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(时间：90分钟 满分：100分)
一、单项选择题(每小题5分，共25分)
1．下列关于物体内能变化的说法，正确的是 ( )
A．肯定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B．肯定质量的气体在体积膨胀过程中内能肯定增加
C．肯定质量的物体在热膨胀过程中内能不肯定增加
D．肯定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能肯定不变
答案 C
解析 晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误；肯定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但肯定对外做功，由ΔU＝Q＋W不能确定ΔU，故B错误；物体热膨胀肯定是吸取了热量，对外做功不肯定小于吸取的热量，内能不肯定增加，C正确；物体体积不变，温度可能转变，内能随之变化，D错误．
2．景颇族的祖先创造的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )
图1
A．气体温度上升，压强不变
B．气体温度上升，压强变大
C．气体对外界做正功，气体内能增加
D．外界对气体做正功，气体内能削减
答案 B
解析 对封闭气体，猛推压缩过程中，外界对气体做正功，时间极短，热传递不计，即Q＝0，由ΔU＝W＋Q可知内能增大，C、D均错误；因气体内能等于全部分子动能与分子势能之和，其中分子势能不变或减小，所以分子平均动能增加，温度上升，再由气体状态方程＝常量可知，气体压强变大，故A错误、B正确．
3．带有活塞的气缸内封闭肯定量的抱负气体．气体开头处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c.b，c状态温度相同，如图2所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸取的热量分别为Qab和Qac，则 ( )
图2
A．pb>pc，Qab>Qac B．pb>pc，Qab<Qac
C．pb<pc，Qab>Qac D．pb<pc，Qab<Qac
答案 C
解析 由V＝T可知VT图线的斜率越大，压强p越小，故pb<pc.由热力学第肯定律有：Q＝ΔU－W，因Tb＝Tc，所以ΔUab＝ΔUac，而Wab>Wac，故Qab>Qac.综上C正确．
4．如图3所示，气缸内盛有肯定质量的抱负气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知抱负气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 ( )
图3
A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学其次定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学其次定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学其次定律
D．以上三种说法都不对
答案 C
解析 气体等温膨胀并通过杆对外做功，由于气体等温，所以内能不变，对外做功，则要吸取热量，即气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学其次定律，由于此过程产生了其他影响，所以没有违反热力学其次定律．
5．如图4所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有肯定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽视不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程( )
图4
A．Ep全部转换为气体的内能
B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
答案 D
解析 以活塞为争辩对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必需高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度上升，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍旧具有一部分弹性势能，D正确．
二、双项选择题(每小题5分，共25分)
6．电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是 ( )
A．打开冰箱门让压缩机始终工作，可使室内温度渐渐降低
B．在电冰箱的内管道中，制冷剂快速膨胀并吸取热量
C．在电冰箱的外管道中，制冷剂被猛烈压缩放出热量
D．电冰箱的工作原理违反了热力学其次定律
答案 BC
解析 电冰箱工作过程中，消耗电能的同时部分电能转化为内能，故室内温度不行能降低，选项A错误；制冷剂在内管道膨胀吸热，在外管道被压缩放热，选项B、C正确；电冰箱的工作原理并不违反热力学其次定律，选项D错误．
7．下列过程中，可能实现的是 ( )
A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能
B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能
C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度上升
D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来
答案 BC
8．关于肯定量的气体，下列叙述正确的是 ( )
A．气体吸取的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能肯定削减
C．气体从外界吸取热量，其内能肯定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能削减
答案 AD
解析 依据热力学其次定律：不行能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．即气体吸取热量在引起了其他变化的状况下，可以完全转化为功，A对；肯定量气体的内能的影响因素有体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化状况未知，故内能不肯定削减，B错；内能可以通过做功和热传递转变，气体从外界吸取热量，由于对外做功状况未知，故内能不肯定增加，C错；同理外界对气体做功，由于热传递状况未知，故气体内能有可能削减，D对．
9．在光滑水平面上运动的物体，受到一个与速度同方向的推力，物体的温度与环境温度相同，在这个过程中，以物体为争辩对象，则 ( )
A．与热传递等效的功是正功，物体的内能增加
B．与热传递等效的功是零，内能不变
C．动能定理中的功是正功，动能增加
D．动能定理中的功是零，动能不变
答案 BC
解析 依据动能定理，推力对物体做正功，物体动能增加；没有力做功实现其他形式能和内能的转化，物体的内能不变．
10．关于热力学定律，下列说法正确的是 ( )
A．为了增加物体的内能，必需对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．不行能从单一热源吸取热量，使之完全变为功
D．不行能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不行逆过程
答案 AE
解析 做功和热传递是转变内能的两种方式，故A对．依据热力学第肯定律当对物体做功，同时物体对外放热时，物体内能可能保持不变，故B错．由热力学其次定律知，可以由单一热源吸取热量，使之完全转化为功，但要产生其它影响，故C错．热量只是不能自发地由低温物体传给高温物体故D错．一切与热有关的宏观物理过程都是不行逆的，故E对．正确选项为AE.
三、填空题(每小题5分，共10分)
11．质量肯定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成抱负气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图5所示．单位时间所吸取的热量可看作不变．
图5
(1)以下说法正确的是______．
A．在区间Ⅱ，物质的内能不变
B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变
C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加
D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大
(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度上升______(变快、变慢或快慢不变)请说明理由．
答案 (1)BCD (2)变快，理由见解析
解析 依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W知抱负气体的状态方程＝C可知，在吸取相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU＝Q－|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度上升变快．
12．如图6所示，依据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能转变状况和引起转变的物理过程：
图6
(1)工作物质的内能________，是________的过程；
(2)工作物质的内能________，是________的过程；
(3)工作物质的内能________，是________的过程．
答案 (1)增加 做功 (2)削减 放热 (3)增加 吸热
解析 (1)压缩气体，对气体做功，内能增加；
(2)气体液化要放出热量，内能削减；
(3)工作物质的汽化过程，需吸取热量，内能增加．
四、计算题(共4小题，共40分)
13．(8分)肯定量的气体从外界吸热了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？假如气体吸取的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能只增加了1.6×105 J，这一过程做功状况怎样？
答案 外界对气体做功，做功为1.6×105 J
气体对外界做功，做功为1.0×105 J
解析 由题意知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J，依据ΔU＝Q＋W，代入可得W＝1.6×105 J，W为正值，外界对气体做功，做功为1.6×105 J.
同理由题意可知Q′＝2.6×105 J，ΔU′＝1.6×105 J，利用热力学第肯定律得W′＝－1.0×105 J，这说明气体对外界做功(气体体积变大)，做功为1.0×105 J.
14．(10分)如图7所示，p V图中肯定质量的抱负气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸取热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程中气体吸取或放出的热量是多少．
图7
答案 放出320 J的热量
解析 肯定质量的抱负气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸取的热量Q1大于气体膨胀对外界做的功W1，气体内能增加，由热力学第肯定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300)J＝120 J.
气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将削减120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200 J的功，因而气体必需向外界放热，Q2＝ΔU－W2＝(－120)J－200 J＝－320 J.
即此过程中气体放出的热量是320 J.
15．(10分)如图8所示，为一气缸内封闭的肯定质量的气体的pV图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有热量335 J传入系统，系统对外界做功126 J．求：
图8
(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？
(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系
统做功84 J，则系统是吸热还是放热？热量传递是多少？
答案 (1)251 J (2)放热 293 J
解析 (1)由热力学第肯定律可得a→c→b过程系统增加的内能ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209 J，由a→d→b过程有ΔU＝W′＋Q′
得Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251 J，为正，即有251 J的热量传入系统．
(2)由题意知系统由b→a过程内能的增量
ΔU′＝－ΔU＝－209 J
依据热力第肯定律有Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293 J
负号说明系统放出热量，热量传递为293 J
16．(12分)某压力锅结构如图9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肯定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．
图9
(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．
答案 (1)n＝NA (2)削减了3 J (3)温度随着海拔高度的增加而降低．
解析 (1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，设锅内气体分子数为n，则：n＝NA.
(2)依据热力学第肯定律：ΔU＝W＋Q，气体对外做功，功为负，W＝－1 J；向外放热，热量为负，Q＝－2 J.
则有：ΔU＝W＋Q＝－3 J，负号表示内能削减．
锅内气体内能削减，削减了3 J.
(3)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；
由p1＝p＋＝p0(1－αH)＋，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；
依据查理定律＝可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．
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