人教版（2019）选修第三册第三章热力学定律（含解析）

人教版（2019）选修第三册第三章热力学定律（共21题）一、选择题（共12题）关于内能，以下说法正确的是 A．做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的 B．只要物体的温度不变，它的内能就不变 C．每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和 D．焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系下列说法正确的是 A．热量不能由低温物体传递到高温物体 B．外界对物体做功，物体的内能必定增加 C．效率为100% D．不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响下列说法中正确的是 A．布朗运动是指液体分子的无规则运动 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大 D．用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力下列说法正确的是 A．一定质量的理想气体，温度不变时，体积减小，压强减小 B．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强 C．外界对气体做功，气体的内能一定增大 D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大关于热现象下列说法正确的是 A．两分子间距离增大，分子势能一定增大 B．气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击的结果 C．物体从外界吸热，其内能一定增大 D．悬浮在液体中的固体颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显下列说法正确的是 A．物体放出热量，其内能一定减少 B．外界对物体做功，其内能一定增加 C．物体吸收热量同时对外做功，其内能一定减少 D．物体吸收热量且外界对物体做功，其内能一定增加下列说法正确的是 A．随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大 B．一定质量的理想气体经历等容放热过程，气体的内能增大 C．气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积上的次数与单位体积内分子数和温度有关 D．悬浮在液体中的微粒越大，某瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性就表现得越明显热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是 A．能量耗散说明能量不守恒 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性下列过程中可能发生的是 A．某种物质从高温热源吸收20  B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状 C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高 D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V−T图象如图所示，pa、pb、pc A．a→ B．b→ C．b→ D．pb一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p−V A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在 B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在 C．在c→ D．气体在c→a过程中内能的减少量大于如图，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b，气体分子之间相互作用势能可忽略，现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b自达到新的平衡，错误的是 A．a的体积增大了，压强变小了 B．b的温度升高了 C．加热后a的分子热运动比的分子热运动更激烈 D．a增加的内能大于b增加的内能二、填空题（共5题）能源的利用过程，实质上是能量的过程。两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图象，其中曲线（填图象中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。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”）。如图所示，容器A、B的底部用一带有阀门的细管相连，阀门关闭时A中水面较高，打开阀门使水流动，最终A、B中的水面相平，则在此过程中，大气压力对水所做的功W0，水的内能的增加量ΔU0（选填“<”、“>”或“=用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是。三、解答题（共4题）某压力锅的结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为N(2)假定在一次放气过程中，问：锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p=p0一定质量的理想气体从状态A→B，再从状态B→C，最后从状态C→(1)求气体在状态B时的温度TB(2)求气体从状态B→C的过程中，气体对外做的功(3)已知气体从状态C→A的过程中，外界对气体做的功WC如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C的p−V图象。已知气体在状态A时的温度为27∘(1)气体在状态B时的温度；(2)气体由状态A变化到状态B再到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量为多少？如图所示是某同学设计的气压升降机，竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的气体，汽缸内壁光滑。活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为S，活塞及其上方装置总重力为p0S4，活塞停在内壁的小支架上，与缸底的距离为H。气体温度为T0。压强为大气压强p0(1)活塞恰好离开内壁小支架时气体的温度T；(2)整个过程中气体吸收的热量Q。

答案一、选择题（共12题）1.【答案】A2.【答案】D【解析】根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传到高温物体。在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传到高温物体。例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以A错误。外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以B错误。热机的效率为100%3.【答案】C4.【答案】D【解析】根据理想气体状态方程pV密闭容器内的气体的压强是气体分子与器壁碰撞产生与是否处于失重状态无关，B错误；根据热力学第一定律公式ΔU温度是分子热运动平均动能的标志，故气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，D正确。5.【答案】B【解析】当两个分子表现为斥力时，分子间的距离增大，则分子力做正功，分子势能减小，选项A错误；气体对容器的大量气体不断撞击的结果，选项B正确；物体从外界吸热，如果物体再对外做功，则它的内能也不一定增大，选项C错误；悬浮在液体中的固体颗粒越大，虽然周围液体分子撞击的机会越多，根据牛顿第二定律可得，颗粒的质量大，它产生的加速度也不一定大，所以布朗运动不明显，选项D错误。6.【答案】D7.【答案】C8.【答案】D【解析】能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律。能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，所以A、B、C错误，D正确。9.【答案】C【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，故D项错.10.【答案】D11.【答案】C12.【答案】A二、填空题（共5题）13.【答案】转化和传递14.【答案】大于；①【解析】对活塞分析有：p=因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，故稳定后有pA所以在达到平衡过程中外界对气体做功有：WA则根据：ΔU因为气缸和活塞都是绝热的，故有ΔU即重新平衡后A气缸内的气体内能大于B气缸内的气体内能；由图中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，所以由前面分析可知B气缸温度较低，故曲线①表示气缸B中气体分子的速率分布。15.【答案】放热；【解析】在活塞上缓慢地加沙子，气体的压强变大，体积减小，外界对气体做功，由于活塞导热性良好，则气体与外界温度保持相等，根据热力学第一定律可知，密闭气体放热；气体的温度不变，而压强变大，可知单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加。16.【答案】=；>【解析】设平衡后，A下落的高度为ΔhA，B上升的高度为ΔhB，由体积变化相等得：SA故大气压力对水做功W=由SAΔhA=故水的重力势能减少，故水的内能增加，ΔU17.【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜；把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出；单分子层油膜的面积【解析】本题考查用油膜法估算分子大小的实验。纯油酸的粘稠度比较大，在水面上不容易散开，稀释的目的是尽量降低油酸的浓度，使滴在水面上的油酸尽量散开，形成单分子层油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以把一定浓度的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒，记下滴入溶液滴数、量筒内油酸酒精溶液的体积，则可以计算出一滴溶液中纯油酸的体积。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是单分子层油膜的面积。三、解答题（共4题）18.【答案】(1)n=(2)内能减少；减少3 (3)锅内气体的沸腾温度随着海拔高度的增加而降低【解析】(1)设锅内气体分子数为n，n=(2)根据热力学第一定律ΔE=W(3)由p=p0(1−a19.【答案】(1)300 (2)2×(3)C→A是等温变化，由于理想气体的内能只与温度有关，可知其内能不变，即ΔU=0【解析】(1)A→B是等容变化，根据查理定律得解得TB(2)B→C是等压变化，且体积增大，所以气体对外做功(3)QC20.【答案】(1)150 (2)5×【解析】(1)气体由状态A到状态B的过程，发生的是等容变化，即pA求得TB(2)气体从B到C的过程中，发生的是等压变化，VB求得TC即气体在状态A和状态C温度相同，对于一定质量的理想气体，温度相同，内能