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章末測評驗收卷(三)　熱力學定律　(滿分：100分)
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。)
1.關于內能，下列說法正確的是(　　)
兩物體質量和溫度都相同，則內能也相同
物體吸收熱量，內能一定增加
功可以全部轉化為熱，熱不可以全部轉化為功
熱量自發地從高溫物體傳遞到低溫物體的過程是不可逆的
2.根據你學過的熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是(　　)
機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能
凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體
盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293 ℃
第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發展，第二類永動機可以制造出來
3.一個帶活塞的汽缸內盛有一定量的氣體，若此氣體的溫度隨其內能的增大而升高，則(　　)
將熱量傳給氣體，其溫度必升高
壓縮氣體，其溫度必升高
壓縮氣體，同時氣體向外界放熱，其溫度必不變
壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體，其溫度必升高
4.如圖所示，汽缸內用活塞封閉了一定質量的理想氣體，汽缸和活塞是絕熱的，汽缸固定不動，一條細線左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后吊著一個裝沙的小桶，開始時活塞靜止，某時刻開始小桶中的沙緩慢漏出的過程中，不計活塞與汽缸的摩擦，則下列說法正確的是(　　)
汽缸內的活塞向右運動 汽缸內氣體的內能變小
汽缸內氣體的壓強減小 汽缸內氣體的分子平均動能變大
5.如圖所示，汽缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞通過定滑輪與一重物相連并處于靜止狀態，此時活塞到缸口的距離h＝0.2 m，活塞面積S＝10 cm2，封閉氣體的壓強p＝5×104 Pa。現通過電熱絲對缸內氣體加熱，使活塞緩慢上升直至缸口。在此過程中封閉氣體吸收了Q＝60 J的熱量，假設汽缸壁和活塞都是絕熱的，活塞質量及一切摩擦力不計，則在此過程中氣體內能的增加量為(　　)
70 J 60 J 50 J 10 J
6.在大號“可樂瓶”中注入半瓶水，在一個小氣球中放入幾枚硬幣并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢能)，將其裝入“可樂瓶”中。通過在水中放鹽改變水的密度后，使氣球恰好懸浮于水中，并擰緊瓶蓋。設初始時瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相同。當用手擠壓“可樂瓶”的上半部分時，下列說法正確的是(　　)
快速擠壓時，瓶內氣體壓強變大
快速擠壓時，瓶內氣體溫度不變
快速擠壓時，瓶內氣體體積不變
緩慢擠壓時，氣球上升
7.如圖所示，一定質量的理想氣體，從狀態A經絕熱過程A→B，等容過程B→C，等溫過程C→A，又回到狀態A，則(　　)
A→B過程氣體體積增大，內能減小
B→C過程內能增加，可能外界對氣體做了功
氣體在B狀態的溫度高于在A狀態的溫度
C→A為等溫變化，內能不變，所以此過程氣體既不吸熱也不放熱
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。)
8.如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個過程中(　　)
小朋友的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變
因為能量是守恒的，小朋友的機械能大小不變
該過程中產生的內能可以讓小朋友再運動到滑梯頂端，而不產生其他影響
由于摩擦，小朋友滑過的滑梯溫度升高，分子的平均動能增大，但不是其中每一個分子的動能都增大
9.如圖所示，A、B是兩個完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內，A、B兩球用同一種材料制成，當溫度稍微升高時，球的體積會明顯變大，如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，仍浸沒在液體中，深度相同，則(　　)
A球吸收的熱量較多 B球吸收的熱量較多
A球對外做功多 B球對外做功多
10.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后再回到狀態A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C為等壓過程，D→A為等容過程。關于該循環過程，下列說法正確的是(　　)
A→B過程中，氣體放出熱量
C→D過程中，氣體放出熱量
B→C過程中，氣體分子的平均動能減小
D→A過程中，氣體內能減少
三、非選擇題(本題共4小題，共54分。)
11.(10分)一汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，p－V圖像如圖所示，當該系統從狀態a沿過程a→c→b到達狀態b時，有335 J的熱量傳入系統，系統對外界做功126 J。
(1)(4分)若沿a→d→b過程，系統對外做功42 J，則有多少熱量傳入系統？
(2)(4分)若系統由狀態b沿曲線過程返回狀態a時，外界對系統做功84 J，則系統是吸熱還是放熱？熱量傳遞是多少？
12.(14分)如圖所示，質量為M的汽缸內封有空氣(質量很小，可看作理想氣體)，當活塞上系一細繩將汽缸豎直懸在空中保持靜止時(如圖甲)，汽缸內氣柱長為2L0，現將汽缸和活塞緩慢橫放到水平桌面上(如圖乙)?；钊推字g的摩擦可忽略且保持不漏氣，大氣壓強為p0，活塞橫截面積為S，缸內氣體溫度保持不變，整個裝置處于常溫常壓環境中，重力加速度為g。
(1)(5分)水平橫放后，汽缸內氣柱的長度為多少？
(2)(5分)從豎直懸掛到水平橫放的過程中，外界對氣體做功為W，則缸內空氣是吸熱還是放熱？交換的熱量是多少？
13.(14分)小明同學制作了一個簡易氣溫計：在一個飲料瓶中插入一根透明吸管，將接口處用蠟密封，在吸管內引入一小段油柱(長度可以忽略)，將飲料瓶水平放置，如圖所示。已知吸管內部粗細均勻，該飲料瓶內密封氣體的體積為400 cm3，吸管橫截面積為0.4 cm2，吸管的有效長度為45 cm，溫度計能測出的最低溫度為7 ℃。
(1)(6分)求溫度計能測出的最高溫度；
(2)(6分)假設油柱從瓶口處緩慢移動到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收4 J熱量，則在這一過程中該氣體的內能如何變化，變化了多少(已知大氣壓強p0＝1×105 Pa)？
14.(16分)如圖所示，一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1＝750 cm3的左右兩部分。面積為S＝100 cm2的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側為真空，右側中一定質量的理想氣體處于溫度T1＝300 K、壓強p1＝2.04×105 Pa的狀態1。抽取隔板A，右側中的氣體就會擴散到左側中，最終達到狀態2。然后解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，使氣體達到溫度T3＝350 K的狀態3，氣體內能增加ΔU＝63.8 J。已知大氣壓強p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不計。
(1)(4分)氣體從狀態1到狀態2是________(2分)(選填“可逆”或“不可逆”)過程，分子平均動能________(2分)(選填“增大”“減小”或“不變”)；
(2)(4分)求水平恒力F的大??；
(3)(6分)求電阻絲C放出的熱量Q。
章末測評驗收卷(三)　熱力學定律
1.D　[兩物體的質量、溫度均相等，它們的內能不一定相同，內能還與物體體積、物態有關，故A錯誤；物體吸收熱量后，可能對外做功，內能不一定增加，故B錯誤；功可以全部轉化為熱，熱在引起外界變化的情況下也可以全部轉化為功，故C錯誤；根據熱力學第二定律知，熱量能夠自發地從高溫物體傳遞到低溫物體，不能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體，故D正確。]
2.A　[機械能可以全部轉化為內能，而內能在引起其他變化時也可以全部轉化為機械能，A正確；凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量可以自發地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293 ℃，只能無限接近－273.15 ℃，C錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤。]
3.D　[由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，當壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體時，其內能增加，溫度必升高，D正確；若壓縮氣體的同時氣體向外界放熱，內能增加或減少的情況無法確定，溫度變化情況也無法確定，C錯誤；傳熱和做功均能改變內能，只考慮W或Q不能確定內能變化情況，A、B錯誤。]
4.D　[沙從小桶中不斷流出，則繩對活塞的拉力變小，而大氣壓強p0不變，對活塞受力分析可知活塞受到的合力向左，故活塞將向左移動，A錯誤；活塞左移則氣體體積V減小，外界對氣體做功，W＞0，由于汽缸和活塞絕熱，則氣體與外界沒有熱量交換，即Q＝0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，汽缸內氣體的內能增大，溫度升高，則汽缸內氣體分子的平均動能變大，由理想氣體狀態方程＝C可知氣體壓強增大，B、C錯誤，D正確。]
5.C　[活塞移動過程中，外界對汽缸內氣體做的功為W＝－Fs＝－pSh＝－10 J，根據熱力學第一定律有ΔU＝Q＋W＝60 J－10 J＝50 J，故C正確。]
6.A　[快速擠壓氣體時，外界對它做功，W＞0，來不及與外界熱交換，Q＝0，由ΔU＝Q＋W知，內能增大，溫度上升，體積變小，瓶內壓強變大，則A正確，B、C錯誤；緩慢擠壓時，溫度不變，體積變小，瓶內壓強變大，對氣球內的氣體來說，壓強也增大，溫度不變，體積必然減小，則重力mg大于浮力ρgV氣球，氣球下降，則D錯誤。]
7.A　[A→B為絕熱過程，氣體壓強減小，體積增大，氣體對外界做功，不發生熱量交換，由熱力學第一定律可知，氣體內能減小，故選項A正確；B→C過程氣體等容變化，壓強增大，外界對氣體不做功，由查理定律可知，氣體溫度升高，內能增加，故選項B錯誤；C→A過程為等溫變化，TA＝TC，而TB＜TC，故TB＜TA，選項C錯誤；C→A為等溫變化，氣體內能不變，但體積減小，外界對氣體做功，W＞0，由熱力學第一定律可知，C→A為放熱過程，故選項D錯誤。]
8.AD　[小朋友沿滑梯勻速下滑的過程中，動能不變，重力勢能減小，故機械能減小，減小的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變，選項A正確，B錯誤；根據熱力學第二定律知，該過程中產生的內能不可以讓小朋友再運動到滑梯頂端，而不產生其他影響，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能越大，但不是每一個分子的動能都增大，選項D正確。]
9.BD　[水和水銀的初溫相同(兩球的初溫相同)，當兩液體溫度同時緩緩地升高同一值，二者的末溫相同，所以內能變化相同，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，吸收的熱量除了使內能增加相同的量外還要克服液體的壓力做功，由于水銀的密度比水的密度大，B球對外做功多，所以B球吸收的熱量較多，故B、D正確。]
10.AD　[因為A→B為等溫過程，壓強變大，體積變小，故外界對氣體做功，溫度不變，則內能不變，根據熱力學第一定律可知，氣體一定放出熱量，故A正確；C→D為等溫過程，壓強減小，體積增大，則氣體對外做功，溫度不變，則內能不變，根據熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，故B錯誤；因為B→C為等壓過程，由于體積增大，由蓋－呂薩克定律可知，氣體溫度升高，故氣體分子的平均動能增大，故C錯誤；D→A為等容過程，由于壓強減小，由查理定律可知，溫度降低，則內能減少，故D正確。]
11.(1)251 J　(2)放熱　293 J
解析　(1)沿a→c→b過程，由熱力學第一定律有
ΔU＝Q＋W＝335 J－126 J＝209 J
沿a→d→b過程，由熱力學第一定律有ΔU＝Q′＋W′
解得Q′＝ΔU－W′＝209 J－(－42)J＝251 J
即有251 J的熱量傳入系統。
(2)因為由a→b，ΔU＝209 J
所以由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J
由熱力學第一定律有ΔU′＝Q″＋W″
解得Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293 J
負號說明系統放出熱量。
12.(1)2L0　(2)放熱　W
解析　(1)汽缸懸在空中時，設汽缸內氣體的壓強為p1，對汽缸，由平衡條件得Mg＋p1S＝p0S
解得p1＝p0－
汽缸內氣體初狀態(懸空)的體積V1＝2L0S，氣體末狀態(橫放)的壓強p2＝p0，設末狀態氣柱的長度為L，氣體溫度不變，由玻意耳定律有
p1V1＝p0LS
解得L＝2L0。
(2)一定質量的理想氣體的內能由溫度決定，氣體溫度不變，內能不變，即ΔU＝0，氣體體積減小，外界對氣體做功，即W>0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q＝ΔU－W＝－W<0，則氣體放出熱量，放出的熱量為W。
13.(1)19.6 ℃　(2)內能增加　2.2 J
解析　(1)由題意分析可知瓶內氣體做等壓變化，由蓋－呂薩克定律可知，溫度降低瓶內氣體體積減小，故最低溫度為7 ℃時，油柱剛好處在瓶口位置，此時飲料瓶內密封氣體的體積為V1，當油柱在吸管口處時，溫度最高為T2，此時飲料瓶內密封氣體的體積為
V2＝400 cm3＋0.4×45 cm3＝418 cm3
由題意可知V1＝400 cm3，T1＝(273＋7)K
由蓋－呂薩克定律有＝
解得T2＝292.6 K
故溫度計能測出的最高溫度為(292.6－273)℃＝19.6 ℃
(2)氣體對外做功，則W＝－p0ΔV＝－1.8 J
氣體從外界吸收4 J熱量，則Q＝4 J
根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W
內能增加量為ΔU＝2.2 J
14.(1)不可逆　不變　(2)10 N　(3)89.3 J
解析　(1)根據熱力學第二定律可知，氣體從狀態1到狀態2是不可逆過程，由于隔板A的左側為真空，可知氣體從狀態1到狀態2，氣體不做功，又沒有發生傳熱，所以氣體的內能不變，氣體的溫度不變，分子平均動能不變。
(2)氣體從狀態1到狀態2發生等溫變化，則有p1V1＝p2·2V1
解得狀態2氣體的壓強為p2＝＝1.02×105 Pa
解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，以活塞B為研究對象，根據受力平衡可得p2S＝p0S＋F
解得F＝(p2－p0)S＝(1.02×105－1.01×105)×100×10－4 N＝10 N。
(3)當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，使氣體達到溫度T3＝350 K的狀態3，可知氣體做等壓變化，則有＝
可得狀態3氣體的體積為
V3＝·2V1＝×2×750 cm3＝1 750 cm3
該過程外界對氣體做的功為W＝－p2ΔV＝－p2(V3－2V1)
＝－1.02×105×(1 750－2×750)×10－6 J＝－25.5 J
根據熱力學第一定律可得ΔU＝Q′＋W
解得氣體吸收的熱量為Q′＝ΔU－W＝63.8 J－(－25.5 J)＝89.3 J
可知電阻絲C放出的熱量為Q＝Q′＝89.3 J。(共30張PPT)
章末測評驗收卷(三)
(時間：75分鐘　滿分：100分)
第三章　熱力學定律
D
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。)
1.關于內能，下列說法正確的是(　　)
A.兩物體質量和溫度都相同，則內能也相同
B.物體吸收熱量，內能一定增加
C.功可以全部轉化為熱，熱不可以全部轉化為功
D.熱量自發地從高溫物體傳遞到低溫物體的過程是不可逆的
解析　兩物體的質量、溫度均相等，它們的內能不一定相同，內能還與物體體積、物態有關，故A錯誤；物體吸收熱量后，可能對外做功，內能不一定增加，故B錯誤；功可以全部轉化為熱，熱在引起外界變化的情況下也可以全部轉化為功，故C錯誤；根據熱力學第二定律知，熱量能夠自發地從高溫物體傳遞到低溫物體，不能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體，故D正確。
A
2.根據你學過的熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是(　　)
A.機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能
B.凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體
C.盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293 ℃
D.第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發展，第二類永動機可以制造出來
解析　機械能可以全部轉化為內能，而內能在引起其他變化時也可以全部轉化為機械能，A正確；凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量可以自發地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293 ℃，只能無限接近－273.15 ℃，C錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤。
D
3.一個帶活塞的汽缸內盛有一定量的氣體，若此氣體的溫度隨其內能的增大而升高，則(　　)
A.將熱量傳給氣體，其溫度必升高
B.壓縮氣體，其溫度必升高
C.壓縮氣體，同時氣體向外界放熱，其溫度必不變
D.壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體，其溫度必升高
解析　由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，當壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體時，其內能增加，溫度必升高，D正確；若壓縮氣體的同時氣體向外界放熱，內能增加或減少的情況無法確定，溫度變化情況也無法確定，C錯誤；傳熱和做功均能改變內能，只考慮W或Q不能確定內能變化情況，A、B錯誤。
D
4.如圖所示，汽缸內用活塞封閉了一定質量的理想氣體，汽缸和活塞是絕熱的，汽缸固定不動，一條細線左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后吊著一個裝沙的小桶，開始時活塞靜止，某時刻開始小桶中的沙緩慢漏出的過程中，不計活塞與汽缸的摩擦，則下列說法正確的是(　　)
A.汽缸內的活塞向右運動
B.汽缸內氣體的內能變小
C.汽缸內氣體的壓強減小
D.汽缸內氣體的分子平均動能變大
C
5.如圖所示，汽缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞通過定滑輪與一重物相連并處于靜止狀態，此時活塞到缸口的距離h＝0.2 m，活塞面積S＝10 cm2，封閉氣體的壓強p＝5×104 Pa。現通過電熱絲對缸內氣體加熱，使活塞緩慢上升直至缸口。在此過程中封閉氣體吸收了Q＝60 J的熱量，假設汽缸壁和活塞都是絕熱的，活塞質量及一切摩擦力不計，則在此過程中氣體內能的增加量為(　　)
A.70 J B.60 J C.50 J D.10 J
解析　活塞移動過程中，外界對汽缸內氣體做的功為W＝－Fs＝－pSh＝－10 J，根據熱力學第一定律有ΔU＝Q＋W＝60 J－10 J＝50 J，故C正確。
A
6.在大號“可樂瓶”中注入半瓶水，在一個小氣球中放入幾枚硬幣并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢能)，將其裝入“可樂瓶”中。通過在水中放鹽改變水的密度后，使氣球恰好懸浮于水中，并擰緊瓶蓋。設初始時瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相同。當用手擠壓“可樂瓶”的上半部分時，下列說法正確的是(　　)
A.快速擠壓時，瓶內氣體壓強變大
B.快速擠壓時，瓶內氣體溫度不變
C.快速擠壓時，瓶內氣體體積不變
D.緩慢擠壓時，氣球上升
解析　快速擠壓氣體時，外界對它做功，W＞0，來不及與外界熱交換，Q＝0，由ΔU＝Q＋W知，內能增大，溫度上升，體積變小，瓶內壓強變大，則A正確，B、C錯誤；緩慢擠壓時，溫度不變，體積變小，瓶內壓強變大，對氣球內的氣體來說，壓強也增大，溫度不變，體積必然減小，則重力mg大于浮力ρgV氣球，氣球下降，則D錯誤。
A
7.如圖所示，一定質量的理想氣體，從狀態A經絕熱過程A→B，等容過程B→C，等溫過程C→A，又回到狀態A，則(　　)
A.A→B過程氣體體積增大，內能減小
B.B→C過程內能增加，可能外界對氣體做了功
C.氣體在B狀態的溫度高于在A狀態的溫度
D.C→A為等溫變化，內能不變，所以此過程氣體既不吸熱也不放熱
解析　A→B為絕熱過程，氣體壓強減小，體積增大，氣體對外界做功，不發生熱量交換，由熱力學第一定律可知，氣體內能減小，故選項A正確；B→C過程氣體等容變化，壓強增大，外界對氣體不做功，由查理定律可知，氣體溫度升高，內能增加，故選項B錯誤；C→A過程為等溫變化，TA＝TC，而TB＜TC，故TB＜TA，選項C錯誤；C→A為等溫變化，氣體內能不變，但體積減小，外界對氣體做功，W＞0，由熱力學第一定律可知，C→A為放熱過程，故選項D錯誤。
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二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。)
8.如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個過程中(　　)
A.小朋友的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變
B.因為能量是守恒的，小朋友的機械能大小不變
C.該過程中產生的內能可以讓小朋友再運動到滑梯頂端，而不產生其他影響
D.由于摩擦，小朋友滑過的滑梯溫度升高，分子的平均動能增大，但不是其中每一個分子的動能都增大
解析　小朋友沿滑梯勻速下滑的過程中，動能不變，重力勢能減小，故機械能減小，減小的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變，選項A正確，B錯誤；根據熱力學第二定律知，該過程中產生的內能不可以讓小朋友再運動到滑梯頂端，而不產生其他影響，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能越大，但不是每一個分子的動能都增大，選項D正確。
BD
9.如圖所示，A、B是兩個完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內，A、B兩球用同一種材料制成，當溫度稍微升高時，球的體積會明顯變大，如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，仍浸沒在液體中，深度相同，則(　　)
A.A球吸收的熱量較多
B.B球吸收的熱量較多
C.A球對外做功多
D.B球對外做功多
解析　水和水銀的初溫相同(兩球的初溫相同)，當兩液體溫度同時緩緩地升高同一值，二者的末溫相同，所以內能變化相同，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，吸收的熱量除了使內能增加相同的量外還要克服液體的壓力做功，由于水銀的密度比水的密度大，B球對外做功多，所以B球吸收的熱量較多，故B、D正確。
10.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后再回到狀態A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C為等壓過程，D→A為等容過程。關于該循環過程，下列說法正確的是(　　)
A.A→B過程中，氣體放出熱量
B.C→D過程中，氣體放出熱量
C.B→C過程中，氣體分子的平均動能減小
D.D→A過程中，氣體內能減少
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解析　因為A→B為等溫過程，壓強變大，體積變小，故外界對氣體做功，溫度不變，則內能不變，根據熱力學第一定律可知，氣體一定放出熱量，故A正確；C→D為等溫過程，壓強減小，體積增大，則氣體對外做功，溫度不變，則內能不變，根據熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，故B錯誤；因為B→C為等壓過程，由于體積增大，由蓋－呂薩克定律可知，氣體溫度升高，故氣體分子的平均動能增大，故C錯誤；D→A為等容過程，由于壓強減小，由查理定律可知，溫度降低，則內能減少，故D正確。
三、非選擇題(本題共4小題，共54分。)
11.(10分)一汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，p－V圖像如圖所示，當該系統從狀態a沿過程a→c→b到達狀態b時，有335 J的熱量傳入系統，系統對外界做功126 J。
(1)若沿a→d→b過程，系統對外做功42 J，則有多少熱量傳入系統？
(2)若系統由狀態b沿曲線過程返回狀態a時，外界對系統做功84 J，則系統是吸熱還是放熱？熱量傳遞是多少？
答案　(1)251 J　(2)放熱　293 J
解析　(1)沿a→c→b過程，由熱力學第一定律有
ΔU＝Q＋W＝335 J－126 J＝209 J
沿a→d→b過程，由熱力學第一定律有ΔU＝Q′＋W′
解得Q′＝ΔU－W′＝209 J－(－42)J＝251 J
即有251 J的熱量傳入系統。
(2)因為由a→b，ΔU＝209 J
所以由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J
由熱力學第一定律有ΔU′＝Q″＋W″
解得Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293 J
負號說明系統放出熱量。
12.(14分)如圖所示，質量為M的汽缸內封有空氣(質量很小，可看作理想氣體)，當活塞上系一細繩將汽缸豎直懸在空中保持靜止時(如圖甲)，汽缸內氣柱長為2L0，現將汽缸和活塞緩慢橫放到水平桌面上(如圖乙)。活塞和汽缸之間的摩擦可忽略且保持不漏氣，大氣壓強為p0，活塞橫截面積為S，缸內氣體溫度保持不變，整個裝置處于常溫常壓環境中，重力加速度為g。
(1)水平橫放后，汽缸內氣柱的長度為多少？
(2)從豎直懸掛到水平橫放的過程中，外界對氣體做功為W，則缸內空氣是吸熱還是放熱？交換的熱量是多少？
解析　(1)汽缸懸在空中時，設汽缸內氣體的壓強為p1，
對汽缸，由平衡條件得
Mg＋p1S＝p0S
汽缸內氣體初狀態(懸空)的體積V1＝2L0S，氣體末狀態(橫放)的壓強p2＝p0，
設末狀態氣柱的長度為L，氣體溫度不變，由玻意耳定律有p1V1＝p0LS
(2)一定質量的理想氣體的內能由溫度決定，氣體溫度不變，內能不變，
即ΔU＝0，氣體體積減小，外界對氣體做功，即W>0，
由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q＝ΔU－W＝－W<0，
則氣體放出熱量，放出的熱量為W。
13.(14分)小明同學制作了一個簡易氣溫計：在一個飲料瓶中插入一根透明吸管，將接口處用蠟密封，在吸管內引入一小段油柱(長度可以忽略)，將飲料瓶水平放置，如圖所示。已知吸管內部粗細均勻，該飲料瓶內密封氣體的體積為400 cm3，吸管橫截面積為0.4 cm2，吸管的有效長度為45 cm，溫度計能測出的最低溫度為7 ℃。
(1)求溫度計能測出的最高溫度；
(2)假設油柱從瓶口處緩慢移動到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收4 J熱量，則在這一過程中該氣體的內能如何變化，變化了多少(已知大氣壓強p0＝1×105 Pa)
答案　(1)19.6 ℃　(2)內能增加　2.2 J
解析　(1)由題意分析可知瓶內氣體做等壓變化，由蓋－呂薩克定律可知，溫度降低瓶內氣體體積減小，故最低溫度為7 ℃時，油柱剛好處在瓶口位置，此時飲料瓶內密封氣體的體積為V1，當油柱在吸管口處時，溫度最高為T2，此時飲料瓶內密封氣體的體積為V2＝400 cm3＋0.4×45 cm3＝418 cm3
由題意可知V1＝400 cm3，T1＝(273＋7)K
解得T2＝292.6 K
故溫度計能測出的最高溫度為(292.6－273)℃＝19.6 ℃
(2)氣體對外做功，則W＝－p0ΔV＝－1.8 J
氣體從外界吸收4 J熱量，則Q＝4 J
根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W
內能增加量為ΔU＝2.2 J
14.(16分)如圖所示，一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1＝750 cm3的左右兩部分。面積為S＝100 cm2的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側為真空，右側中一定質量的理想氣體處于溫度T1＝300 K、壓強p1＝2.04×105 Pa的狀態1。抽取隔板A，右側中的氣體就會擴散到左側中，最終達到狀態2。然后解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，使氣體達到溫度T3＝350 K的狀態3，氣體內能增加ΔU＝63.8 J。已知大氣壓強p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不計。
(1)氣體從狀態1到狀態2是________(選填“可逆”或“不可逆”)過程，分子平均動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)；
(2)求水平恒力F的大?。?br/>(3)求電阻絲C放出的熱量Q。
答案　(1)不可逆　不變　(2)10 N　(3)89.3 J
解析　(1)根據熱力學第二定律可知，氣體從狀態1到狀態2是不可逆過程，由于隔板A的左側為真空，可知氣體從狀態1到狀態2，氣體不做功，又沒有發生傳熱，所以氣體的內能不變，氣體的溫度不變，分子平均動能不變。
(2)氣體從狀態1到狀態2發生等溫變化，則有p1V1＝p2·2V1
解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，以活塞B為研究對象，
根據受力平衡可得p2S＝p0S＋F
解得F＝(p2－p0)S＝(1.02×105－1.01×105)×100×10－4 N＝10 N。
(3)當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，
使氣體達到溫度T3＝350 K的狀態3，可知氣體做等壓變化，
該過程外界對氣體做的功為
W＝－p2ΔV＝－p2(V3－2V1)＝－1.02×105×(1 750－2×750)×10－6 J＝－25.5 J
根據熱力學第一定律可得ΔU＝Q′＋W
解得氣體吸收的熱量為Q′＝ΔU－W＝63.8 J－(－25.5 J)＝89.3 J
可知電阻絲C放出的熱量為Q＝Q′＝89.3 J。

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