。
11． 升高 做功
【详解】（1）[1]温度升高分子运动会加剧，因此要使扩散过程变快，可以使二氧化氮的温度升高。
（2）[2]迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，使空气的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉就会燃烧，通过此实验可说明做功可以改变物体的内能。
12．BDE
【详解】根据热力学第二定律，热量也可以从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A错误；当分子间的引力与斥力平衡时，分子力表现为零，此时分子势能最小，选项B正确；将同质量的0℃的冰变为0℃的水要吸收热量，则0℃的水的内能比0℃的冰的内能大，选项C错误；布朗运动是悬浮在液体表面的固体小颗粒的无规则运动，选项D正确；气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大．故E正确；故选BDE.
13．
【详解】设温度降低至时，气体的体积为，由于活塞的质量不计，则汽缸内封闭气体的压强等于大气压强，外界环境温度缓慢降低过程，外界对气体做功
由热力学第一定律
由题意有
联立解得
由于封闭气体发生等压变化，则由盖-吕萨克定律得
代入数据解得
14．（1）不变，放热；（2）
【详解】（1）环境温度不变，则瓶内封闭气体发生等温变化，故内能保持不变，即
挤压瓶身时，水面上方气体体积减小，外界对气体做功，即
根据热力学第一定律
则
即气体对外放热。
（2）设“潜水艇”悬浮时，吸管内部封闭气体的压强为p1，体积为V1，根据平衡条件得
解得
对吸管内的气体，根据玻意耳定律
解得
设水面上方的气体体积减小ΔV，对水面上方的气体，根据玻意耳定律
解得
15．（1）吸热，1800J；（2）1.5×106Pa
【详解】（1）根据热力学公式，即有
由于等温，即，则有
所以
所以Q=1800J，即吸收1800J的热量
（2）对封闭的气体，经历等温过程，根据气态方程，即有
其中
V1=1.5L
V2=7.5L
代入数据，得
P1=1.5×106Pa
16．小明在拉橡皮筋时，对橡皮筋做的功，克服了橡皮筋内部的摩擦，摩擦生热使得温度升高。
【详解】小明在拉橡皮筋时，对橡皮筋做的功，克服了橡皮筋内部的摩擦，摩擦生热使得温度升高。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
