1、人教版物理高二选修2-2第四章第二节活塞式内燃机同步练习一选择题1关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（）A第二类永动机违反了能量守恒定律B如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C热机有可能把从单一热源吸收的热量全部变成有用的功D一切有关热现象的宏观过程都具有方向性答案：D解析：解答：A、第二类永动机没有违反能量守恒定律，但却不能成功制成，是违反了热力学第二定律故A错误；B、如果物体从外界吸收了热量，且又对外做功，则物体的内能不一定增加故B错误；C、根据热力学第二定律，热机有不可能把从单一热源吸收的热量全部变成有用的功故C错误；D、做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转
2、化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的故D正确；故选：D分析：第二类永动机并不违反能量守恒定律，跟热现象有关的宏观过程均具有方向性 做功和热传递是改变物体的内能的两种方式，做功是内能和其他形式的能之间的转化，热传递是内能之间的转移物体从外界吸收了热量，则物体的内能不一定增加2关于热力学定律的叙述正确的是（）A第一类永动机还是可以制作出来的，比如绕地球圆周运动的卫星就不需要燃料B第二类永动机可以制作出来，因为它不违反热力学第一定律C热量从低温物体向高温物体传递是不可能的D一切与热现象有关的宏观都具有方向性答案：C解析：解答：A、第一类永动机违背了能量守恒，不能制作出来，绕地球圆周运动的卫星是
3、在万有引力的作用下运动，与说说的永动机不同，A错误；B、第二类永动机不违反热力学第一定律，违反了热力学第二定律，不能制造出来，B错误；C、热量从低温物体向高温物体传递是可能的，比如电冰箱，C正确；D、一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，D错误；故选：C分析：第一类永动机违背了能量守恒，不能制作出来，第二类永动机不违反热力学第一定律，违反了热力学第二定律，切与热现象有关的宏观过程都具有方向性3下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（）A第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律定律B能量耗散过程中能量不守恒C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D能量
4、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解析：解答：A、第一类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成故A错误；B、能量耗散过程中能量是守恒的故B错误；C、热力学第二定律反映了宏观自然过程的方向性，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，要消耗电能，不违背了热力学第二定律故C错误；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；故D正确故选：D分析：第一类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成；热力学第二定律反映了宏观自然过程的方向性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4下列叙述和热力学定律相关，其正确的是（）A第一
5、类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律C电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D气体可以从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其它变化答案：A解析：解答：A、第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成故A正确B、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，即物理过程的方向性，所以不可能制成故B错误C、电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是由于压缩机做功，并不违背了热力学第二定律故C错误D、根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，
6、并全部用来对外做功，而不引起其它变化故D错误故选A分析：第一类永动机违背了能量守恒定律第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化5下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（）A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B能量耗散过程中能量不守恒C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的微观过程不具有方向性答案：A解析：解答：A、第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成故A正确B、能量耗散过程中能量也守恒故B错误C
7、、电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是由于压缩机做功，并不违背了热力学第二定律故C错误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故D错误故选：A分析：第一类永动机违背了能量守恒定律第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化6关于热机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（）A气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大C物体放出热量，温度一定降低D只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转
8、化为机械能答案：B解析：解答：A、一定质量的理想气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，由于不清楚体积的变化，根据气体状态方程知道气体的压强变化无法确定故A错误B、根据等温变化的公式PV=C，当V减小，P一定增大即一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大故B正确C、物体放出热量，根据热力学第一定律的表达式U=Q+W，由于不清楚W的变化，所以内能无法确定，从而无法判断温度的升降故C错误D、热机在内能转化为机械能时，不可避免的要要有一部热量被传导出，所以热机效率达不到100%，即任何热机都不可以把得到的全部内能转化为机械能故选D错误故选B分析：1、压强从微观上看，跟气体分
9、子的平均动能和单位体积内的分子数有关，由于不清楚体积的变化，即不知道单位体积内的分子数如何变化，所以不知道气体的压强变化2、根据等温变化的公式PV=C，当V减小，P一定增大3、根据热力学第一定律的表达式U=Q+W，物体放出热量，Q为负值，但是由于不清楚做功情况，即不知道W的正负和大小，所以内能无法确定，从而无法判断温度的升降4、热机的排气温度一定高于进气温度（可以无限逼近但不会相等），所以，一定有热能的损失，效率不可能为100%7下列关于永动机的说法中正确的是（）A第一类永动机违反了热力学第二定律B第一类永动机违反了热力学第一定律C第二类永动机违反了能量守恒定律D第二类永动机违反了热力学第二定
10、律答案：D解析：解答：AB、第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A、B错误；CD、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化故C错误，D正确本题选错误的，故选：D分析：本题考察的是对两类永动机的本质认识，明确两类永动机失败的原因即可正确解答8下列叙述正确的是（）A不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功B相对湿度大绝度湿度一定大C液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间的相互作用表现为引力D第二类永动机是不可能制成的，是因为它违背了热力学第一定律答案：C解析：解答：A、热力学第二定律指出：不可能从单一热库吸收热量使
11、之完全变成功，而不产生其他影响，说明可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，只是会存在其他影响，故A错误B、由相对湿度和绝对湿度的定义可知，绝对湿度大，说明空气中水蒸汽的实际压强大；而此时水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比不一定大，即相对湿度不一定大，故B错误；C、由表面张力形成的原因可知，液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间的相互作用表现为引力，故C正确D、根据热力学第二定律，热机有不可能把从单一热源吸收的热量全部变成有用的功，故第二类永动机违反了热力学第二定律，故D错误故选：C分析：热力学第二定律指出：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；绝对湿度指大气
12、中水蒸汽的实际压强，相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比；由表面张力形成的原因分析C；第二类永动机违反了热力学第二定律9下列叙述正确的有 （）A外界对气体做正功，气体的内能一定增大B温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大C扩散现象和布朗运动都与温度有关D第二类永动机违反了热力学第一定律答案：C解析：解答：A、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A错误B、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B错误C、扩散现象和布朗运动都与温度有关，故C正确D、第二类永动机不违反了热力学第一
13、定律，即能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，故D错误故选：C分析：本题根据液体表面张力的作用、热力学第二定律、热力学第一定律、温度的微观意义、分子动理论的基本知识等进行分析10如图所示，质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止状态现在对气体缓慢加热，同时不断去走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走，则在此过程中（）A气体压强增大，内能可能不变B气体温度可能不变，气体对外做功C气体的体积增大，压强减少，对外不做功D气体对外做功，内能一定增加答案：B解析：解答：A、因为逐渐取走细沙，直到细沙全部取走，根据活塞的受力平衡，所以可以判断气缸内
14、的气体压强一定减小，故A错误B、C、D：对气体缓慢加热，气缸内的气体一定吸收热量，据热力学第一定律：U=W+Q，Q为正数，因体积增大，气体对外做功，W为负数，所以：U可能为零，温度可能不变故B正确，C、D错误故选B分析：根据理想气体状态方程结合受力分析，判断气缸内体积、压强、温度的变化，再根据热力学第一定律判断做功和吸热11内燃机的做功过程是气缸内高温高压气体的膨胀过程，如图对这一过程气缸内的气体，下列叙述正确是（）A气体对外做功，部分机械能转化为内能B气体的分子势能减少C气体从外界吸收热量D气体的温度下降答案：D解析：解答：A、当内燃机内部的高温气体膨胀时，气体对外做功时，部分内能转化为机械
15、能，内能减小，故A错误B、气体分子作用力很小，分子势能很小，认为不变，故B错误C、D、气体的内能会减小，气体的温度会降低气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体不一定吸收热量，故C错误，D正确故选：D分析：做功可以改变物体的内能：当外界对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大，温度升高；当物体对外界做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小，温度降低根据热力学第一定律进行分析12下列说法正确的是（）A对绝热容器内的气体进行压缩，气体内能增大B汽缸内一定质量的理想气体做等温膨胀时要放热C空调制冷时，热量自发地从低温物体传递给高温物体D汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能可全部转变为
16、机械能答案：A解析：解答：A、当气体绝热压缩时，外界对气体做功，不对外放热，热力学第一定律U=W+Q得气体的内能增大，故A正确B、当气体等温膨胀时，内能不变，为祖国，热力学第一定律U=W+Q得气体吸收热量，故B错误。C、热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助；空调制冷时，热量在压缩机的做功的情况下，从低温物体传递给高温物体，故C错误。D、在蒸汽机中，燃气内能不可能全部变为机械能，这也是热力学第二定律的内容的一种表述：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，故D错误故选：A分析：根据内能的概念分析气体膨胀时内能如何变化热力学第二定律的内容：一种表述：不
17、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另一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化第二定律说明热的传导具有方向性13一定质量的理想气体发生等温膨胀，则在该过程中（）A气体的内能增大B气体对外做功C气体的压强增大D气体分子的平均动能减小答案：B解析：解答：A、理想气体分子力忽略不计，无分子势能，故内能与温度有关，温度不变，故内能不变；A错误；B、气体膨胀，故对外做功，故B正确；C、气体发生等温膨胀，分子热运动的平均动能不变，分子数密度降低，故气体的压强减小，故C错误；D、气体发生等温膨胀，温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，故气体分子的平均动能不
18、变，故D错误；故选：B分析：理想气体内能与温度成正比；气体压强与分子数密度和分子热运动的平均动能有关14对于一定质量的理想气体，在下列各过程中，不可能发生的过程是（）A气体膨胀对外做功，温度升高B气体吸热，温度降低C气体放热，压强增大D气体放热，体积膨胀，温度不变答案：D解析：解答：A、气体膨胀对外做功，由热力学第一定律：可知，气体温度有可能升高，故A正确；B、气体吸收热量，如果同时对外做功，气体内能减小，则气体温度降低，故B正确；C、如果气体体积不变，气体不做功，气体吸收热量，由热力学第一定律可知，气体内能增加，气体温度升高，故C正确；D、如果气体体积膨胀，则气体对外做功，气体放热，由热力学
19、第一定律可知，气体内能减少，气体温度降低，故D错误；故选：D分析：根据理想气体状态方程判断气体的状态参量如何变化，然后应用热力学第一定律分析答题15对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的有（）A气体膨胀对外做功，温度降低B气体吸热，温度升高C气体放热，温度升高D气体膨胀，同时向外放热，而气体温度升高答案：C解析：解答：A、气体膨胀对外做功，气体体积增大，如果气体吸收热量，气体内能可能增加，气体温度可能升高，故A错误；B、气体吸收热量的同时如果对外做功，且对外做的功大于吸收的热量，气体内能减少，气体温度降低，故B错误；C、气体放出热量的同时如果外界对气体做功，且外界对气体做的功大于气体放出
20、的热量，则气体内能增大，气体温度升高，故C正确；D、气体碰撞，气体对外做功，如果气体同时向外放热，由热力学第一定律可知，气体内能减少，气体温度降低，故D错误；故选：C分析：根据气体状态变化过程，应用气体状态方程、热力学第一定律分析答题16在以下说法中，正确的是（ ）。A热量不可能自发地从低温物体传到高温物体B质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同C液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性特点D饱和汽压随温度的升高而变小答案：AC解析：解答： A、根据热力学第二定律得：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A正确； B、温度是分子动能的
21、标志，只要温度相同，物质分子的平均动能就相同，故B错误；C、根据液晶的性质可知液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学的各向异性的特点，故C正确；D、饱和汽压随温度的升高而升高，故D错误故选AC 分析：正确理解和应用热力学第二定律，理解热量传递的方向性；温度是分子动能的平均标志，温度相同则分子的平均动能就相同；理解液晶特点；明确饱和气压与那些因素有关在Fr图象中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力根据体积变化判断做功情况，分子势能的变化；对温度是分子平均动能标志的理解；正确理解“能量耗散”和“品质降低”17如图所示，用一绝热的活塞将一定质量的理想
22、气体密封在绝热的气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），现通过气缸内一电阻丝对气体加热，则以下图象中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是（ ）.A. B. C. D. 答案：BD解析：解答：电阻丝对气体加热时，活塞向上缓慢移动，气缸内气体压强不变，发生等压膨胀，根据盖吕萨克定律可知：气体的体积与热力学温度成正比，VT图线是过原点的倾斜的直线，PT图线是平行于T轴的直线故选BD。故答案为： BD分析：电阻丝对气体加热时，活塞向上缓慢移动，气缸内气体压强不变，发生等压膨胀，根据盖吕萨克定律选择图象一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度不变时，其内能不变根据热力学第一定律分析吸放热情况1
23、8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，经过稳压阀后进人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答案：AC解析：解答：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
24、，能量耗散了，很难再被利用，故D错误故选AC故答案为： AC；分析：根据体积变化判断做功情况，分子势能的变化；对温度是分子平均动能标志的理解；正确理解“能量耗散”和“品质降低”二填空题19汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为8.0102J，该内燃机的效率为 随着科技的进步，可设法减少热量的损失则内燃机的效率能不断提高其效率 （选填“有可能”或“仍不可能”）达到100%答案：20%|仍不可能解析：解答：汽油燃烧释放的化学能为1103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为8.
25、0102J，根据热力学第一定律，转化为机械能的能量为：200J；机械效率：；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，故热机的效率不可能达到100%；故答案为：20%，仍不可能分析：解答本题需掌握：热力学第一定律公式：U=W+Q；热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；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；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零20发动机是向汽车提供动力的装置汽车在行驶时，发动机把油料中的 能转化为内能，再转化成机械能如图所示为此四冲程发动机装置工作时的 冲程，此冲程气缸内气体的温度 （“升高”
26、、“不变”、“降低”）答案：化学|压缩|升高解析：解答：汽车在行驶时，发动机把油料中的化学能先转化为内能，后把内能转化为机械能；由图知，两个气门都关闭，活塞向上运动，压缩燃料混合物做功，所以为压缩冲程，该冲程气体的温度升高，内能增大故答案为：化学；压缩；升高分析：热机首先燃烧燃料将化学能转化为内能，后将内能转化为机械能；吸气冲程：进气门打开，排气门关闭活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高，将机械能转化为内能做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高
27、压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，将内能转化为机械能排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸根据气门的开合情况和活塞的运动方向确定具体的冲程21布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒撞击的 引起的，是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果布朗运动的激烈程度与 和 有关答案：不平衡|微粒的质量|液体的温度解析：解答：布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡决定的，颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显；故答案为：不平衡；微粒的质量；液体的温度分析：悬浮微粒永不停息地做无规则运动的现象叫做布朗运动，颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显；22.如图所示，在注射器中封有
28、一定质量的气体，缓慢推动活塞使气体的体积减小，并保持气体温度不变，则管内气体的压强 （填“增大”、“减小”或“不变”），按照气体分子热运动理论从微观上解释，这是因为： 答案：增大|分子的平均动能不变，分子的密集程度增大解析：解答：根据玻意耳定律公式PV=C，体积V减小，则气压P变大；温度不变，故分子热运动的平均动能不变，体积减小，分子数密度变大；分析：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强，气体压强由气体分子的数密度和分子热运动的平均动能决定故答案为：增大；分子的平均动能不变，分子的密集程度增大23一定质量的理想气体从状态A开始做等温膨胀变化到状态B此过程中气体对外做功
29、为W，则该过程中气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），气体 （选填“吸收”或“放出”）热量为 答案：不变|吸收|W解析：解答：一定质量的理想气体发生等温变化，其内能不变，即U=0气体对外做功为W，根据热力学第一定律U=W+Q得知，气体吸收热量Q=W故答案为：不变，吸收，W分析：电阻丝对气体加热时，活塞向上缓慢移动，气缸内气体压强不变，发生等压膨胀，根据盖吕萨克定律选择图象一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度不变时，其内能不变根据热力学第一定律分析吸放热情况三解答题24用打气筒给自行车内胎打气，假如每打一次可压入压强为105Pa的空气400106m3，要使车胎与地面的接
30、触面积为4104m2，问要打多少次气？已知该车轮的负重为400N，内胎容积为4103m3，打气过程中气体温度保持不变（轮胎张力忽略不计）答案：要使车胎与地面的接触面积为4104m2，要打100次气解答：设要打n次气达到要求据题，打n次气后胎内气体的压强应达到：；每打一次可压入压强为105Pa的空气400106m3，打了n次，总体积V1=n400106m3，气压为p1=105Pa；压入胎内后，体积减小为：V2=4103m3气压为：p2=1106Pa；根据玻意耳定律得：p1V1=p2V2，代入数据有：105n400106=11064103解得：n=100次答：要使车胎与地面的接触面积为4104m2
31、，要打100次气解析：分析：设要打n次气根据压强公式求出打n次气后胎内气体的压强打气过程中气体温度保持不变，对打了n次的总的空气运用波意耳定律列式求解即可25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；答案：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；解答：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、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；答案：肥皂泡内气体的物质的量为0.022mol；分子数为1.321022个；解答：肥皂泡内气体的物质的量为：分子数（个）答：肥皂泡内气体的物质的量为0.022mol；分子数为1.321022个；（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答案：这部分气体在口腔内的体积为0.52L解答：T1=（273+37）K=310K T2=273K由理想气体状态方程得：答：这部分气体在口腔内的体积为0.52L解析： 分析：1mol理想气体的体积是22.4L，求出肥皂泡内气体的摩尔数，再求出分子数；根据理想气体的状态方程求出这部分气体在口腔内的体积
