人教版高中物理精講精練-選擇性必修3第三章《熱力學定律》高分必刷鞏固達標檢測卷（基礎卷） 解析版

第三章《熱力學定律》高分必刷鞏固達標檢測卷（基礎卷）一：單項選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1．下列關于內(nèi)能與熱量的說法中，正確的是（）A．馬鈴薯所含熱量高B．內(nèi)能越大的物體熱量也越多C．熱量總是從內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體D．熱量傳遞方向與兩物體的溫度有關【答案】D【詳解】熱量是過程量，不是狀態(tài)量，不能像內(nèi)能那樣蘊含在物體中，此外，兩物體之間熱量的傳遞方向只與它們的溫度有關，與它們的內(nèi)能無關。故選D。2．現(xiàn)代高檔大客車普遍安裝有空氣彈簧（封閉于汽缸中的氣體受外力影響產(chǎn)生類似彈簧的功能），上、下乘客及劇烈顛簸均會引起車廂振動，進而引起缸內(nèi)氣體體積發(fā)生變化，實現(xiàn)減震。上、下乘客時汽缸內(nèi)氣體的體積變化較慢，氣體與外界有充分的熱交換，汽缸可視為導熱汽缸；劇烈顛簸時汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快。氣體與外界來不及熱交換，可視為絕熱過程。若外界溫度恒定，汽缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，則下列說法正確的是（）A．乘客上車時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，外界對空氣彈簧內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．乘客上車時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，空氣彈簧內(nèi)氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變C．劇烈顛簸時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，外界對空氣彈簧內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能可能不變D．劇烈顛簸時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，外界對空氣彈簧內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能一定減小【答案】B【詳解】AB．乘客上車時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，外界對氣體做功，W為正值，氣體與外界有充分的熱交換，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，即根據(jù)熱力學第一定律可知即空氣彈簧內(nèi)氣體向外界放熱，故A錯誤，B正確；CD．劇烈顛簸時壓縮氣體使氣體體積變小的過程中，外界對空氣彈簧內(nèi)氣體做功，W為正值，氣體與外界來不及熱交換，可視為絕熱過程，空氣彈簧內(nèi)氣體不對外界放熱，Q為零，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體內(nèi)能一定增大，故CD錯誤。故選B。3．下列說法正確的是（）A．第二類永動機違反能量守恒定律，因此不可能制成B．第一類永動機違反熱力學第二定律，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械效率的常用手段【答案】C【詳解】A．第二類永動機不可能制成，是因為它違反了熱力學第二定律，故A錯誤；B．第一類永動機不可能制成，是因為它違反了能量守恒定律，故B錯誤；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，但同時會產(chǎn)生其他影響，故C正確；D．根據(jù)熱力學第二定律可知，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，是不可能實現(xiàn)的，故D錯誤。故選C。4．海底火山活躍的海域，火山附近的海水會受到加熱形成水蒸氣從而產(chǎn)生氣泡。當氣泡浮上水面的過程中溫度下降，壓強減小，體積減小。該過程中水蒸氣可視作理想氣體。下列關于該過程說法正確的是（）A．水蒸氣上升過程中吸收熱量B．水蒸氣分子的平均動能增大C．水蒸氣放出的熱量大于其減小的內(nèi)能D．該過程違反了熱力學第二定律【答案】C【詳解】A．根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體溫度下降，故內(nèi)能減小，即體積減小可以判斷外界對氣體做功，故因此Q必須為負，故放出熱量。故A錯誤；B．水蒸氣的溫度下降，故分子平均動能減小。故B錯誤；C．根據(jù)熱力學第一定律，因外界對氣體做功，故水蒸氣放出的熱量大于其減小的內(nèi)能。故C正確；D．該過程不單是從熱源吸熱并用于做功，同時也引起了海水重力勢能變化，故沒有違反熱力學第二定律。故D錯誤。故選C。5．如圖所示，一定質量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài)。AB的反向延長線過O點，BC和DA連線與橫軸平行，CD與縱軸平行。下列判斷正確的是（）A．A→B過程，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加B．B→C過程，氣體體積增大C．C→D過程，氣體壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小D．整個過程，氣體對外做的功大于外界對氣體做的功【答案】C【詳解】A．A→B過程為等容變化過程，外界對氣體不做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，故A錯誤；B．B→C過程為等壓過程，溫度降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積減小，故B錯誤；C．C→D過程為等溫過程，氣體壓強減小，體積增大，由于分子平均動能不變，因此壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小，故C正確；D．作出氣體狀態(tài)變化對應的p-V圖像，如圖所示p-V圖像與V軸圍成的面積代表功，B→C過程外界對氣體做功，C→D過程氣體對外做功，可以確定整個過程氣體對外做的功小于外界對氣體做的功，故D錯誤。故選C。6．卡諾循環(huán)（Carnotcycle）是只有兩個熱源的簡單循環(huán)。如圖所示是卡諾循環(huán)的P-V圖像，卡諾循環(huán)包括四個過程：a→b等溫過程；b→c絕熱膨脹過程；c→d等溫過程；d→a絕熱壓縮過程。整個過程中封閉氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)→b過程，氣體放出熱量B．c→d過程，氣體對外界做功C．a(chǎn)→b過程溫度為T1，c→d過程溫度為T2，則T1＜T2D．b→c過程氣體對外做功為W1，d→a過程外界對氣體做功為W2，則W1=W2【答案】D【詳解】A．a(chǎn)→b過程氣體體積增大，氣體對外界做功，則等溫變化，內(nèi)能不變由熱力學第一定律可知所以氣體吸收熱量，故A錯誤；B．c→d過程中，等溫壓縮，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，故B錯誤；C．a(chǎn)→b過程溫度為T1，c→d過程溫度為T2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，壓強體積乘積越大，溫度越高，則T1＞T2故C錯誤；D．b→c過程和d→a過程都是絕熱過程，且氣體溫度變化大小相同，則內(nèi)能變化量的大小相同，根據(jù)熱力學第一定律，Q=0，可知，b→c過程氣體對外做功為W1，d→a過程外界對氣體做功為W2，則W1=W2故D正確。故選D。7．如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，其中A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程。這就是熱機的“卡諾循環(huán)”。則（）A．A→B過程說明，熱機可以從單一熱源吸熱對外做功而不引起其它變化B．B→C過程中，氣體分子在單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的平均沖量增大C．C→D和D→A過程中，氣體壓強都增大的微觀機制完全相同D．B→C過程中氣體對外做的功與D→A過程中外界對氣體做的功相等【答案】D【詳解】A．根據(jù)熱力學第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，A錯誤；B．B→C過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動能減小，壓強變小，單位時間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的沖量氣體分子在單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的平均沖量減小，B錯誤；C．C→D，等溫壓縮，溫度不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，壓強增大。D→A過程中，絕熱壓縮，體積減小，分子內(nèi)能增加，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，且分子平均撞擊力增大，導致壓強增大，故兩種氣體壓強都增大的微觀機制不相同，C錯誤；D．B→C過程中由于內(nèi)能，故由熱力學第一定律可知，兩個過程均絕熱，可知B→C過程中氣體對外做的功與D→A過程中外界對氣體做的功相等，故D正確。故選D。8．氣壓式升降椅通過汽缸上下運動來支配椅子升降，其簡易結構如圖乙所示，圓柱形汽缸與椅面固定連接，柱狀氣動桿與底座固定連接。可自由移動的汽缸與氣動桿之間封閉一定質量的理想氣體，設汽缸氣密性、導熱性能良好，忽略摩擦力。設氣體的初始狀態(tài)為A，某人坐上椅面保持不動，椅子緩慢下降一段距離后達到穩(wěn)定狀態(tài)B，此過程溫度不變。然后開空調(diào)，一段時間后，室內(nèi)溫度降低到設定溫度，穩(wěn)定后氣體狀態(tài)為C；接著人離開座椅，椅子重新處于另一個穩(wěn)定狀態(tài)D。則氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)D的過程中，關于p、V、T的關系圖或敘述中正確的是（）A．B．C．從狀態(tài)A到狀態(tài)D，氣體向外放出的熱量大于外界對氣體做的功D．與狀態(tài)A相比，處于狀態(tài)D時，單位時間內(nèi)碰撞單位面積容器壁的分子數(shù)減少【答案】C【詳解】AB．A到B的過程中，氣體等溫壓縮，壓強增大，體積減小；從B到C的過程中，氣體等壓降溫，溫度降低，體積減??；從C到D的過程中，等溫膨脹，壓強減小，體積增加，而且此時D狀態(tài)的壓強又恢復到最初A狀態(tài)的壓強，其圖像和圖像如圖所示A、B錯誤；C．根據(jù)熱力學第一定律由于氣體溫度降低，內(nèi)能減小，因此氣體向外放出的熱量大于外界對氣體做的功，C正確；D．由于狀態(tài)A與狀態(tài)D壓強相等，而狀態(tài)D溫度更低，單個分子撞擊容器壁力減小，因此單位時間內(nèi)碰撞單位面積容器壁的分子數(shù)更多，D錯誤。故選C。二：多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．關于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．物體所有分子的動能與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能B．一個物體，當它的機械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化C．一個物體內(nèi)能的多少，與它的機械能的多少無關D．摩擦生熱使機械能轉化為內(nèi)能【答案】ACD【詳解】A．內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動所具有的動能和分子勢能的總和，故A正確；BC．內(nèi)能與機械能是不同概念，內(nèi)能與機械能沒有直接關系，一個物體內(nèi)能的多少，與它的機械能的多少無關；一個物體，當它的機械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能不一定發(fā)生變化，故B錯誤，C正確；D．摩擦生熱時，要克服摩擦做功，將機械能轉化為內(nèi)能，故D正確。故選ACD。10．關于熱力學定律，下列說法正確的是（）A．根據(jù)熱力學第一定律可知，一定質量的理想氣體等壓膨脹對外做功，內(nèi)能一定減少B．第一類永動機制不成，是因為它違反了熱力學第一定律C．熱力學第二定律是從另一個側面闡述能量守恒定律D．從微觀意義上講，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律【答案】BD【詳解】A．一定質量的理想氣體等壓膨脹，溫度升高，內(nèi)能增加，選項A錯誤；B．第一類永動機制不成，是因為它違反了熱力學第一定律，選項B正確；C．熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律，并不是從另一個側面闡述能量守恒定律，選項C錯誤；D．從微觀意義上講，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，選項D正確。故選BD。11．“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。假設“空氣充電寶”在工作過程中，其中的氣體可看成質量不變的理想氣體，其圖像如圖所示。以下說法中正確的是（）A．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中體積增大B．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中分子平均動能減小C．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中一定要從外界吸熱D．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中密度增大E．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)減小【答案】ACE【詳解】A．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體做等壓變化，有氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，體積增大，故A正確；B．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，分子平均動能增大，故B錯誤；C．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，氣體體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律則氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中一定要從外界吸熱，故C正確；D．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中氣體壓強減小，溫度降低，圖線上各點與原點連線的斜率逐漸減小，根據(jù)可得圖像中的狀態(tài)點與原點連線的斜率與體積大小成反比，故氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體體積增大，密度減小，故D錯誤；E．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，溫度降低，氣體分子平均動能減小，體積減小，單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)減小，對單位面積器壁的壓力減小，故E正確。故選ACE。12．圖所示，一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為的左右兩部分。面積為的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側為真空，右側中一定質量的理想氣體處于溫度、壓強的狀態(tài)1。抽取隔板A，右側的氣體就會擴散到左側，最終達到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止。當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動（無摩擦），電阻絲C放出89.3J的熱量時氣體達到溫度的狀態(tài)3。已知大氣壓強，隔板厚度不計，下列說法正確的是（）A．氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，分子平均動能減小B．水平恒力F的大小為10NC．狀態(tài)3氣體的體積為D．氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)3內(nèi)能增加63.8J【答案】BCD【詳解】A．根據(jù)熱力學第二定律可知，氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，由于隔板A的左側為真空，可知氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2，氣體不做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，所以氣體的內(nèi)能不變，氣體的溫度不變，分子平均動能不變，故A錯誤；B．氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化，則有解得狀態(tài)2氣體的壓強為解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，以活塞B為對象，根據(jù)受力平衡可得解得故B正確；C．當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動（無摩擦），使氣體達到溫度的狀態(tài)3，可知氣體做等壓變化，則有可得狀態(tài)3氣體的體積為故C正確；D．該過程氣體對外做功為根據(jù)熱力學第一定律可得故D正確。故選BCD。三：實驗題:本題共2小題，第一小題小題5分，第二小題7分，共12分。13．“拔火罐”是一種中醫(yī)的傳統(tǒng)療法，某實驗小組為了探究“火罐”的“吸力”，設計了如圖所示的實驗。圓柱狀汽缸（橫截面積為S）被固定在鐵架臺上，輕質活塞通過細線與置于鐵架臺平面上的重物m相連，將一團燃燒的輕質酒精棉球從缸頂?shù)拈y門K處扔到汽缸內(nèi)，酒精棉球熄滅時關閉閥門K。一段時間后，當活塞下的細線繃緊，且重物對鐵架臺平面壓力剛好為零，此時活塞距缸頂距離為L。汽缸導熱性能良好，重物緩慢升高，最后穩(wěn)定在距鐵架臺平面處。已知環(huán)境溫度恒為，大氣壓強恒為，重力加速度為g，汽缸內(nèi)的氣體可視為理想氣體，活塞厚度忽略不計。(1)閉合閥門K，重物緩慢升高過程，缸內(nèi)氣體所經(jīng)歷過程為過程（選填“等溫”、“等容”、“等壓”），此過程中缸內(nèi)氣體分子平均動能（選填“變大”、“變小”、“不變”）。(2)求重物對鐵架臺平面壓力剛好為零時，缸內(nèi)氣體的溫度。(3)若從酒精棉球熄滅到最終穩(wěn)定的過程中氣體放出的熱量為Q，求該過程缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化?！敬鸢浮?1)等壓變小(2)(3)【詳解】（1）[1]由于重物升高過程中，對活塞受力分析有由于大氣壓強和重物的重量不變，所以該過程中，封閉氣體為等壓變化。[2]重物緩慢升高過程，氣體發(fā)生等壓變化，所以由由于封閉氣體的體積變小，所以氣體的溫度變小，所以氣體分子的平均動能變小。（2）重物開始升高時，體積為重物升到最高時，體積為由之前的分析可知，重物升高過程中為等壓變化，所以有解得（3）閉開關K，此時活塞下的細線剛好能拉起重物，則解得外界對氣體做功為氣體放出的熱量為Q，根據(jù)解得14．小明同學設計了一種測溫裝置，用于測量室內(nèi)的氣溫（室內(nèi)的氣壓為一個標準大氣壓，相當于76cm汞柱產(chǎn)生的壓強），結構如圖所示，大玻璃泡A內(nèi)有一定量的氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度x可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，將這個簡易溫度計放入冰箱，靜置一段時間后（1）玻璃泡內(nèi)的氣體分子平均動能，氣體壓強（填“變大”、“變小”或“不變”），請用分子動理論的觀點從微觀角度解釋氣體壓強變化的原因：（2）溫度計放入冰箱后，B管內(nèi)水銀柱液面會（選填“升高”、“降低”或“不變”）。設玻璃泡內(nèi)氣體內(nèi)能變化的絕對值為，氣體做功的絕對值為，則氣體在這個過程中（選填“吸熱”或“放熱”），變化的熱量大小為（3）冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，這說明()A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．熱量不可以從低溫物體傳到高溫物體C．熱量的傳遞過程不具有方向性D．熱量從低溫物體傳到高溫物體，必然引起其他變化【答案】減小變小當氣體體積不變時，溫度降低，分子熱運動程度降低，可知分子與容器碰撞的次數(shù)減少，故壓強降低升高放熱D【詳解】（1）[1][2][3]溫度降低，可知分子平均動能減小，當氣體體積不變時，溫度降低，分子熱運動程度降低，可知分子與容器碰撞的次數(shù)減少，故壓強變小。（2）[4][5][6]溫度降低，水銀柱液面會上升，溫度降低，內(nèi)能降低，為負值，液面升高，外接對氣體做正功，氣體放熱，根據(jù)則（3）[7]考察熱力學第二定律：熱傳遞的方向性，熱量自發(fā)的從高溫傳到低溫物體，但可以在外界的影響使得熱量從低溫傳到高溫物體，由于外界的影響也即引起了其他變化。故選D。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．海洋溫差發(fā)電安全無污染，儲量巨大。在某次發(fā)電測試實驗中，探測到490m深處的海水溫度為290K，如圖所示，在此處將氨水蒸氣封閉在橫截面積的氣缸內(nèi)，氣缸從深海490m深處上浮到海面，隨著海水溫度升高，封閉氣體的體積增大，活塞緩慢上升且始終未脫離氣缸。氨水蒸氣可看作理想氣體，氣缸導熱性能良好，活塞質量不計。已知海面處溫度、此處氣體體積，大氣壓強恒為，海水密度。（1）氣缸從深海上浮到海面，氣缸內(nèi)氣體的分子平均動能______（選填“變大”、“變小”或者“不變”）及內(nèi)能______（選填“變大”、“變小”或者“不變”）；（2）求氣缸在深海中上浮490m到海平面的過程中，活塞相對缸底上升的距離（計算結果保留3位有效數(shù)字）；（3）在上述過程中，氣缸內(nèi)含蒸氣1.7kg，上升過程吸收的總熱量為105kJ，已知1摩爾蒸氣的內(nèi)能，其中常量，1摩爾蒸氣質量為17g，求蒸氣對外做的功?！敬鸢浮浚?）變大，變大；（2）1.47m；（3）80kJ【詳解】（1）缸從深海上浮到海面，海水溫度升高，氣體的溫度升高，則分子平均動能變大，內(nèi)能變大；（2）初始時根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程解得解得（3）根據(jù)熱力學第一定律有解得即對外做功80kJ。16．如圖所示，一個圓筒形導熱氣缸開口向上豎直放置在水平平臺上，內(nèi)有質量為m=1kg的