《热力学定律》.docx

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《热力学定律》

第十章单元测试题

一、选择题

1、当物体的温度升高时，下列正确的说法是（）

A．物体与外界一定没有做功B．物体内能一定没有改变

C．物体内能有可能改变D．物体与外界可能有热传递和做功

2、关于物体的内能变化，以下说法正确的是（）

A．物体吸收热量，内能一定增大

B．物体对外做功，内能一定减少

C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

3、在水蒸发成同温度的水蒸气的过程中，下列说法正确的是（）

A．内能不增加，对外不做功，也不吸热

B．内能增加，对外不做功，要吸热

C．内能不增加，对外做功，要吸热

D．内能增加，对外做功，要吸热

4、AB两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，AB两球用同样的材料制作，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等则（）

A．A球吸收的热量多B．B球吸收的热量多

C．两球吸收的热量一样多D．无法确定

5、某气体吸热后，气体的温度升高，体积增大则（）

A．气体增加的内能小于气体吸收的热量

B．气体增加的内能等于气体吸收的热量

C．气体在增加内能时，同时还对外做功

D．气体在增加内能时，同时外界还对气体做功

6、关于物体内能，下列说法正确的是（）

A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能

B．将物体举高或使它们速度增大，是利用做功来使物体的内能增大

C．阳光照晒衣服，衣服温度升高，是利用热传递来改变物体的内能

D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能

7、关于机械能和内能，下列论述正确的是（）

A．物体温度升高，内能增加时，其机械能一定增加

B．物体的内能损失时，必然导致其机械能减少

C．物体的机械能损失时，其内能却有可能增加

D．物体的动能增大时，其内部分子的平均动能也随之增大

8、一定质量的气体在某一状态变化的过程中，吸收热量、体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（）

A．气体内能一定增加B．气体内能一定减小

C．气体内能一定不变D．气体内能是增是减不能确定

9、如图所示，地面上固定一气缸，缸内通过活塞封闭了一定质量的氧气，活塞与缸壁间无摩擦且不漏气，当对活塞上作用一外力（图中没有画出）时，则有关缸内氧气状态变化的说法，正确的是（）

A．当氧气的压强增大、温度升高时，则氧气一定对外界做功

B．当氧气的压强增大、温度不变时，则氧气一定对外界放热

C．当氧气的压强减小、温度降低时，则氧气一定对外界吸热

D．当氧气的压强减小、温度升高时，则外界一定对氧气做功

10、下列关于热现象的说法，正确的是（）

A．外界对物体做功，物体的内能一定增加

B．气体的温度升高，气体的压强一定增大

C．气体的压强决定于温度与单位体积内的分子数

D．永动机不违背能量守恒

11、下列关于热力学第二定律的表述中，正确的是（）

A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体

B．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响

C．气体向真空的自由膨胀是不可逆的

D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小

12、下列说法中正确的是（）

A．热力学第二定律是一个统计规律

B．反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律

C．不违背能量守恒定律的宏观过程都能发生

D．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性

13、在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（）

A．降低B．不变C．升高D．无法判断

14、下列关于能源的说法中正确的是（）

A．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源

B．煤、石油、天然气等属于常规能源

C．水能是可再生能源

D．常规能源的大量使用有时对环境有较大影响，如“温室效应”

15、下列关于能量耗散的说法正确的是（）

A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律

B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类利用

C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的

D．能量耗散导致能量品质的降低

二、填空题

16、改变物体内能的方法有和，两种方法在改变内能上有本质区别：

是把其他形式能转化为内能；是把内能从一个物体转移到另一个物体。

17、在带活塞的汽缸中，封闭一定质量的气体，假设汽缸不漏气且汽缸和活塞不吸收热量．当气体吸收100J热量，同时对活塞做了40J功，则气体的内能变化____J。

当气体放出100J热量，同时活塞对它做了40J的功，则气体的内能变化____J。

18、封闭在汽缸中的气体，在下列情况下，它的内能如何改变，改变了多少?

（1）气体吸热150J，它对活塞做功60J，它的内能变化_____；

（2）气体放热150J，它对活塞做功60J，它的内能变化_____；

（3）气体放热150J，活塞对它做功60J，它的内能变化______；

（4）气体吸热150J，活塞对它做功60J，它的内能变化______；

19、机械运动向热运动的转化，属于从______序向______的转化，会导致熵的_____（“增加”或“减小”），因此，机械能可以_________转化为内能。

20、水利发电站的电能最终来自于____，为了解决能源危机，人类还需要进一步开发可再生能源。

生物质能包括农、林、畜牧业的废弃物、藻类等，蕴藏着相当惊人的能量。

生物质能是绿色植物通过光合作用的光反应阶段，将_____能转变为_____能贮存在生物分子中，利用生物质能还可以极大地减少CO2的排放，有利于解决能源消耗带来的_____效应问题。

三、计算题

21、在质量为2kg的铝制水壶中装有质量为5kg的水，当把水从15oC加热到100oC时，水和壶的内能一共增加多少焦耳？

（水的比热4.2×103J/kg.oC，铝的比热0.88×103J/kg.oC）

22、水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”能源。

若一水利发电站水库的平均流量为Q，落差为h，发电效率为η，全年的发电量是多少？

23、“水往低处流”是一自发过程，在无外界影响时，它的逆过程是否可实现？

你由这一自然现象受到什么启示？

一、选择题

1.CD2.C3.D4.B5.AC6.AC7.C8.D9.B10.C11.ABCD12.ABD13.C14.BCD15.BCD

二、填空题

16.做功热传递做功热传递

17．60J－60J

18．90J－210J－90J210J

19．有，无，增加，全部

20．太阳能，太阳能，化学能，温室

三、计算题

21．1.935×106J

22．8.6×103ghηQ（单位：

kW·h）

23．不能实现。

自然界中出现的宏观过程都是不可逆过程。

单元测试题

一．选择题（每题4分，共40分）

1．可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，下列属于可再生能源的是（）

A．天然气B．风能C．煤炭D．太阳能

2．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是

A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正

B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负

C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正

D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负

3．根据热力学第二定律，下列判断正确的是

A．机械能不可能全部变为内能

B．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

C．在热传导中，热量可以从低温物体传递给高温度物体

D．满足能量守恒的物理过程都能自发进行

4．关于永动机，下列说法正确的是

A．第一类永动机不能制造成功的原因是没有找到合理的方案

B．第一类永动机不能制造成功的原因是违反了能量守恒定律

C．第二类永动机不可能制造成功的原因是违反了能量守恒定律

D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违反了热力学第二定律

5．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是（）

A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B．热量不可以自发地从冰箱内传到冰箱外

C．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律

6．一定质量的理想气体，在保持压强不变的条件下膨胀，在这个过程中（）

A．气体对外做功，做功的数值等于它从外界吸收的热量

B．气体对外做功，做功的数值大于它从外界吸收的热量

C．气体对外做功，做功的数值小于它从外界吸收的热量

D．气体不一定对外做功

7．下列关于熵的观点中，正确的是（）

A．熵值越大，代表系统分子运动越无序

B．熵较大的宏观状态就是无序程度很小的宏观状态，也就是出现概率较小的宏观状态

C．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行

D．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理

8．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）

A．能量耗散说明能量在不断的减少B．能量耗散过程中能量仍守恒

C．能量耗散不符合热力学第二定律

D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性

9．某校中学生参加电视台“异想天开”节目的活动，他们提出了下列四个设想方案，哪些从理论上讲是可行的

A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功

B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下

C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝

D．将房屋顶盖太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

10．二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中

A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量

C．封闭气体分子的平均动能增大D．封闭气体组成的系统的熵减小

二．填空题（每题5分，共15分）

11．若对一定质量的理想气体做2000J的功，可使其温度升高10℃．改用热传递的方式，使气体温度同样升高10℃，那么气体应吸收J的热量．

12．外界对一定质量的理想气体做了200J的功，与此同时它又向外界放出了150J的热量，则它的内能（填“增加”或“减少”）了J，因此理想气体的温度将（填“升高”、“降低”或“不变”）．

13．横截面积为3×10-2m2的圆筒内装有0.6kg的水，太阳光垂直照射2min，水温升高1℃，设大气顶层的太阳能只有45％到达地面，试估算出太阳全部辐射功率为______．（保留一位有效数字，设太阳与地球的平均距离为1.5×1011m）

三．计算题（本题4小题，共45分）

14．（8分）开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求．太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式．从有关资料获悉，地球表面在晴天时，垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.2×103J/（m2·s）．如图所示，有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射的50％用来升高水温，如果该热水器接受阳光垂直照射的有效面积是始终是2m2，晴天晒1h，其水箱中50kg水的温度能升高多少摄氏度？

（水的比热Ｃ＝4200J/㎏·℃）

15．（12分）如下图所示，一定质量的理想气体用不导热的活塞封闭的内壁光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为p0，重力加速度为g．开始时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电热丝两端电压为U，通过的电流为I．经过时间t，活塞缓慢向上移动距离L0．求：

（1）气体对外所做的功；

（2）气体内能的增量．

16．（12分）为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．

（1）求此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因．

（2）由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热，为什么？

17．（13分）如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为P0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，求：

（1）此时封闭气体的温度是多少？

（2）在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？

参考答案：

一．选择题

1．BD解析：

天然气和煤炭均不能重重复利用，不可再生而风能和太阳能可再生重复利用，故正确选项为BD．

2．C解析：

在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中ΔU、W、Q虽然都是标量，但都有正负．内能增加时ΔU为正，内能减少时ΔU为负；外界对物体做功时W为正，物体对外界做功时W为负；物体吸热时Q为正，放热时Q为负．故正确选项为C．

3．BC解析：

根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性．机械能可以全部转化为内能，而热机中内能不可能全部变成机械能，选项A错误、B正确；在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，但可以从低温物体传递给高温物体，这时要引起其他变化，选项C正确、选项D错误．

4．BD解析：

第一类永动机不能制造成功的原因是违反了能量守恒定律，不是因为找不到合理的设计方案，选项A错误、选项B正确；由热力学第二定律知，第二类永动机并不违背能量守恒定律，只是机械能和内能在相互转化的过程中具有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能同时不引起其他变化，选项C错误、选项D正确．

5．B解析：

由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的帮助．电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的工作并消耗电能，选项B正确、选项A错误；电冰箱的工作既不违反热力学第一定律，满足能量守恒，也不违反热力学第二定律，选项C、D错误．

6．C解析：

压强不变的情况下，体积变大，由理想气体的状态方程可知：

．温度升高，气体的内能增加，

为正．气体对外做功，W为负，由热力学第一定律Q+W=△E，知Q为正，故正确选项为C．

7．ABD解析：

热力学第二定律揭示：

一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的．物理学中用熵来描述系统大且分子运动的无序性程度．热力学第二定律用熵可表述为：

在任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减少，也就是说，一个孤立系统的熵总是从熵小的状态向熵大的状态发展．反映了一个孤立系统的自然过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．故正确选项为ABD．

8．BD解析：

所谓能量耗散并不会使总能量减少，但能量将从高度有用的形式降为不大可用的形式，能量耗散过程中能量仍然守恒，选项A错误、选项B正确；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性，热力学第二定律已经指出了能量的转移和转化具有方向性，从微观的角度看是大量分子运动有序向无序的变化过程，选项C错误、选项D正确．

9．D解析：

根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不产生其他影响，选项A错误；热力学第二定律还说明，自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，选项C错误；绝对零度是低温的极限，不可能达到，选项B错误；太阳能可转化电能，用来照明和加热，选项D正确．

10．BD解析：

体积减小，外界对气体做功，选项A错误；由于温度不变，分子平均动能不变，内能不变，选项C错误；由热力学第一定律知这一过程气体向外界传递热量，选项B正确；由于微观状态数目越大，熵越大，因此熵是系统内分子运动无序性的量度，这一过程是向有序方向转化，因此系统的熵减小，选项D正确．

二．填空题

11．2000J解析：

理想气体的内能仅是温度的函数，一定质量的理想气体升高相同的温度内能增加相同，做功和热传递在改变内能上是等效的，因此气体应吸收2000J的热量．

12．增加50升高解析：

由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q=50J，即气体内能增加了50J，其温度升高．

13．4×1026W解析：

以水为研究对象，由能量守恒有

，代入数据可解P=4×1026W．

三．计算题

14．解析：

由能量转化和守恒定律，得

解得

=10.3℃

15．解析：

（1）气体对外所做功为W＝（p0S＋mg）L0

（2）由热力学第一定律可知，气体内能增加量为ΔE＝Q－WQ=IUt

解得ΔE＝UIt－（p0S＋mg）L0

16．解析：

（1）对航天服内气体，开始时压强为p1＝1atm，体积为V1＝2L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4L．由玻意耳定律得：

p1V1＝p2V2，解得p2＝0.5atm

航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减少．

（2）航天服内气体吸热．因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热．

17．解析：

（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖·吕萨克定律有

解得

（2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功

根据势力学第一定律得密闭气体增加的内能