卷子答案网-一个不只有答案的网站第三章 热力学定律 期末热身卷
本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 根据热学中的有关知识，下列说法正确的是( )
A. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到，制冷机却可以使温度降到
B. 第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律
C. 把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动
D. 改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能
2. 下列说法正确的是( )
A. 自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B. 物体的温度为时，分子的平均动能为零
C. 用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功，同时空气的内能增加了，则空气从外界吸收热量
D. 第一类永动机违反了热传导的方向性
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 能量耗散的说法与能量守恒定律是互相矛盾的
B. 在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，将势能转化为内能，温度升高
C. 彩色液晶显示器利用了液晶的电学性质具有各向异性的特点
D. 液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力
4. 一定量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示，下列判断正确的是( )
A. 过程中气体放热
B. 过程中温度降低、压强减小
C. 、和三个状态中，状态分子的平均动能最大
D. 气体从到过程中外界对气体做功，从到过程中外界对气体做功，且有
5. 一定质量的理想气体从状态经过状态变化到状态，其图象如图所示。下列说法正确的有( )
A. 的过程中，气体对外界做功
B. 的过程中，气体吸收热量
C. 的过程中，气体压强不变
D. 的过程中，气体内能增加
6. 某气缸内封闭有一定质量的理想气体，从状态依次经过状态、和后再回到状态，其图象如图所示，则在该循环过程中，下列说法正确的是( )
A. 从状态到，气体吸收热量
B. 从状态到，气体的压强增大
C. 从状态到，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D. 若气体从状态到，内能增加，对外做功，则气体向外界放出热量
7. 气闸舱的原理如图。座舱与气闸舱间装有阀门，中充满空气，内为真空。航天员由太空返回到时，将封闭，打开阀门，中的气体进入中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中( )
A. 气体膨胀做功，内能减小
B. 气体向外界放出热量
C. 气体分子对舱壁的压强减小
D. 一段时间后，内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，绝热容器中的气体被绝热光滑密封活塞分为两部分、，已知初始状态下、两部分体积、压强、温度均相等，中有一电热丝对部分气体加热一段时间，稳定后( )
A. 气体压强增加，体积增大，温度不变
B. 气体的温度升高，中分子运动加剧
C. 气体的体积减小，压强增大
D. 气体的内能变化量等于气体的内能变化量
9. 如下图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（均视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法正确的是( )
A. 初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能
B. 系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小
C. 松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气
D. 松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经、、三个过程后回到初始状态，其图像如图所示。已知、、，下列说法正确的是
A. 气体在过程中压强增大
B. 气体在过程中从外界吸收的热量等于增加的内能
C. 气体在过程中外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量
D. 气体在过程中内能的减少量大于过程中内能的增加量
三、填空题：本题共2小题，每空2分，共10分。
11. 如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再由状态变化到状态，最后由状态变化到状态。气体完成这个循环，内能的变化____，对外做功____，气体从外界吸收的热量___。（用图中已知量表示）
12. 如图所示，用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内（活塞与汽缸壁之间无摩擦）。在活塞上缓慢地加沙子，在此过程中，密闭气体______（选填“吸热”“放热”或“无热传递”），单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数______（选填“增多”“减少”或“不变”）。
四、计算题：本题共3小题，13题14分，14题14分，15题16分，共44分。
13. 如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再变化到状态，其状态变化过程的图象如图所示。已知该气体在状态时的热力学温度，求：
该气体在状态时的热力学温度和状态时的热力学温度；
该气体从状态到状态的过程中，气体内能的变化量以及该过程中气体从外界吸收的热量。
14. 如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为，外界大气压强为、缸内气体温度为现对汽缸缓慢加热，使体积由增大到的过程中，气体吸收的热量为，停止加热并保持体积不变，使其降温到，求：
停止加热时缸内气体的温度；
降温过程中气体放出的热量。
15. 如图所示，一竖直放置的足够长的汽缸内有两个活塞用一根轻质硬杆相连，上面小活塞面积，下面大活塞面积，两活塞的总质量为；汽缸内封闭温度的理想气体，粗细两部分长度相等且；大气压强为，，整个系统处于平衡，活塞与缸壁间无摩擦且不漏气。求：
初状态封闭气体的压强；
若封闭气体的温度缓慢升高到，气体的体积是多少；
上述过程中封闭气体对外界做功。
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ；；。
12. 放热；增多
13. 解：气体从状态到状态过程做等容变化，根据查理定律得：
代入数据解得：
气体从状态到状态做等压变化，根据盖吕萨克定律得：
代入数据解得：
因为状态和状态的温度相同，且气体内能只与温度有关可知，气体内能不变，即
气体从状态到状态过程体积不变，不做功，
气体从状态到状态气体对外做功，且
由热力学第一定律得：
解得：
14. 解：停止加热前缸内气体发生等压变化，
由盖吕萨克定律得，解得。
体积由增大到的过程中，
活塞受力平衡有，
得，
气体对外所做的功，
气体内能增量，
停止加热后体积不变，，
降温到过程中，，
根据热力学第一定律有，，
解得，
所以降温过程中气体放出的热量为。
15. 解：对系统受力分析，由平衡条件可得：
代入数据解得 ；
对于封闭气体，初态体积：
过程为等压膨胀，根据盖吕萨克定律
代入数据解得 ；
封闭气体对外界做功为：。
【解析】
1. 解：、尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到，而绝对零度也无法达到，根据，故制冷机却不可以使温度降到以下，故A错误；
B、根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向性，第二类永动机不能制成，因为它它违反了热力学第二定律，故B错误；
C、由墒增加原理可知，一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，只要时间足够长，温度高的气体会向温度低的一方传热，压强大的气体会向压强较小的一方流动，只要时间足够长，系统内各部分的状态参量均能够达到稳定，故C正确；
D、由选项分析可知，改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，不可能实现内能完全转化为机械能，故D错误。
故选：。
此题考查了热力学定律的相关知识，明确热力学第二、第三定律的含义，比如：热机的效率不能达到，绝对零度不可达到。
2. 【分析】
本题的关键要理解并掌握热力学第一定律、第二定律，知道分子永不停息地做无规则运动，分子平均动能不会为零。
自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性。温度是分子平均动能的标志。根据热力学第一定律求解热量。第一类永动机违反了能量守恒定律。
【解答】
A、根据热力学第二定律知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A正确。
B、物体的温度为时，分子仍在运动，所以分子的平均动能不为零，故B错误。
C、根据热力学第一定律公式知，对空气做功，同时空气的内能增加了，则空气向外界放出热量，故C错误。
D、第一类永动机违反了能量守恒定律。故D错误。
故选：。
3. 【分析】
能量耗散与能量守恒定律并不矛盾；热力学第一定律的内容即可求解；液晶具有各向异性；根据表面张力形成的原因分析。
解答此题需要知道热力学第一定律、能量守恒、液晶的各向异性以及分子表面张力形成的原因等知识点，属于概念类题目。
【解答】
A.能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，所以能量耗散与能量守恒不矛盾，故A错误；
B.在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，对外做功，而热传递很小，则根据热力学第一定律得知：轮胎内气体内能突然减小，温度降低，故B错误；
C.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C错误；
D.由表面张力形成的原因可知，液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间的相互作用表现为引力，故D正确。
故选D。
4. 【分析】
根据气态方程，结合图象上状态点，分析体积的变化，判断做功情况，由热力学第一定律进行分析。
解决气体问题，关键要掌握气态方程和热力学第一定律，知道温度的意义：一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度是分子平均动能的标志。
【解答】
由图象可知，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，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A错误；
由图象可知，过程气体压强不变，温度降低，故B错误；
C. 由图象可知，状态温度相同，分子平均动能一样大，故C错误；
D.气体从到过程中，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，外界对气体不做功；从到过程中，气体发生等温变化，压强变小，体积变大，气体对外界做功，功是标量，比较其大小只是比较绝对值，故D正确。
故选D。
5. 【分析】
本题考查气体状态变化的图像问题，是等温变化过程， 是等压变化过程；当温度不变时，气体的内能不变，结合热力学第一定律即可求解，试题难度一般。
【解答】
的过程中，气体体积减小，外界压缩气体做功，故 A项错误温度不变，则气体的内能不变，由热力学第一定律可知，气体应该放出热量，故B项错误
C.由图象可知，的过程中，气体压强不变，即项正确
D.的过程中，温度先不变后降低，故气体的内能先不变后减小，故D项错误．
6. 【分析】
气体的内能只与温度有关，根据热力学第一定律有判断气体吸热还是发热；根据图象利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可。
本题考查考生是否有清晰的热力学定律、物体的内能的物理观念。
【解答】
A.从到过程气体发生等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故A错误；
B.由得，，可知从到过程气体发生等压变化，故B错误；
C.从到过程中，气体的温度不变，则单个气体分子碰撞器壁的力不变，压强减小，则必然是单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少造成的，故C正确；
D.由，得，气体从外界吸收热量，故D错误。
7. 【分析】
气体绝热自由扩散，为真空，气体不对外做功。
温度不变，内能不变，根据热力学第一定律公式分析是否吸放热。
运用熵增加原理即可判断出中气体是否可能自发地全部退回到中。
从宏观和微观的角度分析气体的压强。
此题考查了热力学第一、第二定律和压强的微观含义等知识，解题关键是要明确气体是自由扩散，能够根据热力学第一定律公式分析吸放热情况。
【解答】
、系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变，气体自由扩散，没有对外做功，根据可知，内能不变，整个系统与外界没有热交换，故AB错误；
C、气体温度不变，则分子热运动的剧烈程度不变，体积增大，则分子的密集程度变小，气体分子对舱壁的压强宏观由温度和体积决定，微观由分子密集程度与分子热运动的剧烈程度决定，故压强减小，故C正确；
D、根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到中，内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态，故D错误。
故选C。
8. 【分析】
此题以绝热容器内的气体切入，意在考查热学相关知识。电热丝对部分气体加热，气体的温度升高，压强增大，推动活塞压缩气体，根据热力学第一定律和气态方程分析气体的气体参量和内能变化。
【解答】
电热丝对部分气体加热，气体的温度升高，压强增大，推动活塞压缩气体，对气体做功，中气体内能增大，温度升高，中分子运动加剧，故A错误，B正确；
C.气体的体积减小，压强增大，故 C正确；
D.稳定后，、压强相等，由于活塞绝热，气体温度高于，气体的内能变化量大于气体的内能变化量，故D错误。
故选BC。
9. 【分析】
理想气体的内能只与温度有关，则由温度的变化可知内能的变化；由热力学第一定律可知两部分气体间热量的传递方向。
本题要注意理想气体分子间距离较大，故不计分子势能，分子内能只与温度有关，温度相同，则内能及分子的平均动能均相同。
【解答】
A.温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质量无关，初始时两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，故选项A错误。
松开固定栓至系统达到平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少，氧气温度升高，由于存在温度差，发生热传递，最后两者温度相同，故氧气内能又减小，等于初始值，所以两种气体的内能与初始时相同。故选项B错误，CD正确。
故选CD。
10. 【分析】
根据题中图像，判断各过程气体状态参量变化情况，根据理想气体状态方程及热力学第一定律逐项分析解答即可。
本题主要考查气体状态变化的图像问题、理想气体状态方程、热力学第一定律。
【解答】
A.气体在过程中，由理想气体状态方程得：，结合图像数据有：，所以，故A错误；
B.气体在过程，是等容变化，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，因等容变化，所以，且，所以气体在过程中从外界吸收的热量等于增加的内能，故B正确；
C.气体在过程中，是等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，气体向外界放热，根据热力学第一定律，知气体在过程中外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量，故C正确；
D.气体在过程中，温度从降低到，内能减小，气体在过程中，温度从升高到，内能增加，两个过程内能变化量相等，所以气体在过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量，故D错误。
故选BC。
11. 【分析】
理想气体内能由温度决定，判断气体内能如问变化；图象中图线与轴所围的面积表示气体压强做的功；然后应用热力学笫一定律分析答题运用来分析问题时，必须理解表达式的物理意义，掌握它的符号法则，同时注意理想气体分子势能不计，故质量不变的理想气体的内能只与度有关。
【解答】
理想气体完成一个循环，状态不变，内能不变，气体到，体积变大，气体对外做功为：，到体积不变，不做功，有：，气体到，体积减小，外界对气体做功为：，所以一个循环气体对外做的功为：，根据热力学第一定律有：，即为：，得。
故答案为：； ；。
12. 解：理想气体内能由温度决定，气体温度不变，气体内能不变，由题意可知，被封闭气体的温度保持不变，气体内能不变；
在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，封闭气体压强增大，有理想气体得状态方程可知，气体的体积将减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体将放热；
封闭气体压强增大，温度不变，根据理想气体的状态方程可得气体的体积减小，缸中气体分子数密度增大，单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数增多。
故答案为：放热，增多。
根据热力学第一定律判断气体吸热还是放热；根据气体压强的微观意义来判断单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数。
本题考查了气体状态方程和气体压强的微观解释的综合应用，是一道考查热学知识综合应用的好题；掌握基础知识是解题的关键，平时要注意基础知识的学习与掌握。
13. 由到气体做等容变化，根据查理定律列式求解状态温度，到气体做等圧変化，根据盖吕萨克定律列式求解；
根据理想气体内能只与温度有关判断气体内能变化；且根据分析求解气体做功，然后根据热力学第一定律求解吸放热。
解决气体问题的关键是挖掘出隐含条件，正确判断出气体变化过程，合理选取气体实验定律解决问题；对于内能变化，牢记温度是理想气体内能的量度，与体积无关。
解：气体从状态到状态过程做等容变化，根据查理定律得：
代入数据解得：
气体从状态到状态做等压变化，根据盖吕萨克定律得：
代入数据解得：
因为状态和状态的温度相同，且气体内能只与温度有关可知，气体内能不变，即
气体从状态到状态过程体积不变，不做功，
气体从状态到状态气体对外做功，且
由热力学第一定律得：
解得：
14. 【分析】
本题考查了求气体做功、气体的温度，分析清楚气体状态变化过程，应用盖吕萨克定律、热力学第一定律即可正确解题。
汽缸中气体在停止加热前发生等压变化，根据盖吕萨克定律求末态温度。
根据热力学第一定律，升温和降温过程内能的变化量绝对值相等，体积不变不做功，求出升温过程的内能变化量，即可求出降温过程放出的热量。
【解答】
解：停止加热前缸内气体发生等压变化，
由盖吕萨克定律得，解得。
体积由增大到的过程中，
活塞受力平衡有，
得，
气体对外所做的功，
气体内能增量，
停止加热后体积不变，，
降温到过程中，，
根据热力学第一定律有，，
解得，
所以降温过程中气体放出的热量为。
15. 本题考查气缸类问题，根据理想气体等圧変化以及气体做功分析问题，基础题。
对两个活塞系统受力分析，由平衡条件求解初状态封闭气体的压强；
封闭气体为等压膨胀，根据盖吕萨克定律 求解气体的体积；
根据求封闭气体对外界做的功。
解：对系统受力分析，由平衡条件可得：
代入数据解得 ；
对于封闭气体，初态体积：
过程为等压膨胀，根据盖吕萨克定律
代入数据解得 ；
封闭气体对外界做功为：。
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