（新教材）2021-2022學(xué)年高二物理下學(xué)期暑假鞏固練習(xí)3 熱力學(xué)定律

1、 3 熱力學(xué)定律一、選擇題：第15題為單選題，第610題為多選題。1人類不但掌握了精準(zhǔn)測(cè)溫控溫的方法，還可以人工產(chǎn)生高熱和深冷，在高熱和深冷的“世界”里不斷發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)奇跡，下列關(guān)于熱力學(xué)定律的說(shuō)法正確的是（）A外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加B一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的C所有符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能自發(fā)的進(jìn)行D可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌绊?絕熱容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體分子的速率分布如下圖所示，橫坐標(biāo)表示速率v，縱坐標(biāo)表示某一速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比N，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間分子的速率分布圖由狀態(tài)變?yōu)椋瑒t由圖可知（）A氣體的溫度一定降

2、低B氣體的壓強(qiáng)一定減小C氣體的內(nèi)能一定增大D氣體一定對(duì)外界做功3如圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。離開(kāi)熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C葉片在熱水中吸收的熱量大于在空氣中釋放的熱量D因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，所以水溫最終會(huì)升高4如圖所示，氣缸和活塞與外界均無(wú)熱交換，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)?，F(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣

3、體A加熱一段時(shí)間，后來(lái)活塞達(dá)到新的平衡，不計(jì)氣體分子勢(shì)能，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變，則下列判斷正確的是（）A氣體A吸熱，內(nèi)能增加B氣體B吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C氣體A分子的平均動(dòng)能減小D氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)增大5如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，已知?dú)怏w由從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W1，同時(shí)向外界放出熱量Q1；從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W2，與外界的熱交換量為Q2，下列說(shuō)法正確的是（）A氣體在狀態(tài)a、狀態(tài)b、狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能相等BW2=3W1CQ1+Q2=2p0V0DW1+W2=Q1+Q26下列說(shuō)法正

4、確的是（）A晶體均有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)B熵增加原理說(shuō)明一切自然過(guò)程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增加的方向進(jìn)行C干濕泡濕度計(jì)中兩只溫度計(jì)的讀數(shù)相差越大，說(shuō)明空氣的相對(duì)濕度越大D對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱7如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說(shuō)法正確的是（）A熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律D電冰箱的工作原理

5、正是熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用8某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開(kāi)箱時(shí)，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過(guò)程中，若缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體（）A對(duì)外做正功B氣體的溫度升高C分子平均動(dòng)能增大D分子平均動(dòng)能減小9如圖所示，豎直放置、上端開(kāi)口的絕熱氣缸底部固定一電熱絲（圖中未畫出），質(zhì)量不計(jì)、面積為S的絕熱活塞位于氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體。活塞上放置一質(zhì)量為的重物并保持平衡，此時(shí)氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0，活塞距氣缸底部的高度為h?，F(xiàn)用電熱絲緩慢給氣缸內(nèi)的理想氣體加熱，使活塞上升了，封閉理想氣體的內(nèi)

6、能增加了。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A活塞上升時(shí)理想氣體的溫度為B理想氣體吸收的熱量為C理想氣體吸收的熱量為D理想氣體吸收的熱量為10如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài)，其V-T圖像剛好是一個(gè)圓，氣體在a、b、c、d四個(gè)狀態(tài)的體積分別為Va=Vc、Vb=V2、Vd=V1，溫度分別為Ta=T1、Tb=Td、Tc=T2，壓強(qiáng)分別為pa、pb、pc、pd，其中V2=5V1，T2=5T1。下列說(shuō)法正確的是（）A在這四個(gè)狀態(tài)中，c狀態(tài)時(shí)氣體的內(nèi)能最多Bpc=4paCpb=1.8paD從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體從外界吸熱二、非選

7、擇題11蛟龍?zhí)枬撍鲾y帶了一個(gè)水壓測(cè)量?jī)x，其應(yīng)用簡(jiǎn)化圖如圖，水壓測(cè)量?jī)x內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可自由移動(dòng)，整個(gè)儀器由導(dǎo)熱材料制作。則在蛟龍?zhí)枬撍骶徛聺撨^(guò)程，設(shè)海水溫度保持不變，對(duì)水壓測(cè)量?jī)x內(nèi)封閉的氣體，壓強(qiáng)_（填“增大”“減小”或“不變”）；_（填“吸收”“放出”或“不吸也不放”）熱量。12如圖，在氣缸內(nèi)活塞下邊封閉一定質(zhì)量的空氣（可視為理想氣體），壓強(qiáng)和大氣壓相同。把氣缸和活塞固定，使氣缸內(nèi)空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為Q1，此時(shí)汽缸內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的空氣分子數(shù)_（填“增加”“減少”“不變”），容器壁單位面積單位時(shí)間受到氣體分子的總沖量_（填“增大”“減小”“不變”）

8、；若讓活塞可以自由滑動(dòng)（活塞與氣缸間無(wú)摩擦，不漏氣），也使氣缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2，則Q2_Q1（填“大于”“等于”“小于”）。13有組同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的測(cè)溫裝置，C為測(cè)溫泡，用玻璃管與水銀氣壓計(jì)相連，氣壓計(jì)A、B兩管內(nèi)的水銀面在同一水平面上，氣壓計(jì)A、B兩管的下端通過(guò)軟管相連且充滿水銀（圖中涂黑部分）。在A管上畫上刻度。測(cè)溫時(shí)調(diào)節(jié)B管的高度使A管中的液面位置保持在a處，此時(shí)根據(jù)A、B兩管水銀面的高度差就能知道測(cè)溫泡所處環(huán)境的溫度。假設(shè)該測(cè)溫裝置在制定刻度時(shí)候的大氣壓為76 cmHg，測(cè)溫泡所處環(huán)境的溫度為30。(1)當(dāng)測(cè)溫泡放入較低溫度的液體中，即測(cè)溫泡中氣體溫度

9、降低時(shí)，為使水銀氣壓計(jì)A管中的液面位置保持在a處，則水銀氣壓計(jì)的B管應(yīng)向_（填“上”或“下”）移動(dòng)；(2)上述過(guò)程穩(wěn)定后C內(nèi)的理想氣體內(nèi)能_（填“增大”或“減小”），氣體不對(duì)外做功，氣體將_（填“吸熱”或“放熱”）。(3)該溫度計(jì)的刻度是_；（填“均勻”或“不均勻”，及“溫度上高下低”或“溫度上低下高”）(4)該溫度計(jì)存在的缺陷之一，當(dāng)天氣變化引起大氣壓強(qiáng)變大，而環(huán)境溫度仍為30，溫度計(jì)上30的刻度應(yīng)該如何調(diào)整_。答案與解析1.【答案】B【解析】外界對(duì)物體做功，若同時(shí)物體放出熱量，物體的內(nèi)能可能減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過(guò)程都是不可逆的，比如機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)

10、化為內(nèi)能，而內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程不一定能自發(fā)的進(jìn)行，故B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述，不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響，故D錯(cuò)誤。2.【答案】C【解析】由圖像可知，由狀態(tài)變?yōu)?，分子速率變大的分子?shù)占總分子數(shù)的百分比在增加，說(shuō)明氣體溫度升高，A錯(cuò)誤；對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，不計(jì)分子勢(shì)能，則溫度升高，氣體的內(nèi)能一定增大，C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，由于不確定氣體體積的變化，故不能確定氣體壓強(qiáng)的變化，B錯(cuò)誤；由于不確定氣體體積的變化，故不能確定氣體與外界做功情況，D錯(cuò)誤。3.【答案】C【解析】要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)需要外

11、力做功，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量不能由轉(zhuǎn)輪自己提供，靠的是記憶合金在熱水中吸收熱量發(fā)生形變而運(yùn)轉(zhuǎn)然后在空氣中釋放熱量恢復(fù)形變進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)熱水的溫度達(dá)不到記憶合金的“變態(tài)溫度”需要給水升溫，因此消耗能量，故AB錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來(lái)對(duì)外做功而不引起其變化，故葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，其吸收的熱量用于轉(zhuǎn)輪動(dòng)能的增加，空氣中的放熱和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦損耗，故C正確；轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水的過(guò)程記憶合金吸熱發(fā)生形變，轉(zhuǎn)出熱水需要將能量釋放再進(jìn)入熱水吸熱，故水溫降低，故D錯(cuò)誤。4.【答案】A【解析】氣體A發(fā)生等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一

12、定律，可知?dú)怏wA吸熱，故A正確；對(duì)B上方活塞進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件可知，B氣體的壓強(qiáng)不變，由于隔板導(dǎo)熱性良好，B氣體會(huì)吸收A氣體的熱量后溫度上升，內(nèi)能增大，再根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在壓強(qiáng)不變，溫度升高的情況下，體積增大，則氣體對(duì)外做功，故B錯(cuò)誤；氣體A和氣體B溫度都上升了，分子的平均動(dòng)能都增大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義，氣體壓強(qiáng)與分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)、分子平均動(dòng)能有關(guān)，在壓強(qiáng)不變的情況下，氣體B的分子平均動(dòng)能增大，氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)減少，故D錯(cuò)誤。5.【答案】D【解析】在p-V圖像中，根據(jù)可知，氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程中，溫度先

13、增大后減小，即Ta=TcTb，故氣體在狀態(tài)a與狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能相等，都小于狀態(tài)b的內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；在p-V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示氣體做功，則，故，故B錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，內(nèi)能的變化量為0，即與外界交換的熱量與外界對(duì)氣體所做的功大小相等，即，故C錯(cuò)誤；從a到b，溫度升高，內(nèi)能增大，外界對(duì)氣體做功，氣體向外界放出熱量Q1，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，從b到c，溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做功，則氣體向外界放出熱量Q2，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，則有，故D正確。6.【答案】ABD【解析】晶體和非晶體的區(qū)別就在于是否有固定的熔點(diǎn)，晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有，A正確

14、；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，一切自然過(guò)程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增加的方向進(jìn)行的，B正確；干濕泡溫度計(jì)的示數(shù)差別越大，空氣越干燥，相對(duì)濕度越小，C錯(cuò)誤；根據(jù)蓋-呂薩克定律可知，該氣體體積增大，則溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體體積增大，對(duì)外做功，但最終內(nèi)能增大，則必定從外界吸收了熱量，D正確。7.【答案】BD【解析】由熱力學(xué)第二定律知，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，除非施加外部的影響和幫助，電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故A錯(cuò)誤，B正確；熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過(guò)程，故C

15、錯(cuò)誤；電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，電冰箱的工作原理符合熱力學(xué)第二定律，故D正確。8.【答案】AD【解析】密閉于氣缸內(nèi)的氣體膨脹對(duì)外做正功，即外界對(duì)氣體做負(fù)功，因而W0，缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換說(shuō)明Q=0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知內(nèi)能增加量，故內(nèi)能減小，分子平均動(dòng)能減小，溫度降低，BC錯(cuò)誤，AD正確。9.【答案】AD【解析】氣體發(fā)生等壓變化，則有，解得，故活塞上升時(shí)理想氣體的溫度為，A正確；活塞上升過(guò)程，氣體的壓強(qiáng)，此過(guò)程氣體克服外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，解得，即此過(guò)程氣體吸熱，D正確，BC錯(cuò)誤。10.【答案】ACD【解析】一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大

16、小由溫度決定，在這四個(gè)狀態(tài)中，c狀態(tài)時(shí)氣體的溫度最高，故氣體在c狀態(tài)時(shí)的內(nèi)能最多，A正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體是等容變化，則有，因?yàn)橛小?，解得，B錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，由理想氣體狀態(tài)方程可得，因?yàn)橛?、，解得，C正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體的體積增大，對(duì)外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，所以氣體從外界吸熱，D正確。11.【答案】增大 放出【解析】對(duì)水壓測(cè)量?jī)x內(nèi)封閉的氣體，隨著潛入深度的增加，則壓強(qiáng)增大；體積減小，外界對(duì)氣體做功，因溫度不變，則內(nèi)能不變，則氣體放出熱量。12.【答案】增加 增大 大于【解析】活塞不動(dòng)時(shí)，空氣的體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大，封閉空氣的平均動(dòng)能增大，平均速率增大，由于分子數(shù)密度一定，根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義可知，汽缸內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的空氣分子數(shù)增加；氣體的壓強(qiáng)即容器壁單位面積單位時(shí)間受到氣體分子的總沖量，溫度升高，體積不變，氣體壓強(qiáng)增大，容器壁單位面積單位時(shí)間受到氣體分子的總沖量增大；根據(jù)題意可知，兩種情形封閉氣體增加的內(nèi)能相同，活塞固定時(shí)，有，活塞移動(dòng)時(shí)，有，由此可得。13.