人教版高中物理精講精練-選擇性必修3第三章《熱力學(xué)定律》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測(cè)卷（培優(yōu)卷） 解析版

第三章《熱力學(xué)定律》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測(cè)卷（培優(yōu)卷）

一：?jiǎn)雾?xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求

的。

1．關(guān)于分子動(dòng)理論和內(nèi)能，下列說法中正確的是（）

A．溫度降低時(shí)，每個(gè)分子動(dòng)能都會(huì)減小

B．花粉顆粒在水中的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)

C．只有熱傳遞才可改變物體的內(nèi)能

D．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能也是其內(nèi)能的一部分

【答案】B

【詳解】

A．溫度降低時(shí)，分子的平均動(dòng)能降低，不是每個(gè)分子的動(dòng)能都會(huì)減小，故A錯(cuò)誤；

B．花粉顆粒在水中的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于花粉顆粒受到水分子撞擊受力不平衡引起的，是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，故B正確；

C．改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，故C錯(cuò)誤；

D．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能是物體的機(jī)械能，不是內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。

故選B。

2．關(guān)于質(zhì)量一定的理想氣體，下列說法正確的是（）

A．氣體溫度降低，其壓強(qiáng)一定減小

B．氣體體積減小，其壓強(qiáng)一定增大

C．氣體不斷被壓縮的過程中，其溫度一定升高

D．氣體與外界不發(fā)生熱量交換的過程中，其內(nèi)能也可能改變

【答案】D

pV

【詳解】AB．根據(jù)題意，由理想氣體狀態(tài)方程C可知，若氣體溫度降低，體積也減小，其壓強(qiáng)可能增大，可

T

能不變，可能減小，故AB錯(cuò)誤；

CD．由熱力學(xué)第一定律

UWQ

可知，氣體不斷被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做正功，如果氣體同時(shí)向外界放熱，氣體的內(nèi)能可能不會(huì)增加，氣體

溫度不一定升高，若氣體與外界不發(fā)生熱量交換的過程中，如果外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤，

D正確。

故選D。

3．下列說法正確的是（）

A．第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，因此不可能制成

B．第一類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第二定律，因此不可能制成

C．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞

D．從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γ翘岣邫C(jī)械效率的常用手段

【答案】C

【詳解】A．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，故A錯(cuò)誤；

B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`反了能量守恒定律，故B錯(cuò)誤；

C．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生其他影響，故C正確；

D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他影響，是不可能實(shí)現(xiàn)的，故D

錯(cuò)誤。

故選C。

4．關(guān)于能源與可持續(xù)發(fā)展，下列說法正確的是（）

A．籃球從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了

B．大量使用天然氣作燃料符合“低碳生活”理念

C．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的

D．在火力發(fā)電中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

【答案】D

【詳解】A．籃球從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了籃球和周圍其它物體的內(nèi)能，或轉(zhuǎn)化為其

它形式的能，能量不會(huì)消失，故A錯(cuò)誤；

B．因天然氣主要成分是甲烷，完全燃燒，其燃燒時(shí)生成二氧化碳和水；不完全燃燒生成一氧化碳和水，因此大量

使用天然氣作燃料不符合“低碳生活”理念，故B錯(cuò)誤；

C．不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)，是違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，永動(dòng)機(jī)是不可以

制成的，故C錯(cuò)誤；

D．由熱力學(xué)第二定律可知，任何機(jī)械都有效率的問題，因此燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽蔇正確。

故選D。

5．氣壓式電腦升降桌通過汽缸上下運(yùn)動(dòng)來支配桌子升降，其簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖所示。圓柱形汽缸與桌面固定連接，柱

狀活塞與底座固定連接。可自由移動(dòng)的汽缸與活塞之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸導(dǎo)熱性能良好，活塞可在

氣缸內(nèi)無摩擦活動(dòng)。設(shè)氣體的初始狀態(tài)為A，將電腦放在桌面上保持不動(dòng)，桌子緩慢下降一段距離后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)

B。打開空調(diào)一段時(shí)間后，室內(nèi)溫度降低到設(shè)定溫度，穩(wěn)定后氣桌面體狀態(tài)為C。則氣體從狀態(tài)ABC的過程

中，下列說法正確的是（）

A．從A到B的過程中，氣體等溫壓縮，壓強(qiáng)增大

B．從A到B的過程中，氣體從外界吸熱

C．從B到C的過程中，氣體等壓降溫，體積增大

D．從B到C的過程中，氣體從外界吸熱

【答案】A

【詳解】A．從A到B的過程中，桌子緩慢下降，由于汽缸導(dǎo)熱性能良好，可知?dú)怏w等溫壓縮，體積減小，根據(jù)玻

意耳定律可知，壓強(qiáng)增大，故A正確；

B．從A到B的過程中，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體

會(huì)向外界放熱，故B錯(cuò)誤；

C．從B到C的過程中，桌面受力不變，氣體壓強(qiáng)一定，根據(jù)蓋呂薩克定律可知，溫度降低，體積一定減小，故C

錯(cuò)誤；

D．從B到C的過程中，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體

會(huì)向外界放熱，故D錯(cuò)誤。

故選A。

＝＝＝＝＝

6．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a，先后到達(dá)狀態(tài)b和c，papbp，TaTc，Vc4Va4V。則（）

A．a(chǎn)b過程氣體分子平均動(dòng)能減小

B．bc過程氣體分子數(shù)密度減小

C．a(chǎn)b過程氣體吸熱比bc過程氣體放熱多3pV

＝＝

D．狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)大小關(guān)系為papb3pc

【答案】C

【詳解】A．a(chǎn)b過程中氣體壓強(qiáng)不變，體積增大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

pV

C

T

可知?dú)怏w溫度升高，分子平均動(dòng)能變大，A錯(cuò)誤；

B．bc過程中，體積不變，分子數(shù)密度不變，B錯(cuò)誤；

C．a(chǎn)b過程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，氣體吸收熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

有

＝＋

U1W1Q1

其中

＝－

W13pVbc過程中，體積不變，外界對(duì)氣體做功

＝

W20

氣體壓強(qiáng)減小，可知?dú)怏w溫度降低，內(nèi)能減少，氣體向外放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有

U2＝W2＋Q2＝Q2

由于

＝

TaTc

則

ΔU1＝ΔU2

則

Q1＝3pV－Q2＝3pV＋Q2

即ab過程氣體吸熱比bc過程氣體放熱多3pV，C正確；

D．根據(jù)

pV

C

T

狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)大小關(guān)系為

＝＝

papb4pc

D錯(cuò)誤。

故選C。

7．一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示，其

中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O。下列判斷正確的是（）

A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積不相等

B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能

C．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功

D．在過程ab中氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功，違背了熱力學(xué)第二定律

【答案】B

【詳解】A．由圖示圖象可知，對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O，氣體從c到a過程壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，由理想

氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積不變，即a、c兩狀態(tài)體積相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．一定量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，由圖示圖象可知，氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度比在狀態(tài)c時(shí)的溫度高，因此氣

體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；

C．由圖示圖象可知，從d到a過程氣體的壓強(qiáng)不變而溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體的體積增大，氣

體對(duì)外界做功，W<0，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，?U>0，由熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知

Q=?U－W>0

氣體從外界吸收熱量，且吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．在過程ab中氣體溫度保持不變，故內(nèi)能不變。氣體膨脹，對(duì)外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，吸收的熱量和對(duì)

外界做的功數(shù)值相等。根據(jù)開爾文表述：不可能從單一熱庫（源）吸收熱量，使之完全變成功（全部對(duì)外做功），

而不產(chǎn)生其他影響（不引起其他變化），因此不違背熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選B。

8．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸豎直放置，氣缸內(nèi)用輕質(zhì)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可沿氣缸無摩

擦滑動(dòng)，現(xiàn)往活塞上緩慢增加砂子，當(dāng)砂子的質(zhì)量為m1時(shí)，活塞下降的高度為h，此過程中氣體向外放出的熱量為

Q1，繼續(xù)緩慢添加砂子，當(dāng)砂子的質(zhì)量為m2時(shí)，活塞又下降了高度h，此過程中氣體向外放出的熱量為Q2，整個(gè)

過程中環(huán)境的氣壓和溫度均保持不變。關(guān)于上述各量的關(guān)系，下列說法正確的是（）

A．m22m1B．m22m1C．Q1Q2D．Q12Q2

【答案】B

【詳解】設(shè)初始時(shí)氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)為p0，第一次加砂后氣體壓強(qiáng)為p1，活塞橫截面積為S，氣缸初始?xì)?/p>

體高度為H，有

p1Sm1gp0S

該過程是等溫變化，有

p0HSp1HhS

解得

phS

m0

1gHh

根據(jù)等溫變化的p-V圖像，面積代表做功可知，該過程氣體的做功為

pp

W10Sh

12

由于理想氣體溫度不變，所以該過程氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律有

U1W1Q1

解得

h

Q1p0Sh1

2Hh

設(shè)第二次加砂后氣體的壓強(qiáng)為p2，有

p2Sm2gp0S

從第一次加砂到第二次加砂有

p1HhSp2H2hS

解得

2phS

m02m

2gH2h1

該過程氣體的做功為

pp

W12Sh

22

由于理想氣體溫度不變，所以該過程氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律有

U2W2Q2

解得

H2h2Hh

Q2p0sh1

2HhH2h

故選B。

二：多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全

部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

9．如圖所示，A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上

的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中（插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi)），

水銀柱上升至圖示位置停止。假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法正確的是（）

A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量

B．A管內(nèi)水銀的重力勢(shì)能大于B管的

C．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量

D．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同

【答案】BC

【詳解】?jī)煞N情況下大氣壓對(duì)水銀槽內(nèi)的水銀做相同的功，因?yàn)椴ＡЧ軆?nèi)吸進(jìn)的水銀一樣多，所以水銀槽內(nèi)的液面

下降相同的高度，外界大氣壓力對(duì)水銀做功，使水銀進(jìn)入試管內(nèi)，大氣壓力對(duì)水銀做的功一部分增加了管內(nèi)水銀的

重力勢(shì)能，另一部分增加了水銀的內(nèi)能；由于A管中的水銀重心高，故A管中水銀的重力勢(shì)能增量大，則A管中

水銀內(nèi)能的增量小，即B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量。

故選BC。

10．如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板

抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)

不漏氣。下列說法正確的（）

A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能不同

B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大

C．自發(fā)擴(kuò)散過程對(duì)比氣體壓縮過程，說明氣體的自由膨脹是不可逆的

D．氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功

【答案】BCD

【詳解】A．抽開隔板時(shí)，氣體體積變大，但右方是真空，又沒有熱傳遞，根據(jù)

UQW

可知，氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；

BD．氣體被壓縮過程中，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)

UQW

可知?dú)怏w內(nèi)能增大，故BD正確；

C．熱力學(xué)第二定律表明：自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，因此空氣向真空的

自由膨脹是不可逆的，故C正確。

故選BCD。

11．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)熱力學(xué)過程AB、BC、CA后又回到狀態(tài)A。下列說法正確的是（）

A．過程AB氣體分子平均動(dòng)能增大B．過程BC氣體分子的數(shù)密度不變

C．過程CA氣體向外界放熱D．過程CA氣體從外界吸熱

【答案】BD

【詳解】A．過程AB溫度不變，則分子平均動(dòng)能不變，A錯(cuò)誤；

B．過程BC氣體體積不變，則分子數(shù)密度不變，B正確；

CD．過程CA氣體對(duì)外界做功，則W0；溫度升高，則U0；根據(jù)

UWQ

可得

Q0

說明氣體從外界放熱吸熱，C錯(cuò)誤，D正確。

故選BD。

、、

12．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)ap0V0T0經(jīng)熱力學(xué)過程abca后又回到狀態(tài)a，且外界環(huán)境為

非真空狀態(tài)。則下列說法正確的是（）

A．b、c兩個(gè)狀態(tài)，氣體的溫度相同

B．a(chǎn)b過程中，每個(gè)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都增大了一倍

C．bc過程中，氣體的溫度先降低再升高

D．ca過程中，外界對(duì)氣體做功p0V0

1

E．a(chǎn)bca循環(huán)過程中，氣體吸收的熱量比放出的熱量多pV

200

【答案】ADE

【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVnRT，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知，b、c兩個(gè)狀態(tài)時(shí)，pV的乘積相等，即兩個(gè)狀

態(tài)氣體的溫度相同，故A正確；

B．a(chǎn)→b過程中，氣體體積不變，壓強(qiáng)增大一倍，氣體熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大一倍，則平均速度變?yōu)樵瓉淼?倍，

并非每個(gè)氣體分子速率增大一倍，故B錯(cuò)誤；

C．由理想氣體狀態(tài)方程可得

nRT

p

V

結(jié)合圖形和題意可知，氣體的溫度應(yīng)該先升高后降低，故C錯(cuò)誤；

D．c→a過程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，其做功大小為

Wp02V0V0p0V0

故D正確；

E．根據(jù)p-V圖像的面積表示氣體對(duì)外所做功的功，結(jié)合題意可知，c→a過程中，外界對(duì)氣體做功，c→a→b過程

中，向外界釋放熱量，b→c過程中，氣體對(duì)外界做功，從外界吸收熱量，結(jié)合圖形可知，循環(huán)過程中，氣體吸收

1

的熱量比放出的熱量多，其值為三角形abc的面積，即pV，故E錯(cuò)誤。

200

故選ADE。

三：實(shí)驗(yàn)題:本題共2小題，第一小題小題5分，第二小題7分，共12分。

13．把一個(gè)小燒瓶和一根彎成直角的均勻玻璃管用橡皮塞連成如圖甲所示的裝置。在玻璃管內(nèi)引入一小段油柱，將

一定質(zhì)量的空氣密封在容器內(nèi)，被封空氣的壓強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等。如果不計(jì)大氣壓強(qiáng)的變化，利用此裝置可以研究

燒瓶?jī)?nèi)空氣的體積隨溫度變化的關(guān)系。

（1）關(guān)于瓶?jī)?nèi)氣體，下列說法中正確的有；

A．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體體積增大，壓強(qiáng)不變

B．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體分子的動(dòng)能都增大

C．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)增多

D．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)減少

（2）改變燒瓶?jī)?nèi)氣體的溫度，測(cè)出幾組體積V與對(duì)應(yīng)溫度T的值，作出VT圖像如圖乙所示。已知大氣壓強(qiáng)

5

p0110Pa，則由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體對(duì)外做的功為J，若此過程中氣體吸收熱量60J，則氣體

的內(nèi)能增加了J。

【答案】AD/DA5010

【詳解】（1）[1]

V

A．根據(jù)蓋呂薩克定律可知，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體其不變，所以溫度升高時(shí)，被封空氣的壓

T

強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等保持不變，可知瓶?jī)?nèi)氣體體積增大，A正確；

B．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，而不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)誤；

CD．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，由于氣體壓強(qiáng)保持不變，根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義可得瓶?jī)?nèi)氣體

分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)減少，C錯(cuò)誤，D正確。

故選AD。

（2）[2][3]設(shè)水平玻璃管的橫截面積為S，油柱從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中移動(dòng)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，可得氣體對(duì)外做的功

為

53

WFΔLp0SΔLp0ΔV1102.5210J50J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增加了

ΔU60J50J10J

14．把一個(gè)小燒瓶和一根彎成直角的均勻玻璃管用橡皮塞連成如圖甲所示的裝置。在玻璃管內(nèi)引入一小段油柱，將

一定質(zhì)量的空氣密封在容器內(nèi)，被封空氣的壓強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等。如果不計(jì)大氣壓強(qiáng)的變化，利用此裝置可以研究

燒瓶?jī)?nèi)空氣的體積隨溫度變化的關(guān)系。

（1）關(guān)于瓶?jī)?nèi)氣體，下列說法中正確的有；

A．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體體積增大，壓強(qiáng)不變

B．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體分子的動(dòng)能都增大

C．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)增多

D．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)減少

（2）改變燒瓶?jī)?nèi)氣體的溫度，測(cè)出幾組體積V與對(duì)應(yīng)溫度T的值，作出VT圖像如圖乙所示。已知大氣壓強(qiáng)

5

p0110Pa，則由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體對(duì)外做的功為J，若此過程中氣體吸收熱量60J，則氣體

的內(nèi)能增加了J。

【答案】AD/DA5010

【詳解】（1）[1]

V

A．根據(jù)蓋呂薩克定律可知，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體其不變，所以溫度升高時(shí)，被封空氣的壓

T

強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等保持不變，可知瓶?jī)?nèi)氣體體積增大，A正確；

B．溫度升高時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，而不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)誤；

CD．溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，由于氣體壓強(qiáng)保持不變，根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義可得瓶?jī)?nèi)氣體

分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)減少，C錯(cuò)誤，D正確。

故選AD。

（2）[2][3]設(shè)水平玻璃管的橫截面積為S，油柱從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中移動(dòng)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，可得氣體對(duì)外做的功

為

53

WFΔLp0SΔLp0ΔV1102.5210J50J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增加了

ΔU60J50J10J

四：解答題:本題共4小題,第一小題小題6分，第二小題8分，第三小題10分，第四小題12分，共36分。

15．一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖所示，氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)

A，CB線段與T軸平行，BA的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，已知該氣體在狀態(tài)C時(shí)的體積為30m3．求：

（1）該氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積；

（2）該氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，氣體是吸熱還是放熱，氣體與外界交換的熱量Q為多少？

【答案】（1）10m3（2）放熱，2106J

【詳解】（1）氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)B為等壓變化，由氣體實(shí)驗(yàn)定律得

VV

BC

TBTC

代入數(shù)值可得

3

VB10m

（2）由圖像可知，氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)A，為等容變化，則

W10

氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)B，外界對(duì)氣體做功為

56

W2pΔV11020J210J

氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A，溫度不變，可知

U0

由熱力學(xué)第一定律可知

6

QΔUW1W2210J

負(fù)號(hào)表示放熱。

5nRT

16．某種理想氣體A內(nèi)能公式可表示為E，n表示物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)（R8.3Jmol1K1），T為熱力

2

2

學(xué)溫度。如圖所示，帶有閥門的連通器在頂部連接兩個(gè)絕熱氣缸，其橫截面積均為S200cm，高度分別為h114cm，

h24cm用一個(gè)質(zhì)量M15kg的絕熱活塞在左側(cè)氣缸距底部10cm處封閉n0.1mol，T0250K的氣體A，氣缸底

部有電阻絲可對(duì)其進(jìn)行加熱，活塞運(yùn)動(dòng)到氣缸頂部時(shí)（圖中虛線位置）被鎖住，右側(cè)氣缸初始為真空?，F(xiàn)對(duì)電阻絲

5

通電一段時(shí)間，活塞剛好緩慢移動(dòng)至氣缸頂部時(shí)斷開電源并打開閥門。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0110Pa，重力加

速度g10m/s2，不計(jì)活塞與氣缸的摩擦及連通器氣柱和電阻絲的體積。求：

（1）上升過程中左側(cè)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

（2）斷開電源時(shí)氣體升高的溫度。

（3）穩(wěn)定后整個(gè)過程中氣體吸收的熱量。

【答案】（1）1.075105Pa；（2）100K；（3）293.5J

【詳解】（1）由平衡條件知

pSMgp0S

壓強(qiáng)為

Mg

pp1.075105Pa

0s

（2）氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律可得

VV

01

T0T1

解得

T1350K

則

TT1T0100K

（3）氣體增加的內(nèi)能為

5nRT

U207.5J

2

氣體對(duì)外界做功為

WpSh86J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UWQ

解得

Q293.5J

故氣體吸收的熱量為293.5J。

17．山地車的氣壓避震裝置主要由活塞、氣缸組成。某研究小組將其氣缸和活塞取出進(jìn)行研究。如圖所示，在傾角

為30的光滑斜面上放置一個(gè)帶有活塞A的導(dǎo)熱氣缸B，活塞用勁度系數(shù)為k=300N/m的輕彈簧拉住，彈簧的另

一端固定在斜面上端的一塊擋板上，輕彈簧平行于斜面，初始狀態(tài)活塞到氣缸底部的距離為L(zhǎng)127cm，氣缸底部

到斜面底端的擋板距離為L(zhǎng)21cm，氣缸內(nèi)氣體的初始溫度為T1270K。已知?dú)飧踪|(zhì)量為M=0.4kg，活塞的質(zhì)量為

m=0.2kg，氣缸容積的橫截面積為S=1cm2，活塞與氣缸間密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動(dòng)，重力加速

25

度為g10m/s，大氣壓為p01.010Pa。

（1）求初始狀態(tài)下氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1；

（2）對(duì)氣缸進(jìn)行加熱，氣缸內(nèi)氣體的溫度從T1上升到T2，此時(shí)氣缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板，已知該封閉

氣體的內(nèi)能U與溫度T之間存在關(guān)系UkT，k2103J/K，求該過程中氣體吸收的熱量Q；

（3）若在第（2）題的基礎(chǔ)上繼續(xù)對(duì)氣缸進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到T3時(shí)使得彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)，求T3。

1595

【答案】（1）8104Pa；（2）10102J；（3）K

4

【詳解】（1）對(duì)氣缸和活塞整體分析有

F(Mm)gsin

對(duì)活塞受力分析有

Fmgsinp1S

代入數(shù)據(jù)解得

4

p1810Pa

（2）氣缸內(nèi)氣體的溫度從T1上升到T2，此時(shí)氣缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板的過程中封閉氣體的壓強(qiáng)不變，

則有

VV

12

T1T2

該過程中內(nèi)能增大

UkT2kT1

氣體對(duì)外做功

Wp1(V2V1)

根據(jù)熱力學(xué)第一定律有

UWQ

解得

Q10102J

（3）當(dāng)溫度達(dá)到T3時(shí)使得彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)，對(duì)活塞根據(jù)受力平衡有

P0Smgsinp3S

該由理想氣態(tài)方程得有

pLSp(LLx)

11312

T1T3

kx(Mm)gsin

代入數(shù)據(jù)解得

1595

TK

34

18．