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第1讲 分子动理论 内能 热力学定律
A 对点训练——练熟基础学问
题组一 分子动理论、内能
1．(2022·广东卷，13)(单选)早晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽分散成的水珠．这一物理过程中，水分子间的 ( )．
A．引力消逝，斥力增大 B．斥力消逝，引力增大
C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大
解析 由于空气中水汽分散成水珠时水分子间距离减小，再依据分子力与分子间距离的关系可知，当分子间距离减小时斥力、引力同时增大，所以只有D项正确．
答案 D
2．(单选)关于布朗运动，以下说法正确的是 ( )．
A．布朗运动就是液体分子的集中现象
B．布朗运动就是固体小颗粒中分子的无规章运动，它说明分子永不停息地做无规章运动
C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规章运动，它是液体分子无规章运动的反映
D．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飘舞，这是尘埃在做布朗运动
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，而不是固体分子的运动，但它是液体分子无规章热运动的反映，B项错误，C项正确；集中现象是一种物质的分子进入另一种物质的过程，不是布朗运动，A项错误；能做布朗运动的颗粒格外小，用肉眼看不到，空中飘舞的尘埃颗粒要大得多，所以不是布朗运动，D项错误．
答案 C
3．(多选)如图1－4所示为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是
( )．
图1－4
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析
分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错误，B、C正确；在分子间距离r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误．
答案 BC
4．(单选)有阅历的柴油机修理师，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管四周，感知一下尾气的温度，就能推断这台柴油机是否节能．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，下列说法中正确的是 ( )．
A．尾气的温度高，内能大，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量多，效率低，节能
B．尾气的温度高，内能大，说明柴油机在做功时向低温热源排出的内能少，效率高，节能
C．尾气的温度低，内能小，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量少，效率高，节能
D．尾气的温度低，内能小，说明柴油机在做功时向低温热源排出的内能多，效率高，节能
解析 柴油在柴油机的气缸中燃烧，产生高温高压气体，燃料的化学能转变为气体的内能，高温高压气体推动活塞做功，气体的内能又转变为柴油机的机械能，燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．内能与温度有关，尾气的温度高，内能大，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量多，效率低，不节能，A、B错误；尾气的温度低，内能小，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量少，效率高，节能，C正确，D错误．
答案 C
题组二 热力学定律、热现象
5．(2021·山东理综，26(1))(单选)下列关于热现象的描述正确的一项是( )．
A．依据热力学定律，热机的效率可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式转变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规章的，大量分子的运动也是无规律的
解析 热机的效率不行能达到100%，A错误．做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，B错误．若两系统温度不同，内能将从高温物体传递到低温物体，则两系统未达到热平衡，C正确．大量分子的运动是具有统计规律的，D错误．
答案 C
6．(单选)关于热力学定律，下列说法正确的是 ( )．
A．在确定条件下物体的温度可以降到0 K
B．物体从单一热源吸取的热量可全部用于做功
C．吸取了热量的物体，其内能确定增加
D．压缩气体总能使气体的温度上升
解析 依据热力学第三定律可知，确定零度不行能达到，A错误；物体从外界吸取热量、对外做功，依据热力学第确定律可知内能可能增加、削减或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，气体可能向外界放热，内能可能削减、温度降低，D错误；物体从单一热源吸取的热量全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
答案 B
7．[2021·重庆卷，10(1)](单选)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时 ( )．
A．室内空气的压强比室外的小
B．室内空气分子的平均动能比室外的大
C．室内空气的密度比室外的大
D．室内空气对室外空气做了负功
解析 由于室内、外相通，内、外压强始终相等，A错误；温度是分子平均动能的标志，室内温度高，分子平均动能大，B正确；室内原有空气体积膨胀对外做功，密度减小，C、D错误．
答案 B
8．(单选)依据你所学热学的中的有关学问，推断下列说法中正确的是( )．
A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能
B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
D．第一类永动机违反能量守恒定律，其次类永动机不违反能量守恒定律，随着科技的进步和进展，其次类永动机可以制造出来
解析 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必需借助外界的挂念，B错误；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273 ℃，却永久不能达到，C错误；第一类永动机违反能量守恒定律，其次类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学其次定律，其次类永动机不行能制造出来，D错误．
答案 A
9．(单选)确定量的抱负气体在某一过程中，×104 J，×104 J，则该抱负气体的 ( )．
A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小
C．温度上升，密度增大 D．温度上升，密度减小
解析 由ΔU＝W＋Q可得抱负气体内能变化ΔU＝－×104 J＋×104 J＝×104 J＞0，故温度上升，A、B两项均错．由于气体对外做功，所以气体确定膨胀，体积变大，由ρ＝可知密度变小，故C项错误，D项正确．
答案 D
B 深化训练——提高力气技巧
10．(单选)某同学利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置争辩自行车内胎打气→打气结束→突然拔掉气门芯放气→放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化状况，车胎内气体的温度随时间变化的状况如图1－5所示．可猎取的信息是 ( )．
图1－5
A．从开头打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能快速增加
B．从打气结束到拔掉气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢削减
C．拔掉气门芯后由于气体冲出对外做功，其内能急剧削减
D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增加
解析 从开头打气到打气结束的过程是外界对气体做功的过程，A错误；从打气结束到拔掉气门芯前由于热传递气体温度下降，内能削减，B错误；拔掉气门芯后气体冲出对外界做功，气体内能急剧削减，C正确；放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升，内能增加，D错误．
答案 C
11．如图1－6所示，内壁光滑的汽缸水平放置．确定质量的抱负气体被活塞密封在汽缸内，，气体吸取热量Q后，，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．
图1－6
解析 由于对汽缸缓慢加热，温度上升，气体分子平均动能增大；依据热力学第确定律W＋Q＝ΔU，其中气体对外做功W＝－p0(V2－V1)，气体内能变化ΔU＝Q－p0(V2－V1)．
答案 增大 Q－p0(V2－V1)
12．把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如图1－7所示．已知正方形玻璃板的边长为L，水的密度为ρ，摩尔质量为M，，试估算与玻璃板接触的水分子数为________．
图1－7
解析 由于一个分子的体积V＝，而体积V＝r3，分子个数n＝，由以上三式得：
n＝L2.
答案 L2
13．(1)第一类永动机不行能制成是由于其违反了________________，其次类永动机不行能制成是由于其违反了________________．
(2)在一个大气压下，水在沸腾时，1 g水吸取2 J的热量后由液态变成同温度的气态， cm3变成1 676 cm3，求：
①1 g水所含的分子个数；
②体积膨胀时气体对外界做的功；
③气体的内能变化．(大气压强p0＝×105 Pa，水的摩尔质量为M＝18 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝×1023 mol－1)
解析 (2)①1 g水所含的分子个数为n＝×6×1023＝×1022(个)．
②气体体积膨胀时对外做的功为W＝p0ΔV＝105×(1 676－)×10－6 J＝ J.
③依据热力学第确定律有：
ΔU＝W＋Q＝(2 －) J＝2 J.
答案 (1)能量守恒定律 热力学其次定律
(2)①×1022个 ② J ③增加 2 J
14．(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ，空气________(选填“吸取”或“放出”)的总热量为____________kJ.
(2) kg/ kg/m3， kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝×1023 mol－ L空气．试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)
解析 (1)因抱负气体的内能只跟温度有关，第一个过程是等温压缩，所以内能不变，其次个过程中，体积不变，说明只与外界发生热传递，依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q，所以ΔU＝0－5 kJ＝－5 kJ，故空气内能削减5 kJ，空气放出29 kJ的热量．
(2)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝NA，代入数据得Δn＝3×1022个．
答案 (1)5 放出 29 (2)3×1022个