专题07 热力学第二定律【五大题型】-【压轴题】2024-2025 学年高中物理同步培优训练（人教版2019 选择性必修第三册）

专题07 热力学第二定律【五大题型】 一．热力学第二定律的不同表述与理解（共9小题） 二．第二类永动机不可能制成（共7小题） 三．热力学第二定律的微观解释（无序性）（共8小题） 四．熵与熵增加原理（共8小题） 五．热力学第三定律的表述和应用（共7小题） 一．热力学第二定律的不同表述与理解（共9小题） 1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程，下列说法正确的是（　　） A．只是部分宏观过程具有方向性 B．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律 C．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体 D．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100% 2．下列说法不正确的是（　　） A．物体吸收热量，其温度一定升高 B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式 C．布朗运动是悬浮在液体或气体中固体颗粒的无规则运动，是液体（气体）分子无规则运动的反应 D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律 3．下列说法正确的是（　　） A．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布也是没有规律的 B．从微观角度看，气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能之和 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 4．（多选）有关热学，下列说法正确的是（　　） A．甲分子固定不动，乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中，分子间的分子势能是先减小后增大 B．一定量的理想气体在体积不变的条件下，吸收热量，内能一定增大，压强必增大 C．已知阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，标准状况下水蒸气的密度为（均为国际单位制单位），则1个水分子的体积是 D．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的 E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 5．（多选）下列说法正确的是（　　） A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水面存在表面张力的缘故 B．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 C．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 E．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．根据阿伏伽德罗常数和标准状态下氧气的摩尔体积，可计算出每个氧分子的实际体积 B．在液体表面层，由于分子间的距离大于分子力为零时的距离r0，因此分子间的作用表现为相互吸引 C．一种物质，温度升高时，则所有分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能增加 D．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的 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 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．在各种晶体中，原子（或分子离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 E．悬浮在液体中的微粒越小在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，布朗运动越不明显 8．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A．求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字） 9．某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体。 ①若室内空气摩尔体积为22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？ ②若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为﹣9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？ ③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律。 二．第二类永动机不可能制成（共7小题） 10．根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 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方向性 11．下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的运动 B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质 C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果 D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第一定律 12．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 13．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律 B．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动 C．地面附近有一正在上升的空气团（视为理想气体），它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中气团体积增大，温度降低 D．热量能从高温物体向低温物体传递，也能由低温物体传给高温物体． 14．（多选）下列说法正确的是（　　） A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动 B．外界对气体做正功，气体的内能不一定增加 C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距 D．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律 E．晶体熔化过程中，分子的平均动能保持不变，分子势能增大 15．（多选）下列叙述正确的有 （　　） A．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果 B．自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 C．外界对气体做正功，气体的内能一定增大 D．温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大 E．扩散现象和布朗运动都与温度有关 F．第二类永动机违反了热力学第一定律 16．（1）下列说法中正确的是 　 　 A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 B．扩散运动就是布朗运动 C．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体 D．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 （2）图中A、B气缸的长度和截面积均为30cm和20cm2，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强pA＝2.0×105帕的氮气．B内有压强pB＝1.0×105帕的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．求： ①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强； ②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．（假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略） 三．热力学第二定律的微观解释（无序性）（共8小题） 17．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果 B．物体温度升高，组成物体的所有分子速率均增大 C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量 D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 18．（多选）关于热力学的有关问题，以下说法正确的是（　　） A．热量可以自发地从低温物体传到高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响 C．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 D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加 E．不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度 19．（多选）下列说法正确的是 （　　） A．分子间的距离增大时，分子间的引力增大而斥力减小 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．单晶体和多晶体有同定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D．从单一热源吸收热量，使之完全变成功是不可能的 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 20．（多选）下列说法正确的是（　　） A．在一个绝热系统中，外界对系统做功，系统的内能一定增大 B．非晶体的物理性质是各向同性，而晶体的物理性质都是各向异性 C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越大 D．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 E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快 21．往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为　 　 现象，是由于分子的　 　 而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性　 　 的方向进行的。这一过程的熵　 　 。 22．（1）下列说法正确的是 　 　 。 A.布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关 B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点 C.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少 D.温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大 E.一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的 （2）如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求： （Ⅰ）气柱A中气体的压强； （Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度。 23．选做题A．（选修模块3﹣3） （1）下列说法中正确的是　 　 A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B．分子间的距离r增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大 C．气体自发地扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显 （2）一密闭气体膨胀对外做功150J，同时从外界吸热250J，它的内能变化为　 　 J． （3）如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦．当温度为T1时，气体压强为P1，体积为V1；若温度升高到T2，气体压强变为P2，气体的体积变为V2，则P2　 　 P1，V2　 　 V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为P3，温度变为T3，则P3　 　 P1，T3　 　 T1（填“＞”、“＝”或“＜”）． B．（选修模块3﹣4） （1）香港中文大学第三任校长高锟荣获了2009年诺贝尔物理学奖．诺贝尔奖委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石．下列关于“光纤”及原理的说法中，正确的是　 　 A．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点 B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区． （2）如图所示，一弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运动，坐标原点O为平衡位置，MN＝8cm．从小球经过图中N点时开始计时，到第一次经过O点的时间为0.2s，则小球的振动周期为　 　 s，振动方程的表达式为x＝　 　 cm； （3）下列说法中正确的是　 　 A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置 B．调谐是电磁波发射的过程，调制是电磁波接收的过程 C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄 D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆变短． 24．（物理选修3﹣3） （1）下列说法正确的是 　 　 A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强增大，则外界对气体做功 C．机械能可以全部转化为内能 D．分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小 E．有规则外形的物体是晶体 F．一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行 （2）如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10J，大气压强为P0＝1×105Pa，不计活塞的重力。问： ①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？ ②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S＝1cm2） 四．熵与熵增加原理（共8小题） 25．下列说法中，不正确的是（　　） A．变化的电场所在空间一定会产生磁场 B．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 C．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论 D．在孤立体系中，系统的总熵可能增大，不可能减小 26．以下说法正确的是（　　） A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故 B．小昆虫能停在水面上是因为水对昆虫有浮力的原因 C．熵是系统内分子运动无序性的量度 D．外界对物体做功，物体内能一定增大 27．下列关于熵的说法错误的是（　　） A．熵是表征系统的无序程度的物理量 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行 C．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 D．熵越大，代表系统分子运动越无序 28．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现 B．液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性 C．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 D．在相对湿度比较大的时候，较低的温度就能引起中暑，是因为汗液不容易蒸发 E．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的压强增大 29．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图． （1）在气球膨胀过程中，下列说法中正确的是　 　 ； A．该密闭气体分子间的作用力增大 B．该密闭气体组成的系统内能增加 C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的 D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和 （2）若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为　 　 ； （3）若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了　 　 J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度　 　 （填“升高”或“降低”）． 30．人一天大约向周围环境散发热量8×106J，求： （1）人在一天中的熵变； （2）由于人的散热导致环境在一天中的熵变。忽略人的其它生理活动带来的熵变，并忽略人的体温波动。人的体温为310K，环境温度按273K计算。 31．（1）下列说法掌握正确的是 （　　） A．有的物质微粒在不同条件下可以按不同的规则在空间分布，因此可以生成不同的晶体 B．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜的面积为S，则油酸分子的直径d C．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为v0 D．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的密度不变，压强也不变 E．伴随着熵增加的同时，一切不可逆过程总会使自然界的能量品质不断退化，逐渐丧失做功本领，所以人类必须节约能源 （2）某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了．而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.0×105 Pa（常温下的大气压强值），当内外压强差超过6.0×104 Pa时表盘玻璃将爆裂．当时登山运动员携带的温度计的读数是﹣21℃，表内气体体积的变化可忽略不计． ①通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的？ ②当时外界的大气压强为多少？ 32．（1）奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐（内有液态丙烷）、稳压装置和燃烧器三部分组成。当稳压阀打开以后，燃气以气态从气罐里出来，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧。则以下说法中正确的是　 　 A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功 B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少 C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程 D．燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用 （2）某同学用吸管吹出一球形肥皂泡。开始时，气体在口腔中的温度为37℃，压强为1.1个标准大气压；吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃．求： ①肥皂泡吹成后，比较肥皂泡内、外压强的大小，并简要说明理由； ②肥皂泡内、外压强差别不大，均近似等于1个标准大气压。试估算肥皂泡内的气体分子个数； ③肥皂泡内压强近似等于1个标准大气压。求这部分气体在口腔内的体积。 五．热力学第三定律的表述和应用（共7小题） 33．如图所示为冰箱工作原理示意图。制冷剂在蒸发器中汽化吸收冰箱内的热量，经过冷凝器时液化，放出热量到冰箱外。下列选项正确的是（　　） A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．冰箱的工作原理违背热力学第一定律 C．冰箱的工作原理违背热力学第二定律 D．冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能 34．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．能量耗散过程中能量不守恒 B．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性 C．在一定条件下物体的温度可达0 K D．吸收热量的物体，其内能不一定增大 E．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化 35．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．随着高科技的不断发展，绝对零度是可以达到的 B．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 C．从单一热源吸取热量，并使之全部变成有用的机械功是不可能的 D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体 36．（多选）下列说法正确的是（　　） A．两个分子间的距离r存在某一值r0（平衡位置处），当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时，分子间斥力小于引力 B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动 C．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度 E．对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少 37．（1）在研究性学习的过程中，针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的 　 　 A．某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路，利用电磁感应激起电流后，由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光 B．发明一种制冷设备，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，成为新能源 D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 （2）如图所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2，且空气柱的高度增加了Δl，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0，问：此过程中被封闭气体的内能变化了多少？ 38．（1）下列说法正确的是（仅有一个正确选项） 　 　 A．两个接触在一起的固体间不可能发生扩散现象 B．布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子运动 C．温度相同的物体的分子平均速率相同 D．无论今后科技发展到什么程度，都不可能达到绝对零度 （2）气缸长为L＝1m，固定在水平面上，气缸中有横截面积S＝100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为t＝27℃，大气压为Pa时，气柱长度为l＝0.9m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计．问： ①如果温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸右端口，此时水平拉力F的大小？ ②如果气缸内气体温度升高，使活塞移至气缸右端口时，气体温度为多少摄氏度？ 39．物理3﹣3模块 （1）下列说法中正确的是 　 　 A．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小 B．布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 （2）如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定缧栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g， （1）求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强； （2＞设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量：Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）． 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 热力学第二定律【五大题型】 一．热力学第二定律的不同表述与理解（共9小题） 二．第二类永动机不可能制成（共7小题） 三．热力学第二定律的微观解释（无序性）（共8小题） 四．熵与熵增加原理（共8小题） 五．热力学第三定律的表述和应用（共7小题） 一．热力学第二定律的不同表述与理解（共9小题） 1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程，下列说法正确的是（　　） A．只是部分宏观过程具有方向性 B．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律 C．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体 D．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100% 【答案】D 【解答】解：A、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A错误； B、第二类永动机遵循能量守恒定律，但违背热力学第二定律，故B错误； C、热力学第二定律的内容可以表述为：热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体，故C错误； D、热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，即热机的效率不能达到100%，故D正确。 故选：D。 2．下列说法不正确的是（　　） A．物体吸收热量，其温度一定升高 B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式 C．布朗运动是悬浮在液体或气体中固体颗粒的无规则运动，是液体（气体）分子无规则运动的反应 D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律 【答案】A 【解答】解：A、根据热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，则内能可能减小，分子平均动能可能减小，温度降低，故A错误； B、根据热力学第一定律可知，做功和热传递是改变物体内能的两种方式，故B正确； C、布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，但反映了液体（气体）分子的无规则运动，故C正确； D、第二类永动机没有违反热力学第一定律，但它违反了热力学第二定律，即宏观热现象的方向性，故D正确。 本题选错误的，故选：A。 3．下列说法正确的是（　　） A．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布也是没有规律的 B．从微观角度看，气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能之和 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 【答案】C 【解答】解：A、气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布是有规律的，故A错误； B、由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强； 根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均冲力，故B错误。 C、物体的内能就是物体内部所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确； D、根据热力学第二定律可知，热量不可能自发从低温物体传到高温物体，故D错误； 故选：C。 4．（多选）有关热学，下列说法正确的是（　　） A．甲分子固定不动，乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中，分子间的分子势能是先减小后增大 B．一定量的理想气体在体积不变的条件下，吸收热量，内能一定增大，压强必增大 C．已知阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，标准状况下水蒸气的密度为（均为国际单位制单位），则1个水分子的体积是 D．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的 E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 【答案】ABD 【解答】解：A、甲分子固定不动，乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中，分子力先表现为引力，靠近时引力做正功，分子势能减小。后表现为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增加。故A正确； B、一定量的理想气体在体积不变的条件下，不对外做功，故吸收热量后内能一定增加，温度升高，压强必增加，故B正确； C、已知阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，标准状况下水蒸气的密度为ρ（均为国际单位制单位），则1个水分子所占据的体积是：V0（此式只适用于液体或固体）；由于水蒸气分子有间隙，故一个水分子的体积小于，故C错误； D、根据热力学第二定律，自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故D正确； E、饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，故E错误。 故选：ABD。 5．（多选）下列说法正确的是（　　） A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水面存在表面张力的缘故 B．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 C．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 E．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 【答案】ADE 【解答】解：A、把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确； B、理想气体不考虑分子之间的作用力，所以内能与温度只与温度有关，故B错误； C、相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数，相对湿度则给出大气的潮湿程度，而不是水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比，故C错误； D、温度是分子热运动剧烈程度的反映，减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故D正确； E、热力学第二定律：不能从单一热源吸取热量，使之全部转化为功而不引起外界的变化。重点在后半句。所以从单一热源吸收热量，使之全部变成有用的机械功是可能的，只是会引起外界其他的变化。故E正确； 故选：ADE。 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．根据阿伏伽德罗常数和标准状态下氧气的摩尔体积，可计算出每个氧分子的实际体积 B．在液体表面层，由于分子间的距离大于分子力为零时的距离r0，因此分子间的作用表现为相互吸引 C．一种物质，温度升高时，则所有分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能增加 D．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的 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 【答案】BDE 【解答】解：A、气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，根据阿伏伽德罗常数和标准状态下氧气的摩尔体积，可计算出每个氧分子所占的空间，不可以计算其的实际体积，故A错误； B、在液体表面层，由于分子间的距离大于分子力为零时的距离r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，表现为表面张力，故B正确； C、一种物质，温度升高时，分子热运动的平均动能增加，但并不是所有分子的热运动都加剧，还有个别或少数分子的速率很小，故C错误； D、饱和汽压仅与液体的性质和温度有关，在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，故D正确； E、根据熵增加原理可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E正确。 故选：BDE。 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．在各种晶体中，原子（或分子离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 E．悬浮在液体中的微粒越小在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，布朗运动越不明显 【答案】BCD 【解答】解：A、当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，是相对湿度大，故A错误； B、气体压强产生的原因是大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的，即大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故B正确； C、能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程是不可逆的，都具有方向性，故C正确； D、在各种晶体中，原子（或分子离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，即各向异性，故D正确； E、悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，布朗粒子受到的合力就越大，布朗运动越明显，故E错误。 故选：BCD。 8．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A．求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字） 【解答】解：线圈电阻R＝2.0Ω，两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，通过线圈的电流I＝0.50A。 依据热功率表达式：P热＝I2R 那么线圈的热功率：P热＝0.52×2W＝0.5W， 而电动机的总功率为：P总＝UI＝24×0.5W＝12W 则电动机的机械功率为：P机＝P总﹣P热＝12W﹣0.5W＝11.5W； 因此电动机将电能转化为机械能的效率是：100%≈95.8% 答：电动机将电能转化为机械能的效率是95.8%。 9．某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体。 ①若室内空气摩尔体积为22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？ ②若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为﹣9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？ ③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律。 【解答】解：①分子个数：nNA6.0×1023＝6.0×1024个； ②气体状态参量为：T1＝273+27＝300K，P1＝1×105Pa， T2＝273+6＝279K，P2＝？T3＝273﹣9＝264K，P3＝？ 气体体积不变，根据查理定律得：， 代入数据解得：p2＝9.3×104Pa，p3＝8.8×104Pa， 压强差：ΔP＝p2﹣p3＝5×103Pa； ③由于热量从低温的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部的同时，消耗了电能，不违背热力学第二定律。 答：①电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有6.0×1024个空气分子； ②此时冷藏室与冷冻室中空气压强差为5×103Pa； ③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能。 二．第二类永动机不可能制成（共7小题） 10．根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 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方向性 【答案】D 【解答】解：A．根据热力学第二定律可知热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，故A错误； D、根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，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方向性，故D正确； B．空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但引起了其它的变化，消耗了电能，故B错误； C．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。 故选：D。 11．下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的运动 B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质 C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果 D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第一定律 【答案】C 【解答】解：A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则运动，故A错误； B．单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，故B错误； C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果，故C正确； D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，第二类永动机并没有违反热力学第一定律，故D错误； 故选：C。 12．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 【答案】D 【解答】解：A、布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B、首先明确了开始分子之间距离与r0关系，才能判断分子势能的变化情况，若开始分子之间距离小于r0，则在分子之间距离增大到大于r0过程中，分子势能先减小后增大，故B错误； C、根据热力学第二定律可知，第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了宏观自然过程发展的方向性，即违反了热力学第二定律，故C错误； D、根据气态方程可知一定质量的理想气体压强不变，体积增大，温度一定升高，因此内能增加，体积增大则对外做功，根据ΔU＝W+Q可知，气体一定吸收热量，故D正确。 故选：D。 13．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律 B．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动 C．地面附近有一正在上升的空气团（视为理想气体），它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中气团体积增大，温度降低 D．热量能从高温物体向低温物体传递，也能由低温物体传给高温物体． 【答案】CD 【解答】解：A、第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第二定律，不是热力学第一定律，所以A错误； B、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的无规则运动，教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动不是布朗运动。故B错误。 C、上升过程中，外部压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做功，而气团和外界没有热交换，则由热力学第一定律可知，内能减小；而理想气体的内能只与温度有关，故气体的温度降低；故C正确； D、热量能自发的从高温物体向低温物体传递，在外界的干预下，也能由低温物体传给高温物体，比如电冰箱。 故选：CD。 14．（多选）下列说法正确的是（　　） A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动 B．外界对气体做正功，气体的内能不一定增加 C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距 D．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律 E．晶体熔化过程中，分子的平均动能保持不变，分子势能增大 【答案】BCE 【解答】解：A、花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故A错误； B、外界对气体做正功，气体可能同时放热，根据热力学第一定律公式ΔU＝W+Q，气体的内能不一定增加，故B正确； C、影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是相对湿度，与空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距有关，故C正确； D、第二类永动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，即自发的热现象具有方向性，故D错误； E、晶体熔化过程中，温度不变，故分子的平均动能保持不变，但吸收热量，说明内能增加，故分子势能增大，故E正确； 故选：BCE。 15．（多选）下列叙述正确的有 （　　） A．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果 B．自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 C．外界对气体做正功，气体的内能一定增大 D．温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大 E．扩散现象和布朗运动都与温度有关 F．第二类永动机违反了热力学第一定律 【答案】ABE 【解答】解：A、在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，这是表面张力使其收缩的结果。故A正确。 B、根据热力学第二定律知，自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确。 C、外界对气体做正功，气体的内能不一定增大，还与吸、放热情况有关，故C错误。 D、温度升高，分子的平均动能增大，由于分子运动是无规则的，所以不是物体内的每一个分子的热运动速率都增大，故D错误。 E、扩散现象和布朗运动都与温度有关，故E正确。 F、第二类永动机不违反了热力学第一定律，即能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，故F错误。 故选：ABE。 16．（1）下列说法中正确的是 　AD　 A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 B．扩散运动就是布朗运动 C．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体 D．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 （2）图中A、B气缸的长度和截面积均为30cm和20cm2，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强pA＝2.0×105帕的氮气．B内有压强pB＝1.0×105帕的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．求： ①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强； ②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．（假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略） 【解答】解：（1）A、液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间存在相互作用吸引力，从而产生表面张力．故A正确． B、布朗运动是悬浮在液体中的颗粒做的无规则运动，是液体分子无规则运动的间接反映．而扩散运动是分子运动的直接反映．故B错误． C、大颗粒的盐磨成细盐，不改变盐的晶体结构．故C错误． D、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了物理过程的方向性，所以制造不出来．故D正确． 故选AD （2）①由玻意耳定律： 对A部分气体有：pALS＝p（L+x）S 对B部分气体有：pBLS＝p（L﹣x）S 代入相关数据解得：x＝10cm，p＝1.5×105Pa ②活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故A中气体从外界吸热． 本题答案是：（1）AD （2）①活塞C移动的距离为10cm，平衡后B中气体的压强1.5×105Pa； ②活塞C移动过程中A中气体是吸热． 三．热力学第二定律的微观解释（无序性）（共8小题） 17．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果 B．物体温度升高，组成物体的所有分子速率均增大 C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量 D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 【答案】ACD 【解答】解：A、气体分子不停地做无规则，气体对容器壁的压强是气体分子对容器壁频繁碰撞而产生的，故A正确。 B、物体温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，但由于分子运动是无规则的，不是所有分子速率均增大。故B错误。 C、一定质量的理想气体等压膨胀过程中，体积增大，气体对外界做功，由气态方程知，气体的温度升高，内能增大，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量。故C正确。 D、根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。 E、饱和汽压与分子密度有关，与温度也有关，故E错误。 故选：ACD。 18．（多选）关于热力学的有关问题，以下说法正确的是（　　） A．热量可以自发地从低温物体传到高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响 C．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 D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加 E．不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度 【答案】BCE 【解答】解：A、宏观中过程中与热现象有关的过程都具有方向性，由热力学第二定律知热量不可能自发地从低温传到高温物体，故A错误； B、根据热力学第二定律可知，热机不可能把从单一热源吸收的热量，全部变成功，而不产生其它影响。故B正确。 C、根据熵增原理知，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C正确。 D、根据熵增原理知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加。故D错误。 E、根据热力学第三定律知，绝对零度只能接近，不可能达到，故E正确。 故选：BCE。 19．（多选）下列说法正确的是 （　　） A．分子间的距离增大时，分子间的引力增大而斥力减小 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．单晶体和多晶体有同定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D．从单一热源吸收热量，使之完全变成功是不可能的 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 【答案】BCE 【解答】解：A、分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，A错误； B、悬浮在液体中的固体微粒越小温度越高，布朗运动就越明显，B正确； C、单晶体和多晶体有同定的熔点，非晶体没有固定的熔点，C正确； D、从单一热源吸收热量，使之完全变成功是可能的，但要产生其它的影响，D错误； 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，E正确； 故选：BCE。 20．（多选）下列说法正确的是（　　） A．在一个绝热系统中，外界对系统做功，系统的内能一定增大 B．非晶体的物理性质是各向同性，而晶体的物理性质都是各向异性 C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越大 D．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 E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快 【答案】ACD 【解答】解：A、根据热力学第一定律，在一个绝热系统中，外界对系统做功，系统的内能一定增大。故A正确； B、单晶体具有各向异性，但多晶体具有各向同性。故B错误； C、当分子间作用力表现为引力时，增大分子之间的距离过程中需要克服分子力做功，所以分子间的距离越大，分子势能越大。故C正确； D、根据热力学第二定律可知，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D正确； E、空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢。故E错误。 故选：ACD。 21．往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为　扩散　 现象，是由于分子的　无规则运动　 而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性　增加　 的方向进行的。这一过程的熵　增加　 。 【答案】扩散；无规则运动；增加；增加。 【解答】解：往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色。这种不同物质彼此进入对方的现象，这一现象在物理学中称为扩散现象，是由于分子的热运动产生的。由热力学第二定律可知，分子热运动总是沿着无序性增大的方向进行； 故答案为：扩散；无规则运动；增加；增加。 22．（1）下列说法正确的是 　ACD　 。 A.布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关 B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点 C.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少 D.温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大 E.一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的 （2）如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求： （Ⅰ）气柱A中气体的压强； （Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度。 【答案】（1）ACD（2）（Ⅰ）气柱A中气体的压强为100cmHg；（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度为31cm。 【解答】解：（1）A、布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关，温度越高越激烈，故A正确； B、液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色波晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故B错误； C、一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，分子的平均动能变大，则单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少，故C正确； D、温度相同、质量相等的氢气和氧气，氢气的分子数目较多，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大，故D正确； E、一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性增加的方向进行的，故E错误； 故选：ACD。 （2）（Ⅰ）对A气柱研究，开始时气体压强p1＝75cmHg， 设倒入水银后，A气柱气体的压强为p2变化后A气柱长为L2，根据题意有，L2＝9cm， 则p1L1S＝p2L2S， 代入数据解得p2＝100cmHg， （Ⅱ）设倒入的水银柱长为Lcm，根据力的平衡有 p0+hcmHg＝p2， 代入数据解得h＝25cm， 即左管中倒入的水银柱的长为L＝h+2（L1﹣L2） 代入数据解得L＝31cm； 答：（1）ACD（2）（Ⅰ）气柱A中气体的压强为100cmHg；（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度为31cm。 23．选做题A．（选修模块3﹣3） （1）下列说法中正确的是　AC　 A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B．分子间的距离r增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大 C．气体自发地扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显 （2）一密闭气体膨胀对外做功150J，同时从外界吸热250J，它的内能变化为　100　 J． （3）如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦．当温度为T1时，气体压强为P1，体积为V1；若温度升高到T2，气体压强变为P2，气体的体积变为V2，则P2　＝　 P1，V2　＞　 V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为P3，温度变为T3，则P3　＞　 P1，T3　＞　 T1（填“＞”、“＝”或“＜”）． B．（选修模块3﹣4） （1）香港中文大学第三任校长高锟荣获了2009年诺贝尔物理学奖．诺贝尔奖委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石．下列关于“光纤”及原理的说法中，正确的是　AD　 A．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点 B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区． （2）如图所示，一弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运动，坐标原点O为平衡位置，MN＝8cm．从小球经过图中N点时开始计时，到第一次经过O点的时间为0.2s，则小球的振动周期为　0.8　 s，振动方程的表达式为x＝　4cost　 cm； （3）下列说法中正确的是　D　 A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置 B．调谐是电磁波发射的过程，调制是电磁波接收的过程 C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄 D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆变短． 【答案】A、（1）AC；（2）100；（3）＝；＞；＞；＞；B、（1）AD；（2）0.8；；（3）D． 【解答】解：A、（1）A、由于液体表面存在张力，雨水在表面张力作用下没有透过布雨伞，故A正确； B、如果分子间距离r大于分子间的平衡距离，分子间距离增大时分子做负功，分子势能增加，如果分子间距离r小于分子间的平衡距离，分子间距离变大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误； C、气体自发地扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故C正确； D、悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显，故D错误；故答案为：AC． （2）由热力学第一定律可得，气体内能的变化量：ΔU＝W+Q＝﹣150J+250J＝100J． （3）气缸内气体压强等于大气压与活塞产生的压强之和，气体温度升高时，压强不变，由C可知，压强不变，温度升高时，气体体积变大， 则p2＝p1，V2＞V1；在活塞上放置一定质量的重物，气缸内气体受到的压力变大，气体压强变大，气体体积变小，由C可知，气体温度升高，则p3＞p1，T3＞T1； B、（1）A、光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点，故A正确； B．光纤通信、医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，全息照相、数码相机的原理不是光的全反射，故B错误； C、实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，故C错误； D、当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区，故D正确； （2）由题意可知，振子的振幅A＝4cm，振子的运动周期T＝0.2s×4＝0.8s，ω，t＝0s时，振子在最大位移处，因此振动方程的表达式为：4cost； （3）A、雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置，故A错误； B、调谐是电磁波接受的过程，调制是电磁波的发射过程，故B错误； C、在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽，故C错误； D、考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆短，故D正确； 故答案为：A、（1）AC；（2）100；（3）＝；＞；＞；＞；B、（1）AD；（2）0.8；；（3）D． 24．（物理选修3﹣3） （1）下列说法正确的是 　BCDF　 A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强增大，则外界对气体做功 C．机械能可以全部转化为内能 D．分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小 E．有规则外形的物体是晶体 F．一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行 （2）如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10J，大气压强为P0＝1×105Pa，不计活塞的重力。问： ①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？ ②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S＝1cm2） 【解答】解：（1）A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子的无规则撞击形成的，表明了液体分子的运动是无规则的，故A错误； B、一定质量的理想气体温度不变，压强增大，则体积减小，因此外界对气体做功，故B正确； C、根据热力学第二定律可知，机械能在引起其它变化的情况下，可以全部转化为内能，故C正确； D、根据分子势能和分子之间距离关系可知，当分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小，故D正确； E、晶体并非都有规则的几何外形，如多晶体就没有规则的几何外形，故E错误； F、根据热力学第二定律可知一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故F正确。 故选BCDF。 （2）①设压缩后气体的压强为P，活塞的横截面积为S，l0＝20cm，l＝10cm，V0＝20S，V＝l0S． 缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：P0V0＝P V 解出：p＝2×105Pa． 故压缩后气体的压强为：p＝2×105Pa。 ②大气压力对活塞做功：W1＝P0S（l0﹣l）＝1J， 人做功：W2＝10J 由热力学第一定律：ΔU＝W1+W2+Q 将Q＝﹣2J等代入，解出ΔU＝9J 故气体的内能增加了9J。 四．熵与熵增加原理（共8小题） 25．下列说法中，不正确的是（　　） A．变化的电场所在空间一定会产生磁场 B．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 C．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论 D．在孤立体系中，系统的总熵可能增大，不可能减小 【答案】B 【解答】解：A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A正确； B.红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波是机械波，不是电磁波，故B错误； C.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论，故C正确； D.根据熵增原理，在孤立体系中，系统的总熵可能不变，可能增大，不可能减小，故D正确； 本题选不正确的，故选：B。 26．以下说法正确的是（　　） A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故 B．小昆虫能停在水面上是因为水对昆虫有浮力的原因 C．熵是系统内分子运动无序性的量度 D．外界对物体做功，物体内能一定增大 【答案】C 【解答】解：A、气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子在热运动，故A错误； B、小昆虫能停在水面上是因为昆虫受到液体表面张力的原因，故B错误； C、熵是物体内分子运动无序程度的量度，同种物质气态的熵大于液体和固体的，C正确； D、改变内能的方式有做功和热传递，仅对物体做功，内能不一定增大，D错误； 故选：C。 27．下列关于熵的说法错误的是（　　） A．熵是表征系统的无序程度的物理量 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行 C．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 D．熵越大，代表系统分子运动越无序 【答案】B 【解答】解：热力学第二定律揭示，自然界的一切自发过程，总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的。例如，功转变为热是机械能转变为内能的过程，是大量分子从有序运动向无序运动转化的过程，汽缸内燃气推动活塞做功燃气分子做有序运动，排出汽缸后做越来越无序的运动。物理学中用熵来描述系统大量分子运动的无序性程度。热力学第二定律用熵可表述为：任何孤立系统，它的总熵永远不会减小，反映了一个孤立系统的自发过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。故ACD正确，B错误。 本题选错误的，故选：B。 28．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现 B．液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性 C．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 D．在相对湿度比较大的时候，较低的温度就能引起中暑，是因为汗液不容易蒸发 E．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的压强增大 【答案】ABD 【解答】解：A、浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现，故A正确； B、液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样有光学各向异性，故B正确； C、墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故C错误； D、影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的相对湿度，在相对湿度比较大的时候，较低的温度就能引起中暑，是因为汗液不容易蒸发。故D正确； E、饱和汽压只与温度有关，在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的压强不变。故E错误 故选：ABD。 29．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图． （1）在气球膨胀过程中，下列说法中正确的是　B　 ； A．该密闭气体分子间的作用力增大 B．该密闭气体组成的系统内能增加 C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的 D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和 （2）若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为　　 ； （3）若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了　0.3　 J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度　降低　 （填“升高”或“降低”）． 【答案】（1）B；（2）；（3）0.3，降低． 【解答】解：（1）A、气体膨胀，分子间距变大，分子间的引力和斥力同时变小，故A错误； B、根据热力学第二定律，一切宏观热现象过程总是朝着熵增加的方向进行，故该密闭气体组成的系统熵增加，故B正确； C、气体压强是有气体分子对容器壁的碰撞产生的，故C错误； D、气体分子间隙很大，该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误； 故选：B； （2）气体的量为：n； 该密闭气体的分子个数为：N＝nNA； （3）气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，根据热力学第一定律，有： ΔU＝W+Q＝﹣0.6J+0.9J＝0.3J； 若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，气压气体迅速碰撞，对外做功，内能减小，温度降低； 故答案为：（1）B；（2）；（3）0.3，降低． 30．人一天大约向周围环境散发热量8×106J，求： （1）人在一天中的熵变； （2）由于人的散热导致环境在一天中的熵变。忽略人的其它生理活动带来的熵变，并忽略人的体温波动。人的体温为310K，环境温度按273K计算。 【答案】（1）人在一天中的熵变2.58×104J/K； （2）由于人的散热导致环境在一天中的熵变2.93×104J/K。 【解答】解：（1）人在一天中的熵变 J/K （2）环境在一天中的熵变 J/K 答：（1）人在一天中的熵变﹣2.58×104J/K； （2）由于人的散热导致环境在一天中的熵变2.93×104J/K。 31．（1）下列说法掌握正确的是 （　　） A．有的物质微粒在不同条件下可以按不同的规则在空间分布，因此可以生成不同的晶体 B．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜的面积为S，则油酸分子的直径d C．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为v0 D．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的密度不变，压强也不变 E．伴随着熵增加的同时，一切不可逆过程总会使自然界的能量品质不断退化，逐渐丧失做功本领，所以人类必须节约能源 （2）某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了．而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.0×105 Pa（常温下的大气压强值），当内外压强差超过6.0×104 Pa时表盘玻璃将爆裂．当时登山运动员携带的温度计的读数是﹣21℃，表内气体体积的变化可忽略不计． ①通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的？ ②当时外界的大气压强为多少？ 【解答】解：（1） A、有的物质微粒在不同条件下可以按不同的规则在空间分布，生成不同的晶体．故A正确． B、由题，一滴油酸酒精溶液体积为V，一滴纯油酸的体积小于V，油酸分子的直径d．故B错误． C、若该物质是固态或液态，分子间隙很小，则该种物质的分子体积为v0，若该物质是气态，则分子体积v0．故C错误． D、在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的密度不变，压强也不变．故D正确． E、根据熵的物理意义：熵是物体内分子运动无序程度的量度，伴随着熵增加的同时，一切不可逆过程总会使自然界的能量品质不断退化，逐渐丧失做功本领，所以人类必须节约能源．故E正确． 故选ADE （2）①以表内气体为研究对象， 初状态：p1＝1.0×105Pa，T1＝273+27＝300K， 末状态：压强为p2，T2＝273K﹣21K＝252K， 根据查理定律，有 解得p2＝8.4×104Pa 如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强至少为 p0＝8.4×104+6.0×104＝1.44×105Pa， 大于山脚下的大气压强（即常温下大气压强），这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的． ②当时外界的大气压强为：p1＝p2﹣6.0×104＝2.4×104Pa 答： （1）ADE； （2）①通过计算得到手表的表盘向内爆裂的． ②当时外界的大气压强为2.4×104Pa． 32．（1）奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐（内有液态丙烷）、稳压装置和燃烧器三部分组成。当稳压阀打开以后，燃气以气态从气罐里出来，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧。则以下说法中正确的是　AC　 A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功 B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少 C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程 D．燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用 （2）某同学用吸管吹出一球形肥皂泡。开始时，气体在口腔中的温度为37℃，压强为1.1个标准大气压；吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃．求： ①肥皂泡吹成后，比较肥皂泡内、外压强的大小，并简要说明理由； ②肥皂泡内、外压强差别不大，均近似等于1个标准大气压。试估算肥皂泡内的气体分子个数； ③肥皂泡内压强近似等于1个标准大气压。求这部分气体在口腔内的体积。 【解答】解：（1）A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大，因此对外做功，故A正确； B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大，故B错误； C、燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程，故C正确； D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能，能量耗散了，很难再被利用，故D错误。 故选AC。 （2）①肥皂泡内气体的压强大于外部大气压强。原因是把肥皂泡的表面张力使肥皂泡表 面具有收缩的趋势。 ②肥皂泡内气体的物质的量为： 分子数（个） ③T1＝（273+37）K＝310K T2＝273K 由理想气体状态方程得： 故答案为：（1）AC； （2）①肥皂泡内气体的压强大于外部大气压强。原因是把肥皂泡的表面张力使肥皂泡表 面具有收缩的趋势； ②肥皂泡内气体的物质的量为0.022mol；分子数为1.32×1022个； ③这部分气体在口腔内的体积为0.52L。 五．热力学第三定律的表述和应用（共7小题） 33．如图所示为冰箱工作原理示意图。制冷剂在蒸发器中汽化吸收冰箱内的热量，经过冷凝器时液化，放出热量到冰箱外。下列选项正确的是（　　） A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．冰箱的工作原理违背热力学第一定律 C．冰箱的工作原理违背热力学第二定律 D．冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能 【答案】D 【解答】解：AD.根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能故A错误，D正确； BC：电冰箱的工作原理并不违背热力学第一定律和热力学第二定律，因为冰箱消耗了电能，有其他影响，故BC错误。 故选：D。 34．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．能量耗散过程中能量不守恒 B．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性 C．在一定条件下物体的温度可达0 K D．吸收热量的物体，其内能不一定增大 E．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化 【答案】BDE 【解答】解：AB、能量守恒定律是普遍规律，能量耗散过程中能量也是守恒的，从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性，故A错，B对； C、0 K是低温的极限，任何物体的温度只能接近0 K而不能达到，故C错； D、根据热力学第一定律，吸收热量的物体，其内能不一定增大，内能的改变取决于做功和热传递两个方面，故D对； E、由热力学第二定律知E对。 故选：BDE。 35．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．随着高科技的不断发展，绝对零度是可以达到的 B．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 C．从单一热源吸取热量，并使之全部变成有用的机械功是不可能的 D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体 【答案】BD 【解答】解：A、绝对零度是永远也达不到的，只能趋近，故A错误； B、由热力学第二定律的微观意义可知，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故B正确； C、根据热力学第二定律的表述可知，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，故C错误； D、根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故D正确。 故选：BD。 36．（多选）下列说法正确的是（　　） A．两个分子间的距离r存在某一值r0（平衡位置处），当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时，分子间斥力小于引力 B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动 C．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度 E．对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少 【答案】BDE 【解答】解：A、两分子之间的距离大于r0，分子间的引力大于斥力，故分子力表现为引力；当分子间距小于r0时，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，故A错误； B、布朗运动不是液体分子的运动而是固体小颗粒的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动，故B正确； C、用手捏面包，面包体积会缩小，不是因为分子之间有间隙，而是因为面包中存在气体，故C错误； D、绝对零度无法达到，随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度，故D正确； E、对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位体积内的分子数减少，所以单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少，故E正确。 故选：BDE。 37．（1）在研究性学习的过程中，针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的 　D　 A．某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路，利用电磁感应激起电流后，由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光 B．发明一种制冷设备，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，成为新能源 D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 （2）如图所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2，且空气柱的高度增加了Δl，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0，问：此过程中被封闭气体的内能变化了多少？ 【解答】解：（1）A、电磁感应激起电流后产生电能，由于灯泡也有电阻，要消耗电能，所以不可能使灯泡一直发光．故A错误． B、根据热力学第三定律得知，绝对零度只能接近，不可能达到，更不可能使温度降至绝对零度以下． C、根据热力学第二定律分析可知，能量出现耗散，不可能使耗散的能量成为新能源．故C错误． D、将房屋顶盖上太阳能板，直接用太阳能来解决照明和热水问题，符合能量守恒定律，实际中确有应用．故D正确． 故选D （2）汽缸内封闭气体的压强为P＝P0，可知，汽缸内的空气温度从T1升高到T2过程中，封闭气体发生等压变化． 在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体做负功，功大小为W＝﹣（mg+P0S）ΔL 则根据热力学第一定律ΔE＝W+Q得，气体内能的变化为ΔE＝﹣（mg+P0S）ΔL+Q 故答案为：（1）D；（2）气体内能的变化为ΔE＝﹣（mg+P0S）ΔL+Q． 38．（1）下列说法正确的是（仅有一个正确选项） 　D　 A．两个接触在一起的固体间不可能发生扩散现象 B．布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子运动 C．温度相同的物体的分子平均速率相同 D．无论今后科技发展到什么程度，都不可能达到绝对零度 （2）气缸长为L＝1m，固定在水平面上，气缸中有横截面积S＝100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为t＝27℃，大气压为Pa时，气柱长度为l＝0.9m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计．问： ①如果温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸右端口，此时水平拉力F的大小？ ②如果气缸内气体温度升高，使活塞移至气缸右端口时，气体温度为多少摄氏度？ 【解答】解：（1）A、固体的分子也在不停地做无规则运动，同时固体的分子之间也存在间隙，所以扩散现象不仅发生在气体和液体之间，固体之间也会发生扩散现象．故A错误 B、布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子运动，故B错误 C、温度是分子平均动能的标志，温度相同说明分子的平均动能相等，而不是速率相等．故C错误 D、无论今后科技发展到什么程度，都不可能达到绝对零度，故D正确 故选D． （2）①设活塞到达气缸右端口时，封闭气体的压强为p1， 由题，封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得： p0lS＝p1LS 解得：p1Pa＝9×104Pa 又对活塞平衡得：p1S＝p0S﹣F 联立解得：F＝（p0﹣p1）S＝（1×105﹣9×104）×100×10﹣4N＝100N ②气缸内气体温度缓慢升高，封闭气体发生等压变化， 根据盖•吕萨克定律得： 解得：t′＝60℃ 故答案为：（1）D （2）①如果温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸右端口，此时水平拉力F的大小是100N； ②如果气缸内气体温度缓慢升高，使活塞移至气缸右端口时，气体温度为60℃． 39．物理3﹣3模块 （1）下列说法中正确的是 　C　 A．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小 B．布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 （2）如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定缧栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g， （1）求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强； （2＞设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量：Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）． 【解答】解：（1）A、当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都变小．故A错误． B、布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是由于液体分子规则的碰撞造成的，则布朗运动反映了液体中分子的无规则运动．故B错误． C、气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞，对器壁形成持续的压力而产生的．故C正确． D、根据热力学第三定律得知，绝对零度只能接近，不能达到．故D错误． 故选C （2）①设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡： P0S+mg＝PS 解得 p＝p0 ②由于气体的温度不变，则内能的变化ΔE＝0 由热力学第一定律ΔE＝W+Q 可得放热：Q＝（P0S+mg）h 答：（1）C （2）①体的压强p＝p0 ②整个过程中通过缸壁传递的热量Q＝（P0S+mg）h设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$