1、第三章热力学定律（时间：75分钟分值：100分）一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分.每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，错选、不选或多选不得分.）1.如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内.当温度稍微升高时，球的体积会明显变大.如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等.则（）A.A球吸收的热量较多B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多D.无法确定解析：A、B两球升高同样的温度，体积又相同，则二者内能的变化相同，而B球是处在水银中的，B球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此B球吸收热量多.故B项正
2、确.答案：B2.一业务员向客户推销一款“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源.事实上，这是不可能实现的，因为该推进器违反了（）A.能量守恒定律 B.电荷守恒定律C.机械能守恒定律 D.质量守恒定律解析：很多科学家致力于研究永动机，希望能造出不消耗能量而源源不断地向外输出能量的机器，但结果都以失败告终，其原因是因为源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源的“永动机”违背了能量守恒定律.答案：A3.下列说法中，正确的是（）A.物体吸收热量，内能一定增加B.物体吸收热量，同时对外做功，内能可
3、能不变C.热量不可能从低温物体传到高温物体D.气体自由膨胀是可逆过程解析：改变内能的方式有做功和热传递，物体吸收热量，物体的内能不一定增大，故A错误；改变内能的方式有做功和热传递，物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变，故B正确；热量在一定的条件下可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱中热量会由低温物体传递给高温物体，故C错误；根据热力学第二定律，气体自由膨胀是不可逆过程，故D错误.答案：B4.一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 J的功，气体的内能减少了1.2105 J，则下列各式中正确的是（）A.W8104 J，U1.2105 J，Q4104 JB.W8104 J，U1.21
4、05 J，Q2105 JC.W8104 J，U1.2105 J，Q2105 JD.W8104 J，U1.2105 J，Q4104 J解析：根据热力学第一定律的符号规则，W8104 J，U1.2105 J，由UWQ可求得Q2.0105 J，所以选项B正确.答案：B5.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解析：热传递存在方向性是说热量只能自发地从高温物体传向低温物
5、体，空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行的，故A错误.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，故B错误.根据热力学第二定律可知，即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%，故C正确，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，同时要消耗一定的电能，所以不违背热力学第二定律，故D错误.答案：C6.如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞.用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开.管塞被冲开前（）A.外界对管内气体做功，气体内能增大B.管内气体对外界做功，气体内能减小C.
6、管内气体内能不变，压强变大D.管内气体内能增加，压强变大解析：克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增加，温度升高.进一步乙醚的温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开.管塞被冲开前管内气体内能增加，压强变大.答案：D7.用隔板将一容器隔成A和B两部分，A中盛有一定量的气体，B为真空（如图甲所示），现把隔板抽去，A中的气体将自动充满整个容器（如图乙所示），这个过程称为气体的自由膨胀.则关于气体的自由膨胀，下列说法中正确的是（）A.在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同B.在自由膨胀过程中，只要把握好隔板插入的时机，全部气体就能到达B部分C.气体充满整个容器后，只要时间足够长，还能全部自动回到A部
7、分D.气体充满整个容器后，B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分解析：气体分子在永不停息地做无规则运动，在自由膨胀过程中也不例外，选项A错误；在自由膨胀过程中，气体分子将充满所能达到的空间，即整个容器，选项B错误；热力学第二定律指出具有大量分子参与的宏观过程都具有方向性，所以选项C错误；气体充满整个容器后，气体分子朝各个方向运动的机会均等，所以B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分，选项D正确.答案：D二、多项选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分.）8.如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆
8、裂，关于这一现象的描述，下列说法正确的是（暴晒过程中内胎容积几乎不变）（）A.车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B.在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加D.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少解析：这是一个等容变化，温度升高，压强增大，在车胎爆裂的瞬间，气体对外做功，内能减少，故选项B、D正确.答案：BD9.用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示.充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（）A.体积减小，内能增大B.体积减小，压强减小C.对外界做负功，内能增大D.对外界做正功
9、，压强减小解析：充气袋被挤压时，体积减小，外界对气体做功（气体对外界做负功），气体内能增大，根据气体实验定律可知，气体压强增大，综上分析知，A、C两项正确.答案：AC10.如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的理想气体.将一个半导体NTC热敏电阻R置于气缸中，热敏电阻与气缸外的电源E和电流表组成闭合回路，气缸和活塞具有良好的绝热（与外界无热交换）性能.若发现电流表的读数增大时，以下判断正确的是（）A.气体一定对外做功B.气体体积一定增大C.气体内能一定增大D.气体压强一定增大解析：电流表读数增大时，说明热敏电阻温度升高，故气体温度升高，则内能一定增大，由于气缸绝热，外界一定对气体做功，气体体
10、积将减小，A、B错误，C正确；由恒量知，V减小T增大，气体压强一定增大，D正确.答案：CD三、非选择题（本大题共5小题，共54分.）11.（8分）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动.开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能（选填“增大”“减小”或“不变”），气体对活塞（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体（选填“吸热”或“放热”）.解析：取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，外界对气体做正功，由于气缸导热，缸内气体温度不变，气体内能不变.外界对气体做正功，气体对活塞做负功，根据热力
11、学第一定律，可知WQ0，气体放热.答案：不变做负功 放热12.（10分）一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示.图中TA、VA和TD为已知量.（1）从状态A到B，气体经历的是（选填“等温”“等容”或“等压”）过程.（2）从B到C的过程中，气体的内能（选填“增大”“减小”或“不变”）.（3）从C到D的过程中，气体对外（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），同时（选填“吸热”或“放热”）.（4）气体在状态D时的体积VD.解析：（1）由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化.（2）从B到C温度T不变，即分子平均动能不变，对理想气体即
12、内能不变.（3）从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律UWQ知气体放热.（4）从D到A是等压变化，由得VDVA.答案：（1）等容 （2）不变（3）做负功放热（4）VA13.（10分）如图所示，内壁光滑的圆柱体气缸竖直固定在水平地面上，气缸开口向上，一面积为0.01 m2的活塞密封了一定的空气，在活塞的上方竖直固定一支架，在支架的O点通过细线系一质量为m8 kg的球，球心到O点的距离为L2 m.活塞与支架的总质量为M12 kg，已知当地的重力加速度g10 m/s2，大气压强p1.00105 Pa，气缸和活塞都是绝热的.现将细
13、线拉直到水平，稳定后由静止释放球，当球第一次运动到最低点时，活塞下降了h0.2 m且恰好活塞的速度为零，此时细线中的拉力F252 N.求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能E.解析：设球在第一次运动到最低点时的速度为v，根据牛顿第二定律得Fmgm.根据热力学第一定律和能量守恒定律可知，球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能E为EpShMghmg（Lh）mv2，联立两式，代入数值得E228 J.答案：228 J14.（12分）如图所示，一定质量理想气体经历AB的等压过程，BC的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中BC过程中内能减少900 J.求
14、ABC过程中气体对外界做的总功.解析：AB过程W1p（VBVA），BC过程，根据热力学第一定律W2U，则对外界做的总功W（W1W2），代入数据得W1 500 J.答案：1 500 J15.（14分）如图所示，足够长的绝热气缸放在光滑水平面上，用横截面积S0.2 m2的光滑绝热薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，与活塞连接的轻杆的另一端固定在墙上.外界大气压强p01.0105 Pa，当气体温度T1300 K时，密闭气体的体积V10.03 m3，现把气体温度缓慢升高到T2500 K.求：（1）缸内气体温度为T2时的体积V2；（2）气体温度升高的过程中，气体对外界所做的功W.解析：（1）气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有，解得V20.05 m3.（2）气体对外界所做的功为WP0S（L2L1）P0SL2P0SL1P0（V2V1），解得W2 000 J.答案：（1）0.05 m3（2）2 000 J
