2022-2022学年高中物理第十章热力学定律单元测试新人教版选修3-.doc

章末过关检测(四)
(时间：60分钟，总分值：100分)
一、单项选择题(此题共6小题，每题6分，共36分．在每题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．在给自行车轮胎打气时，会发现轮胎内空气温度升高，这是因为(　　)
A．轮胎内气体压强不断增大，而容积不变
B．轮胎从外界吸热
C．外界空气温度本来就高于轮胎内气体温度
D．打气时，外界不断地对轮胎内气体做功
解析：选D．给自行车轮胎打气，人对轮胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．
2．以下有关热力学第二定律的说法正确的选项是(　　)
A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程
B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性
D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
解析：选B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A项错误；热量不能自发地由低温物体传到高温物体，但空调机里压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C项错误；一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大，D项错误．只有B项正确．
3．以下说法正确的选项是(　　)
A．热力学第二定律否认了以特殊方式利用能量的可能性
B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流
C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功
D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律
解析：选C．热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A项错误；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B项错误；只要不要求吸收的热量全部用来做功而不产生其他影响，可以做成一种热机，由热源吸取一定热量而对外做功，故C项正确；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律，故D项错误．
4．以下关于热现象的描述正确的一项为哪一项(　　)
A．根据热力学定律，热机的效率可以到达100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统到达热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规那么的，大量分子的运动也是无规律的
解析：选C．热机的效率不可能到达100%，A错误．做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，B错误．假设两系统温度不同，内能将从高温物体传递到低温物体，到达热平衡时两系统温度相同，C正确．大量分子的运动是具有统计规律的，D错误．
5．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如下图．在此过程中，假设缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，那么缸内气体(　　)
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
解析：选A．缸内气体膨胀，对外做正功，即W<0，缸内气体与外界无热交换，即Q＝0，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，ΔU<0，即缸内气体的内能减小，温度降低，分子的平均动能减小，应选项B、C、D错误，选项A正确．
6．对于一定质量的理想气体，以下说法正确的选项是(　　)
A．假设气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．假设气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大
C．假设气体温度升高1 K其等容过程所吸收的热量一定大于等压过程所吸收的热量
D．在完全失重状态下，气体的压强为零
解析：选A．一定质量的理想气体的内能与温度有关，假设气体的压强和体积都不变，那么温度不变，其内能也一定不变，A正确；由＝C知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，那么W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C错误；气体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误．
二、多项选择题(此题共5小题，每题6分，共30分．在每题给出的五个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
7．以下说法正确的选项是(　　)
A．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
B．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
C．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功
D．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
E．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其他变化
解析：选BCE.由熵增加原理知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误；根据热力学第二定律知，机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，故B正确；在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故C正确；第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误；根据热力学第二定律知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其他变化．故E正确．
8．关于热力学定律，以下说法不正确的选项是(　　)
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析：选ACD．根据热力学第三定律的绝对零度不可能到达可知A错误；根据热力学第二定律，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，故B正确．物体从外界吸收热量同时对外做功，根据能量守恒定律可知内能可能增加、减小和不变，选项C错误；压缩气体，外界对气体做正功，气体同时可能向外释放热，根据能量守恒定律可知物体内能可能减少、温度降低，D错误；一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，应选项E正确．
9．关于热力学定律，以下说法正确的选项是(　　)
A．为了增加物体的内能，必须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．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可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可逆过程
解析：选ACE.做功和热传递是改变内能的两种方式，A正确，B错误；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，也可以使热量从低温物体传给高温物体，但要引起其他变化，C正确，D错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，E正确．
10．关于热力学定律，以下说法正确的选项是(　　)
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到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡
解析：选BDE.根据热力学第一定律，气体吸热的同时假设对外做功，那么内能不一定增大，温度不一定升高，选项A错误．对气体做功可以改变其内能，选项B正确．理想气体等压膨胀过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，故气体一定吸热，选项C错误．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，选项D正确．根据热平衡定律，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡，选项E正确．
11．(2022·高考全国卷Ⅱ)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两局部，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体到达稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．以下说法正确的选项是(　　)
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
解析：选ABD．抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误．
三、非选择题(此题共2小题，共34分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
12. (16分)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如下图．图中TA、VA和TD为量．
(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温〞“等容〞或“等压〞)；
(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大〞“减小〞或“不变〞)；
(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功〞“做负功〞或“不做功〞)，同时________(填“吸热〞或“放热〞)；
4)气体在状态D时的体积VD＝________．
解析：(1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化；
(2)从B到C温度T不变，即分子平均动能不变，对理想气体即内能不变；
(3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W>0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热；
(4)从D到A是等压变化，由＝得VD＝VA.
答案：(1)等容　(2)不变　(3)做负功　放热　(4)VA
13．(18分)如下图p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280 J，吸收热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200 J．求：
(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
(2)BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
解析：(1)ACB过程内能增加，
ACB过程中W1＝－280 J，Q1＝410 J
由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝130 J
气体内能的变化量为130 J.
(2)BDA过程中气体放热
因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量UA－UB＝－130 J
又因外界对气体做功200 J
由热力学第一定律UA－UB＝W2＋Q2，Q2＝－330 J
放出热量330 J.
答案：(1)增加　130 J　(2)放热　330 J
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