第三章《熱力學(xué)定律》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測卷（基礎(chǔ)卷）

一：單項(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選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求

的。

1．下列關(guān)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(guān)

【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(yùn)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(guān)，與它們的內(nèi)能無關(guān)。

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(jìn)而引起缸內(nèi)氣體體積發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)減震。上、下乘客時(shí)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(dǎo)熱汽缸；劇烈顛簸時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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

U0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

UWQ

可知

Q0

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(shí)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(xué)第一定律

UWQ

可知

U0

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(jī)違反能量守恒定律，因此不可能制成

B．第一類永動機(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．第二類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，故A錯誤；

B．第一類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`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(shí)會產(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(dāng)氣泡浮上水面的過程中溫度下

降，壓強(qiáng)減小，體積減小。該過程中水蒸氣可視作理想氣體。下列關(guān)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(xué)第二定律

【答案】C

【詳解】A．根據(jù)熱力學(xué)第一定律

UWQ

可知，氣體溫度下降，故內(nèi)能減小，即

U0

體積減小可以判斷外界對氣體做功，故

W0

因此Q必須為負(fù)，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(xué)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(shí)也引起了海水重力勢能變化，故沒有違反熱力學(xué)第二定律。故D錯

誤。

故選C。

5．如圖所示，一定質(zhì)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(diǎn)，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(qiáng)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(xué)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(qiáng)減小，體積增大，由于分子平均動能不變，因此壓強(qiáng)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(yīng)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＜T2

D．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

W0

等溫變化，內(nèi)能不變

U0

由熱力學(xué)第一定律UWQ可知

Q0

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；

pV

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C，壓強(qiáng)體積乘積越大，溫度越高，則

T

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(xué)第一

定律UWQ，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(zhì)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(jī)的“卡諾循環(huán)”。則（）

A．A→B過程說明，熱機(jī)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(shí)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(qiáng)都增大的微觀機(jī)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(xué)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(qiáng)變小，單位時(shí)間內(nèi)

氣體分子對器壁單位面積的沖量

IpSt

氣體分子在單位時(shí)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(qiáng)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(dǎo)致壓強(qiáng)增大，故兩種氣體壓強(qiáng)都增大的微觀機(jī)

制不相同，C錯誤；

D．B→C過程中

TBTC(TDTA)

由于內(nèi)能UT，故

ΔUBCΔUDA

由熱力學(xué)第一定律可知，兩個過程均絕熱

UBCWBC，-UDAWDA

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(yùn)動來支配椅子升降，其簡易結(jié)構(gòu)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?？勺杂梢苿拥钠着c氣動桿之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，設(shè)汽缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好，

忽略摩擦力。設(shè)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)B，此過程

溫度不變。然后開空調(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(guān)于p、V、T的關(guān)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(shí)，單位時(shí)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(qiáng)增大，體積減??；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(qiáng)減小，體積增加，而且此時(shí)D狀態(tài)的壓強(qiáng)又恢復(fù)到最初A

1

狀態(tài)的壓強(qiáng)，其VT圖像和p圖像如圖所示

V

A、B錯誤；

C．根據(jù)熱力學(xué)第一定律

UWQ

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(qiáng)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(shí)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(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選項(xiàng)中，有多項(xiàng)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(guān)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(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，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(jī)械能的多少無關(guān)

D．摩擦生熱使機(jī)械能轉(zhuǎn)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(yùn)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(jī)械能是不同概念，內(nèi)能與機(jī)械能沒有直接關(guān)系，一個物體內(nèi)能的多少，與它的機(jī)械能的多少無關(guān)；一

個物體，當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，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(shí)，要克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確。

故選ACD。

10．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（）

A．根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，一定質(zhì)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(jī)制不成，是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第一定律

C．熱力學(xué)第二定律是從另一個側(cè)面闡述能量守恒定律

D．從微觀意義上講，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律

【答案】BD

【詳解】A．一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹，溫度升高，內(nèi)能增加，選項(xiàng)A錯誤；

B．第一類永動機(jī)制不成，是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第一定律，選項(xiàng)B正確；

C．熱力學(xué)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(cè)面闡述能量守恒定律，選項(xiàng)C錯誤；

D．從微觀意義上講，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，選項(xiàng)D正確。

故選BD。

11．“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時(shí)儲存能量、用電高峰時(shí)釋放能量。假設(shè)“空

氣充電寶”在工作過程中，其中的氣體可看成質(zhì)量不變的理想氣體，其pT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(shí)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

V

C

T

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(xué)第一

定律

UWQ

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(qiáng)減小，溫度降低，圖線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率逐漸減小，根據(jù)

CT

p

V

可得圖像中的狀態(tài)點(diǎn)與原點(diǎn)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(shí)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。

32

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V1750cm的左右兩部分。面積為S100cm

5

的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側(cè)為真空，右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度T1300K、壓強(qiáng)p12.0410Pa

的狀態(tài)1。抽取隔板A，右側(cè)的氣體就會擴(kuò)散到左側(cè)，最終達(dá)到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B，同時(shí)施加水平恒力F，仍

使其保持靜止。當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動（無摩擦），電阻絲C放出89.3J的熱量時(shí)氣體達(dá)到溫度

5

T2350K的狀態(tài)3。已知大氣壓強(qiáng)p01.0110Pa，隔板厚度不計(jì)，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10N

C．狀態(tài)3氣體的體積為1750cm3

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(xué)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(cè)為真空，可知?dú)?/p>

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

p1V1p22V1

解得狀態(tài)2氣體的壓強(qiáng)為

p

p11.02105Pa

22

解鎖活塞B，同時(shí)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

p2Sp0SF

解得

554

F(p2p0)S(1.02101.0110)10010N10N

故B正確；

C．當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動（無摩擦），使氣體達(dá)到溫度T2350K的狀態(tài)3，可知?dú)怏w做等壓變化，

則有

2VV

13

T1T2

可得狀態(tài)3氣體的體積為

T235033

V32V12750cm1750cm

T1300

故C正確；

D．該過程氣體對外做功為

56

Wp2Vp2(V32V1)1.0210(17502750)10J25.5J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

UWQ63.8J

故D正確。

故選BCD。

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．“拔火罐”是一種中醫(yī)的傳統(tǒng)療法，某實(shí)驗(yàn)小組為了探究“火罐”的“吸力”，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。圓柱狀汽缸

（橫截面積為S）被固定在鐵架臺上，輕質(zhì)活塞通過細(xì)線與置于鐵架臺平面上的重物m相連，將一團(tuán)燃燒的輕質(zhì)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(shí)關(guān)閉閥門K。一段時(shí)間后，當(dāng)活塞下的細(xì)線繃緊，且重物對

鐵架臺平面壓力剛好為零，此時(shí)活塞距缸頂距離為L。汽缸導(dǎo)熱性能良好，重物緩慢升高，最后穩(wěn)定在距鐵架臺平

L

面處。已知環(huán)境溫度恒為T，大氣壓強(qiáng)恒為p，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

1000

略不計(jì)。

(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(shí)，缸內(nèi)氣體的溫度T。

(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。

【答案】(1)等壓變小

10

(2)T

90

1

(3)pSmgLQ

100

【詳解】（1）[1]由于重物升高過程中，對活塞受力分析有

pSmgp0S

由于大氣壓強(qiáng)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

V

C

T

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(shí)，體積為V1

V1LS

重物升到最高時(shí)，體積為V2

99

VLSLS

21010

由之前的分析可知，重物升高過程中為等壓變化，所以有

VV

12

TT0

解得

10

TT

90

（3）閉開關(guān)K，此時(shí)活塞下的細(xì)線剛好能拉起重物，則

pSmgp0S

解得

mg

pp

0S

外界對氣體做功為

L

WpS

10

氣體放出的熱量為Q，根據(jù)

UQW

解得

1

UpSmgLQ

100

14．小明同學(xué)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于76cm汞柱產(chǎn)生

的壓強(qiáng)），結(jié)構(gòu)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(jì)放入冰箱，靜置一段時(shí)間后

（1）玻璃泡內(nèi)的氣體分子平均動能，氣體壓強(qiáng)（填“變大”、“變小”或“不變”），請用分子動理論

的觀點(diǎn)從微觀角度解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因：

（2）溫度計(jì)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(shè)玻璃泡內(nèi)氣體內(nèi)能

變化的絕對值為U，氣體做功的絕對值為W，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(dāng)氣體體積不變時(shí)，溫度降低，分子熱運(yùn)動程度降低，可知分子與容器碰撞的

次數(shù)減少，故壓強(qiáng)降低升高放熱WUD

【詳解】（1）[1][2][3]溫度降低，可知分子平均動能減小，當(dāng)氣體體積不變時(shí)，溫度降低，分子熱運(yùn)動程度降低，

可知分子與容器碰撞的次數(shù)減少，故壓強(qiáng)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，U為負(fù)值，液面升高，外接對氣體做正功，

氣體放熱，根據(jù)

UWQ

則

QWΔU

（3）[7]考察熱力學(xué)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(shí)驗(yàn)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S2m2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(dǎo)熱性能良好，活塞質(zhì)量

3533

不計(jì)。已知海面處溫度T0300K、此處氣體體積V03m，大氣壓強(qiáng)恒為p0110Pa，海水密度1.010kg/m。

（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(jì)算結(jié)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UkT，其中

常量k25J/K，1摩爾蒸氣質(zhì)量為17g，求蒸氣對外做的功。

【答案】（1）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(shí)

6

p1p0gh510Pa

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

pVpV

0011

T0T1

解得

3

V10.058m

V0V1ΔhS

解得

Δh1.47m

（3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律有

ΔUWQ

ΔU100kΔT25kJ

解得

W80kJ

即對外做功80kJ。

16．如圖所示，一個圓筒形導(dǎo)熱氣缸開口向上豎直放置在水平平臺上，內(nèi)有質(zhì)量為m=1kg的活塞，其面積為

S=1×10-4m2，活塞與氣缸之間無摩擦且不漏氣，密封有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上放有一個質(zhì)量M=2kg的物塊，

52

氣柱高度h=0.1m。已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×10Pa，取g=10m/s。

（1）若拿掉物塊后活塞上升到如圖虛線所示位置，求此時(shí)氣柱的高度；

（2）如果緩慢降低環(huán)境溫度，使活塞恢復(fù)到原高度；此過程中氣體放出熱量3J，求氣體內(nèi)能的變化量U。

【答案】（1）0.2m；（2）-1J

【詳解】（1）拿掉物塊后，活塞將上升，設(shè)穩(wěn)定時(shí)氣柱的高度為h1，密封的理想氣體可視為做等溫變化，則由玻意

耳定律有

Mmgmg

p0Shp0Sh1

SS

解得

h10.2m

（2）緩慢降低環(huán)境溫度，使活塞恢復(fù)到原高度，此過程密封氣體做等壓變化，外界對密封氣體做功為

mg

Wp0Sh1h2J

S

對封閉氣體，氣體放出熱量

Q3J

由熱力學(xué)第一定律UWQ，解得氣體內(nèi)能的變化量

U1J

P1

17．如圖，有一定量單原子分子理想氣體，從初態(tài)a（P1，V1）開始，經(jīng)等容過程到達(dá)壓強(qiáng)為的b態(tài)，再經(jīng)等壓

4

過程到達(dá)c態(tài)，最后經(jīng)等溫過程而完成一個循環(huán)。求：

（1）狀態(tài)c的體積V2；

（2）各過程氣體做的功；

（3）各過程氣體傳遞的熱量。

【答案】（1）V24V1；（2）見解析；（3）見解析

【詳解】（1）ca是等溫變化，則有

p

pV1V

1142

解得

V24V1

（2）ab，氣體做功

W10

bc，氣體做功

p3

W（1VV）=pV

2421411

ca，氣體做功

V1

W3RTaln=-p1V1ln4

V2

（3）ab，氣體吸熱

9

QC（T-T）=-pV

1Wba811

bc，氣體吸熱

15

QC（T-T）=pV

2Pcb811

ca，氣體吸熱

Q3W3p1V1ln4

18．如圖所示，開口向上豎直放置玻璃管內(nèi)有一質(zhì)量為m、長為h的水銀柱封閉一段空氣柱，已知大氣壓為p0，水

銀柱上端距離玻璃管口的距離也為h，玻璃管的橫截面積為S．現(xiàn)將玻璃管緩慢倒置，再次穩(wěn)定后管內(nèi)恰剩余一半

的水銀，重力加速度為g，全過程溫度不變，管內(nèi)氣體可看成理想氣體，求

（1）玻璃管的總長度是多少；

（2）整個過程空氣柱吸收的熱量Q。

phS

0h

phS3hphShmg

【答案】（1）0；（2）QpSmg0ln

0phSh

mg2mg20

mg2

【詳解】（1）設(shè)玻璃管的總長度是l，初狀態(tài)封閉氣體的體積為

V1(l2h)S

根據(jù)平衡條件可知

mg

pp

10S

末狀態(tài)封閉氣體的體積為

h

V(l)S

22

根據(jù)平衡條件可知

mg

pp