粤教版高中物理选修33第三章热力学基础单元检测含答案解析.docx

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粤教版高中物理选修33第三章热力学基础单元检测含答案解析

粤教版高中物理选修3-3第三章热力学基础单元检测

学校:

___________姓名：

___________班级：

___________考号：

___________

一、单选题

1．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量．则在整个过程中一定有（ ）

A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1－Q2＝W1－W2C．W1＝W2D．Q1＝Q2

2．某种气体的温度是0℃，可以说（ ）

A．气体中分子的温度是0℃

B．气体中分子运动的速度快的温度一定高于0℃，运动慢的温度一定低于0℃，所以气体平均温度是0℃

C．气体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加

D．该气体分子平均速率是确定的

3．根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成

B．热效率为100%的热机是可能制成的

C．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

D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段

4．下列说法正确的是（　　）

A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行

B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定减少

C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动

D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系

5．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（　　）

A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 

B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律

C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 

D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的

6．下列有关说法正确的是（ ）

A．温度是大量分子无规则运动的宏观表现，是一种统计规律

B．热传递时热量也能自发地从低温物体传给高温物体

C．温度升高，组成物体的每个分子的动能都将随温度的升高而增大

D．温度越高的物体，其内能也越大

7．甲和乙两个分子，设甲固定不动，乙从无穷远处（此时分子间的分子力可忽略，取无穷远时它们的分子势能为0）逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中（ ）

A．分子间的引力和斥力都在减小 

B．分子间作用力的合力一直增大

C．分子间的力先做负功后做正功 

D．分子势能先减小后增大

8．萘的熔点为80℃，80℃的液态萘分子与80℃的固态萘分子相比，具有（ ）

A．相等的平均动能和相等的势能 

B．相等的平均动能和较多的势能

C．较多的平均动能和平均势能

D．较少的平均动能和平均势能

9．如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量、常温常压的气体，气缸固定不动．一条细线一端连接在活塞上，另一端跨过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止，现不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出，气缸、周围环境温度不变，分子间作用表现为引力）．则在活塞移动的过程中，下列说法正确的是（）

A．气缸内气体的分子平均动能不变，内能可能不变 

B．气缸内气体的内能变小

C．气缸内气体的压强变小

D．气缸内气体向外界放热

10．关于热力学温度与摄氏温度，下列说法中正确的是（ ）

A．﹣33.15℃=240K

B．温度变化1℃，也就是温度变化2K

C．摄氏温度与热力学温度的零度是相同的

D．温度由t℃升到2t℃时，对应的热力学温度由TK升至2TK

二、多选题

11．关于热力学定律的叙述正确的是（　　）

A．第一类永动机还是可以制作出来的，比如绕地球圆周运动的卫星就不需要燃料

B．第二类永动机可以制作出来，因为它不违反热力学第一定律

C．热量从低温物体向高温物体传递是不可能的

D．一切与热现象有关的宏观都具有方向性

12．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程（）

A．气体的密度增大

B．外界对气体做功

C．气体从外界吸收了热量

D．气体分子的平均动能增大

13．关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A．气体吸热后温度一定升高

B．对气体做功可以改变其内能

C．理想气体等压膨胀过程一定放热

D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

14．在以下说法中，正确的是（ ）．

A．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

B．质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同

C．液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性特点

D．饱和汽压随温度的升高而变小

15．下列说法正确的是（  ）

A．水的饱和汽压随温度升高而增大

B．空气中的水蒸气凝结成水珠的过程中，水分子之间的斥力消失，引力增大

C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

D．物体吸热时，它的内能可能不增加

E.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

16．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法中正确的是（  ）

A．外界对物体做功，物体内能一定增大

B．温度越高，布朗运动就越显著

C．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

D．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性

E.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，此时暴露在空气中的水蒸发得越快

三、填空题

17．如图所示，一个活塞将绝热容器分成A、B两部分，用控制栓K固定活塞．保持A体积不变，给电热丝通电，则此过程中气体A的内能________，温度________；拔出控制栓K，活塞将向右移动压缩气体B，则气体B的内能________．

18．大量的事实表明，自然界中的一切实际变化的过程都具有________性．朝某个方向的变化是可以自发发生的，而相反方向的变化却是受到限制的．这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆性．热传递、摩擦生热、气体自由膨胀等是物理学中所讨论的三类典型的单向性过程或不可逆过程，而且这些过程都与________现象密切相关．

四、解答题

19．天气预报某地某日的最高气温是17℃，它是多少开尔文？

进行低温研究时，热力学温度是1.5K，它是多少摄氏度？

20．如图所示，是探究实验“比较不同物质的吸热能力”的实验装置．左右两图中，除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外，其余都相同．完成该实验还需要什么仪器？

在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是否相同？

21．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长ll=25.0cm的空气柱，中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm．已知大气压强为P0=75.0cmHg．现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为

=20.0cm．假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．

22．历史上有许多人提出各种各样的设计方案，想制造永动机，想使这种机器不消耗任何能量而可以源源不断地对外做功，结果都以失败告终，请你想一想失败的原因是什么？

23．如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．设活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，电热丝热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h，求：

①气缸内气体压强的大小；

②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量．

24．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升．已知某型号轮胎能在－40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm．设轮胎容积不变，气体视为理想气体，请计算和回答：

①在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？

②为什么汽车在行驶过程中易爆胎，爆胎后胎内气体的内能怎样变化？

说明理由．

25．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：

第一种变化是从状态状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J．图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：

（1）从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量

；

（2）从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量

及其从外界吸收的热量Q2．

参考答案

1．A

【解析】

根据题意，系统的内能不变，由热力学第一定律，系统热量的变化量与做功之和保持不变，有Q1-Q2=W2-W1，A正确．

2．C

【解析】

【详解】

温度是物体分子运动平均动能的标志，是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义．对于个别分子来说，温度是没有意义的．故AB错误；温度是物体分子运动平均动能的标志．从统计规律上看，气体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加，故C正确、D错误．

故本题选C．

【点睛】

从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志．温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义．对于个别分子来说，温度是没有意义的．

3．C

【解析】

【详解】

（1）第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律，故A错误；

（2）根据热力学第二定律，机械能可以100%转化为内能，但内能不能100%转化为机械能，即热力学过程不可逆，所以，热效率为100%的热机是不可能制成的，故B错误；

（3）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；故C正确；

（4）从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的；故D错误；

故本题选C

【点睛】

第二类永动机违背了热力学第二定律；并不违背热力学第一定律；热量可以从低温物体向高温物体传递；改变内能的方式有做功和热传递．

4．D

【解析】

熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A错误；在绝热条件下压缩气体，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体的内能一定增加，B正确；绝对零度等于摄氏温标零下273℃，因为绝对零度不可达到，故不能液氮制冷不能使温度低至-290摄氏度，C错误；水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，D正确．

5．D

【解析】

【详解】

A．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，A错误；

B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，B错误；

C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，C错误；

D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的，要产生其它影响，D正确。

6．A

【解析】

【详解】

（1）温度是物体分子运动平均动能的标志，是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义，A正确；

（2）根据热力学第二定律，热传递具有方向性，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B错误；

（3）温度升高时，分子的平均动能增大，但可能有部分分子动能反而要减小，C错误；

（4）温度越高，分子平均动能越大，但内能还与势能有关，若势能在减小，则内能不一定增大，D错误．

故本题选A．

【点睛】

温度是分子平均动能的标志，大量分子的无规则运动是有统计规律的，气体的体积等于气体分子所能达到的整个空间；相同温度下，分子的运行速度并不是都相同的．

7．D

【解析】

分子间的引力和斥力都随分子之间距离的减小而增大．故A错误；开始时由于两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，并且随距离的减小，先增大后减小；当分子间距小于r0，分子力为斥力，随分子距离的减小而增大．故B错误；开始时由于两分子之间的距离大于r0，因此分子力为引力当相互靠近时分子力做正功，分子势能减少；当分子间距小于r0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增加，故C错误，D正确．故选D．

点睛：

该题考查分子之间的作用力以及分子势能随距离的变化，分子力做功对应着分子势能的变化，要正确分析分子之间距离与分子力、分子势能的关系．

8．B

【解析】

试题分析：

萘的熔化过程是在80℃时温度保持相当长时间不变化，此时它吸热只造成了萘的状态变化，这个温度就是熔点.温度不变意味着萘分子的平均动能没有发生变化，因为温度是分子平均动能的标志.而由于在这一过程中萘分子由固态向液态转化，萘的分子间距离要加大.此时，萘晶体要从外界吸收热量来破坏晶体的分子排列规则，所以吸热只是为了克服分子间的引力做功，只增加了分子的势能.因此，80℃的液态萘分子与同温固态萘分子相比，有相等的平均动能和较多的分子势能

故B正确

考点：

本题考查了对温度是平均动能的标志和对内能的理解．

点评：

温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体分子平均动能必然相同，萘熔化过程中温度保持不变，吸收的热量全部用来增加分子的势能

9．C

【解析】

【详解】

（1）分子之间变现为引力，气体膨胀则分子间作用力做负功，势能增加，气体温度不变，动能不变，则总的内能是增加的，故AB错误；

（2）体积增大，压强减小，气体要对外做功，由于气体的内能不变，根据热力学第一定律△E=W+Q可知，气体要从外界吸收热量，所以C正确，D错误．

故本题选C

【点睛】

以活塞为研究对象，根据力平衡得知气缸内气体的压强逐渐减小，气体体积增大，气体对外界做功．由于气缸是导热的，气体的温度与环境相等，保持不变，其内能不变．

10．A

【解析】

【详解】

（1）热力学温度与摄氏温度之间的关系是T=273.15（K）+t，所以-33.15℃=240K．故A正确；

（2）摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同，单位不同；但每一度表示的冷热差别是相同的，热力学温度的每1K大小和摄氏温度的每1℃的大小相同．故B错误；

（3）热力学温度的零度是-273.15℃，叫做绝对零度，故C错误；

（4）温度由t℃升到2t℃时，对应的热力学温度由TK升至（T+t）K．故D错误．

故本题选A．

11．CD

【解析】

【详解】

（1）第一类永动机违背了能量守恒，不能制作出来，绕地球圆周运动的卫星是在万有引力的作用下运动，与所说的永动机不同，A错误；

（2）第二类永动机不违反热力学第一定律，违反了热力学第二定律，不能制造出来，B错误；

（3）热量从低温物体向高温物体传递是可能的，比如电冰箱，C正确；

（4）根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，D正确；

故本题选CD．

【点睛】

第一类永动机违背了能量守恒，不能制作出来，第二类永动机不违反热力学第一定律，违反了热力学第二定律，切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．

12．AB

【解析】

由图线可知，在从A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积变小，VB＜VA；气体质量不变，体积变小，由密度公式可知气体密度变大，故A正确；气体体积变小，外界对气体做功，故B正确；气体温度不变，内能不变，△U=0，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律△U=Q+W可知：

Q＜0，气体要放出热量，故C错误；气体温度不变，分子平均动能不变，故D错误；故选AB．

点睛：

根据图象，应用玻意耳定律判断出气体体积如何变化是正确解题的前提与关键，判断气体是吸热还是放热，要注意热力学第一定律的应用．

13．BDE

【详解】

A．气体吸热后，若再对外做功，温度可能降低，故A错误；

B．改变气体内能的方式有两种：

做功和热传导，故B正确；

C．理想气体等压膨胀过程是吸热过程，故C错误；

D．根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故D正确；

E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，否则就不会与第三个系统达到热平衡，故E正确。

故选BDE．

【点睛】

本题主要考查了热力学定律、理想气体的性质．此题考查了热学中的部分知识点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住热力学第一定律E=W+Q、热力学第二定律有关结论以及气体的状态变化方程等重要的知识点．

14．AC

【解析】

温度是平均动能的标志，只要温度相同，平均动能就相同，B错；饱和汽压随温度的升高而变大，D错；

15．ADE

【解析】

水的饱和汽压随温度升高而增大，选项A正确；空气中的水蒸气凝结成水珠的过程中，分子距离减小，水分子之间的斥力和引力都增大，选项B错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，选项C错误；根据热力学第一定律可知，物体吸热时，若对外做功，则它的内能可能不增加，选项D正确；一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则根据

可知温度升高，内能增加，即

W<0，根据

可知Q>0，则它一定从外界吸热，选项E正确；故选ADE.

16．BCD

【解析】

外界对物体做功，若物体放热，则物体内能不一定增大，选项A错误；温度越高，布朗运动就越显著，选项B正确；当分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，则分子势能增大，选项C正确；在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项D正确；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，蒸发的速度月接近水蒸气液化的速度，水蒸发越慢．故E错误；故选BCD.

17．增加升高增加

【解析】

试题分析：

电热丝释放热能，由于K固定，所以AB体积不变，故A的内能增大，温度升高，拔出K后，气体对B做功，而B绝热，所以内能增大

考点：

本题考查了热力学第一定律的应用

18．方向热

【解析】

【详解】

根据热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，是与热现象有关的宏观过程，具有方向性．故答案为方向性，热

【点睛】

一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，扩散、热传递等现象具有方向性．

19．17℃是290.15开尔文，1.5K是﹣271.65摄氏度

【解析】

【详解】

热力学温度与摄氏温度之间的关系是T=273.15（K）+t，所以17℃=290.15K；1.5K是﹣271.65℃

【点睛】

根据T=273.15（K）+t进行换算．

20．温度计；相同的

【解析】

【详解】

根据

，实验还需要温度计，用来测量食用油和水的温度；由于加热食用油和水时用的是相同的热源，在加热相同的时间内食用油和水吸热的热量是相同的．

故答案为温度计；相同的

21．15.0cm

【详解】

以cmHg为压强单位，在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为：

设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1′，由玻意耳定律得：

活塞下推距离为

时玻璃管上部空气柱的长度为：

设此时玻璃管上部空气柱的压强为p2′，则：

由玻意耳定律得：

由题给数据解得：

＝15.0cm

22．违背了能的转化和守恒定律

【解析】

【详解】

根据热力学第一定律，不消耗任何能量的燃料，却能源源不断地对外做功的机器是绝对不能制造成功的，因为它违背了能的转化和守恒定律．

【点睛】

自然界中的能量是守恒的，它既不会被消灭，也不能被创生，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式．

23．①

②

【解析】

【试题分析】接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热过程中，气缸内气体发生等压变化，根据活塞受力平衡求压强，根据功的公式求做功．根据热力学第一定律分析内能如何变化．

由活塞受力平衡，内部气体压强为p，则：

气体对外做功：

W=pSh=p0Sh+mgh   

内能的变化量：

△U=Q-W=Pt-（mgh+p0Sh）

【点睛】本题首先要判断气体的压强不变，可由力学知识理解，其次要掌握热力学第一定律．

24．

（1）2.01atm～2.83atm

（2）汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少

【解析】

试题分析：

①由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0＝293K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意，

当T1＝233K时胎压为p1＝1．6atm．

根据查理定律有

即

解得pmin＝2．01atm

当T2＝363K时胎压为p2＝3．5atm．

根据查理定律有

即

解得pmax＝2．83atm，

所以胎压在20℃时的合适范围是2．01atm～2．83atm．

②汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少．

考点：

理想气体的状态变化方程；热力学定律

【名师点睛】解决本题的关键掌握查理定律的公式进行相关的计算或解释有关的物理现象．基础题目．

25．

（1）

，

（2）

，

【解析】

【详解】

（1）从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1=0，根据热力学第一定律有△U1=W1﹢Q1，内能的增量△U1=Q1=9J．

（2）从状态A到状态B过程，体积减小，温度升高，该气体内能的增量△U2=△U1=9J，根据热力学第一定律有△U2=W2﹢Q2，从外界吸收的热量Q2=△U2-W2=3J．