热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律 练习-2025--2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第三章 热力学定律 考查范围：热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，根据焦耳的这两个实验，可得出的结论是( ) A.系统状态的改变只能通过传热来实现 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 2.关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是( ) A.物体吸收热量时内能增加，温度一定升高 B.在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能 C.用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高 D.人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 3.如图为利用钨锅炼铁的场景.若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是( ) A.热传递的过程中，铁从钨锅吸收热量 B.达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低 C.达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量 D.达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量 4.关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是( ) A.系统的温度改变时，其内能必定改变 B.系统对外做功，其内能不一定改变；系统向外传递热量，其内能不一定改变 C.对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变 D.若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 5.孔明灯俗称许愿灯、祈天灯.在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的空气受热膨胀，放手后，整个灯冉冉升起，当底部的煤油烧完后又会自动下降.关于孔明灯，下列说法正确的是( ) A.点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空 B.点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大 C.点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大 D.点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变 6.根据热力学定律，下列说法正确的是( ) A.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 B.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 C.科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机 D.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100% 7.如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，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.在封闭绝热的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低 C.电冰箱的工作原理不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 8.关于永动机，下列说法正确的是( ) A.随着科技的不断发展，永动机是可以制成的 B.第一类永动机违反了热力学第二定律 C.第二类永动机违反了热力学第二定律 D.永动机指的是在摩擦力趋于零的条件下一直运动的机器，它不需要对外做功 9.某汽车品牌新一代发动机热效率再次突破，最高达46.03%，百公里油耗4 L.发动机热效率是指发动机在工作过程中能够转化成的有用功与总热量的比值.下列关于热现象的说法，正确的是( ) A.通过技术进步，发动机的热效率可以达到100% B.根据能量守恒定律，可以把汽油燃烧释放的能量重新收集变为机械能，而不引起其他变化 C.不可能把汽油燃烧释放的热量全部用来做功，而不引起其他变化 D.汽车刹车时不能把动能全部转化为内能 10.下列关于能量的说法正确的是( ) A.能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能全部收集起来重新利用 B.在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 C.科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是可逆的 D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 11.（多选）下列说法正确的是( ) A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动 B.热传递的自然过程是大量分子从无序运动状态向有序运动状态转化的过程 C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程 D.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 12.（多选）如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线ac过原点.下列说法正确的是( ) A.气体在状态c的压强等于在状态a的压强 B.在的过程中，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 C.在的过程中，气体在单位时间内撞击单位面积容器壁的平均次数增加 D.在的过程中气体对外做功，故内能减少 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（15分）一定质量的理想气体经历acb过程时吸热500 J.则经历acbda过程时，吸收的热量是多少？ 14.（25分）如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管，细管右侧与外界连通（管内气体的体积忽略不计）.初始时，封闭气体温度为T，活塞到汽缸底部的距离为，细管内两侧水银柱存在高度差.已知水银密度为ρ，大气压强为，汽缸横截面积为S，重力加速度为g. （1）求U形细管内两侧水银柱的高度差； （2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降，求此时气体的温度； （3）在（2）的加热过程中，若气体内能增量为，求气体吸收的热量. 1.答案：C参考答案 解析：焦耳通过多次实验，最后得到的结论是：在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，C正确. 2.答案：B 解析：晶体熔化过程中，吸收热量，内能增加，但温度不变，故A错误；汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能，使汽油和空气混合物的内能增加，温度升高，故B正确；用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，故C错误；热量是过程量，只能说吸收或放出多少热量，不能说含有多少热量，故D错误. 3.答案：A 解析：由于起始时铁的温度比钨锅的温度低，故在热传递的过程中，铁从钨锅吸收热量，故A正确；达到热平衡时，钨锅的温度和铁的温度相同，故B错误；达到热平衡时，根据能量守恒定律可知，钨锅内能的减少量等于铁内能的增加量，故C、D错误. 4.答案：B 解析：一定质量的系统，其内能由温度和体积等因素共同决定，系统的温度改变时，其内能不一定改变，故A错误；系统对外做功的同时如果从外界吸收热量或者同时有别的系统还对它做功，那么系统的内能就不一定改变，系统向外传递热量的时候，如果系统同时吸热或者别的系统对它做功，那么系统的内能也不一定改变，故B正确，C错误；若系统与外界不发生热交换，系统对外界做功或者外界对系统做功，可以改变系统的内能，故D错误. 5.答案：C 解析：孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点燃后，灯内空气受热体积膨胀，因而灯内空气的密度变小，孔明灯重力减小，而浮力不变，从而升空，A错误；点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因此内能的变化不能确定，B错误；点燃后升空过程中，由于灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子间的平均撞击力增大，C正确；点燃后升空过程中，灯底部冷空气向上的压力大于灯内热空气向下的压力，因此灯内气体的压强减小，D错误. 6.答案：D 解析：热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功，热量可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱，故A错误；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，但是会引起其他变化，故B错误；不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，即不可能制造出单一热源的热机，故C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到100%，故D正确. 7.答案：C 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，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助，此过程消耗电能，故A错误；电冰箱工作时消耗电能，房间的总热量会增加，房间温度会升高，故B错误；电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和热力学第二定律，故C正确，D错误。 8.答案：C 解析：第一类永动机指不需要外界输入能量，能够不断向外输出能量的机器，它违反了能量守恒定律，是不可能制成的，B错误；第二类永动机指从单一热源吸收热量全部用来对外做功，不产生其他影响的机器，它违反了热力学第二定律，也是不可能制成的，C正确；无论是哪种永动机，要么违反能量守恒定律，要么违反热力学第二定律，因此都是不可能制成的，A错误；无论哪种永动机都需要对外做功，D错误. 9.答案：C 解析：根据热力学第二定律，发动机效率不能达到100%，A错误；由热力学第二定律的表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，可知不可能把汽油燃烧释放的热量全部用来做功，而不引起其他变化，B错误，C正确；机械能可以全部转化为内能，因此汽车刹车时能把动能全部转化为内能，D错误. 10.答案：B 解析：能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能的一部分收集起来重新利用，但不能全部收集起来重新利用，A错误；在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的，B正确；科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，C错误；各种能量在不转化时是守恒的，在转化时也是守恒的，D错误. 11.答案：CD 解析：大量分子无规则的热运动不能够自动转变为有序运动，故A错误；热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，故B错误，C正确；根据热力学第二定律可知，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D正确. 12.答案：AC 解析：由题可知ac过原点，则Oc为等压线，即气体在状态c的压强等于在状态a的压强，故A正确；在的过程中，气体体积不变，温度升高，所以，根据热力学第一定律，可知，所以在的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故B错误；在的过程中，由查理定律可得气体温度升高，压强增大，故气体在单位时间内撞击单位面积容器壁的平均次数增加，故C正确；在的过程中，气体体积增大，对外做功，但温度不变，故内能不变，故D错误. 13.答案：-700 J 解析：由题图可知，，结合理想气体状态方程可知，即acb过程气体初、末内能相同， 由热力学第一定律有， 可知acb过程外界对气体做功为， 同理可得bda过程气体内能变化量也为零，有， 其中，则， 因此经历acbda过程吸收的热量为. 14.答案：（1） （2） （3） 解析：（1）设封闭气体的压强为p，对活塞受力分析可得，解得，又因为，联立解得U形细管内两侧水银柱的高度差为. （2）加热过程中气体发生等压变化，则，解得此时气体的温度为. （3）此加热过程中，气体对外做功为， 根据热力学第一定律得， 可得气体吸收的热量为. $