一、单项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题只有一个选项符合题意)
1.(2012·德州模拟)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A.热量不能由低温物体传到高温物体
B.第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律[高考资源网KS5U.COM]
C.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
D.以上说法均不对
2.(2011·重庆高考)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，如图所示.在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
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
3.(易错题)恒温环境中有一个盛有高压气体的容器，打开阀门时气体高速喷出，当容器内气体压强恰与大气压强相等时，及时关闭阀门，过较长的一段时间后再次打开阀门，则( )
A.容器内气体要喷出来
B.容器外气体要吸进去
C.容器内气体不会喷出来，容器外气体也不会吸进去
D.无法确定
4.如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，则( )
A.气体膨胀对外做功 B.气体温度降低
C.气体内能增大 D.气体密度增大
二、双项选择题(本大题共5小题，每小题8分，共40分，每小题有两个选项符合题意)
5.(2011·大纲版全国卷)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )
A.气体吸收的热量可以完全转化为功
B.气体体积增大时，其内能一定减少
C.气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D.外界对气体做功，气体内能可能减少
6.根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大
B.物体的温度为0℃时，物体分子的平均动能为零
C.分子势能一定随分子间距离的增大而增大
D.给物体加热，物体的内能不一定增加
7.(创新题)如图为焦耳实验装置简图，用绝热性能良好的材料将容器包好.重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高.关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.这个装置可测定热功当量
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
8.(预测题)如图所示，一个与外界绝热的汽缸有一个绝热的活塞，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态，现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的静止平衡状态，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，大气压强保持不变，则( )
A.气体A吸热，内能增加
B.气体B吸热，对外做功，内能不变
C.气体A分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数增多
D.气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数不变
9.(易错题)如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体).初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是( )
A.初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能
B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时小
C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气
D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小
三、综合题(本大题共2小题，共36分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
10.(2012·东莞模拟)(16分)气体温度计结构如图所示. 玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连.开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14 cm.后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝
44 cm.(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg)[高考资源网KS5U.COM]
(1)求恒温槽的温度.
(2)此过程A内气体内能 (填“增大”或“减小”)，气体不对外做功，气体将 (填“吸热”或“放热”).
11.(创新题)(20分)在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J.图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零.求：
(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1.
(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.
答案解析
1.【解析】选C.热量可以由低温物体传到高温物体，但必须引起其他变化，故A错；根据热力学第二定律的内容可知，C正确；第二类永动机没有违反能量守恒，但违反了热力学第二定律，B错.
2.【解析】选A.汽缸内气体膨胀时其向外推动活塞做正功，C、D两项均错；因缸内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故B项错误；忽略气体分子间作用力时，气体的内能就是所有分子的动能之和.密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为A.
3.【解题指南】(1)喷气过程对外做功，引起内能和温度的变化.
(2)过较长时间后，温度的变化引起压强的变化.
(3)再次打开阀门比较内外压强.
【解析】选A.第一次打开阀门气体高速喷出时，容器内的气体将会因为膨胀做功且尚未来得及与外界进行热交换而减小内能，考虑到气体的内能主要是气体分子热运动的动能，且其分子的平均动能与温度相关，所以可以判断：第一次打开阀门气体高速喷出，容器内气体温度将有所下降.在压强等于大气压强时关闭阀门，经较长的时间后容器内的压强将会由于从外界吸热而略有增加，因此再次打开阀门后容器内的气体会再次喷出.
4.【解析】选A.从A到B过程中体积变大，对外做功，密度减小，A正确、D错误.由＝C可知，TA＝TB，内能不变，故B、C错.
5.【解析】选A、D.由热力学第二定律知吸收的热量不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B错误；气体从外界吸热，若同时伴随有对外做功，其内能不一定增加，C错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D正确.
6.【解析】选A、D.温度是物体分子平均动能的标志，A正确；0℃时分子仍有动能，当温度趋近于绝对零度时，分子的平均动能才趋近于零，B错；因不知分子间距是大于平衡位置还是小于平衡位置，无法判断分子势能的变化特点，C错；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，改变物体内能的方式有做功和热传递两种，给物体加热，做功情况不明确，可能内能不变，故D正确.
7.【解析】选A、C.使相同的水升高相同的温度可采用加热和做功两种方法，用这个装置测出叶片对水做的功，即可知道热功当量，A对.对水做功可使水的内能增大，而与热量无关，B错，C对.功是不同形式的能量转化的量度，热量是同种能量(内能)转移的量度，D错.
8.【解析】选A、C.当电热丝对气体A加热后，由于气体A的体积不变，气体A没有对外界做功，故内能增加，A正确；气体B做等压变化，但由于温度升高，所以内能增大，B错误；气体A的压强增大，而单位体积内的分子数不变，所以气体A分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数增多，C正确；气体B的压强不变，但温度升高，体积增大，单位体积内分子数减少，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，D错误.
【变式备选】某同学觉得一只气球体积比较小，于是他用打气筒给气球继续充气，据有关资料介绍，随着气球体积的增大，气球膜的张力所产生的压强逐渐增大，假设充气过程气球内部气体的温度保持不变，且外界大气压强也不变，则充气气球内部气体( )
A.压强增大
B.单位体积内分子数增多
C.单位体积内分子数减少
D.分子的平均动能增大
【解析】选A、B.随着气球体积的增大，气球膜的张力所产生的压强逐渐增大，充气气球内部气体的压强增大，故选项A正确；温度不变，分子平均动能不变，压强又增大，所以单位体积内分子数增多，故选项B正确.
9.【解析】选C、D.温度相同，则分子的平均动能相同，A错.初始时氢气压强大于氧气压强，松开固定栓后，氢气快速压缩氧气，氧气内能增加，温度升高，同时氢气内能减小，温度降低.因此氢气又从氧气吸热，氧气内能又减小，C、D正确.重新平衡后，两部分气体温度相等，对两部分气体ΔU＝W＋Q＝0，即系统内能不变，温度与开始相同，B错.故C、D正确.
【总结提升】应用能量守恒定律应注意的几个问题
1.研究对象的系统性，即研究对象是由几个物体 (或几部分)构成的系统.分析题时需理清系统的构成.如本题的氢气、氧气两部分
2.转化守恒的过程性，即涉及能量转化守恒肯定对应着一个过程或几个过程.分析时需理清共有几个过程.选取哪个过程更恰当、科学
3.务必理清共有几种形式的能，每种能的增减情况如何.分析能的情况可从以下三方面入手：
(1)进行受力分析，因为力做功会引起相应能的改变，即运用功能关系.
(2)进行运动分析，因为运动情况会反映出某些能的情况，如动能、重力势能、摩擦生热等.
(3)结合热力学第一定律分析，特别是涉及内能、热传递、做功时.
4.注意守恒方程的书写，明确各种形式的能量如何变化
10.【解析】(1)设恒温槽的温度为T2，由题意知
T1＝273 K
A内气体发生等容变化，根据查理定律得
＝ ①(4分)
p1＝p0＋ph1 ②(2分)
p2＝p0＋ph2 ③(2分)
联立①②③式，代入数据得
T2＝364 K(或91℃) (2分)ks5u.com
(2)温度升高，A内气体内能增大.根据热力学第一定律W＋Q＝ΔU，W＝0，ΔU＞0，所以Q＞0，即吸热. (6分)
答案：(1)364 K(或91℃) (2)增大 吸热
11.【解析】(1)从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化， (2分)
该气体对外界做的功W1＝0 (2分)
根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1 (3分)
内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J. (3分)
(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高 (2分)
该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J (2分)
根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2 (3分)
从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J. (3分)
答案：(1)0 9 J (2)9 J 3 J
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