人教版高中物理選擇性必修三 章末綜合測評3　熱力學(xué)定律同步檢測

1、章末綜合測評(三)熱力學(xué)定律(時間：90分鐘分值：100分)1(4分)如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動，管塞會被沖開。管塞被沖開前()A外界對管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B管內(nèi)氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小C管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大D管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大D克服繩與金屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度升高。通過熱傳遞，乙醚的內(nèi)能增大，溫度升高，直至沸騰；管塞會被沖開。管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大。選項D正確。2(4分)如圖所示，兩個完全相同的金屬球A和B，其中A球放在不導(dǎo)熱的水平面上，B球用不導(dǎo)熱的細(xì)線懸掛起來，現(xiàn)供給兩球相同的熱量，它們的溫

2、度分別升高了tA、tB，則()AtAtBBtAtBCtAtBDtA、tB無法比較B兩球受熱后體積都要增大，A球因為放在不導(dǎo)熱的水平面上，受熱膨脹后，重心升高，重力做負(fù)功，根據(jù)能量守恒定律可知，A球吸收的熱量一部分轉(zhuǎn)化成自身的內(nèi)能，使溫度升高，另一部分需要克服重力做功，使重力勢能增加；對于B球，同樣要受熱膨脹，膨脹時重心下降，重力做正功，同樣由能量守恒定律可知，B球吸收的熱量和重力做的功都要轉(zhuǎn)化成自身的內(nèi)能，從而使溫度升高，由以上分析可知，B球增加的內(nèi)能要比A球多，B球的溫度升高得多，所以有tAtB，B正確。3(4分)對熱力學(xué)第二定律的理解，下列說法正確的是()A熱量不能由低溫物體傳給到高溫物體

3、B外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C永動機(jī)不可能制成，是因為違反了熱力學(xué)第二定律D不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化D根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體，但在一定條件下，熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，例如電冰箱的工作過程，選項A錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化取決于吸收或放出的熱量和做功的正負(fù)兩個因素，選項B錯誤；永動機(jī)違反能量守恒定律，選項C錯誤；選項D是熱力學(xué)第二定律的表述形式之一，選項D正確。4(4分)關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是()A化石能源是清潔能源，水能是可再生能源B人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造C在

4、能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源D能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了D化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，選項A錯誤；能量是守恒的，但能量品質(zhì)會下降，故要節(jié)約能源，選項B、C錯誤，D正確。5(4分)如圖所示的兩端開口的U形管中，盛有同種液體，并用閥門K將液體隔成左、右兩部分，左邊液面比右邊液面高?，F(xiàn)打開閥門K，從打開閥門的兩邊液面第一次平齊的過程中，液體向外放熱為Q，內(nèi)能變化量為U，動能變化量為Ek；大氣對液體做功為W1，重力做功為W2，液體克服阻力做功為W3，由功能關(guān)

5、系可得W10；W2W3Ek；W2W3QU；W3QU，其中，正確的是()ABCDB由動能定理可知W2W3W1Ek，其中W1pV左pV右0，可知正確。由熱力學(xué)第一定律UWQ得UW3Q，可知正確，錯誤。綜合以上分析可知B正確。6(4分)如圖所示，兩個相通的容器P、Q間裝有閥門K，P中充滿氣體，Q為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換。打開閥門K后，P中的氣體進(jìn)入Q中，最終達(dá)到平衡，則()A氣體體積膨脹，內(nèi)能增加B氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C氣體分子勢能增加，壓強(qiáng)可能不變DQ中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中D氣體的膨脹過程沒有熱交換，可以判斷Q0；由于容器Q內(nèi)為真空，所以氣體是自由膨脹，雖然體積變大，但是氣

6、體并不對外做功，即W0；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，由以上可以判斷該過程U0，即氣體的內(nèi)能不變，選項A、B錯誤；由于氣體分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以氣體體積變大時分子引力做負(fù)功，分子勢能增加，由此進(jìn)一步推斷分子動能減小，溫度降低；體積變大、溫度降低，則氣體壓強(qiáng)變小，選項C錯誤；宏觀過程中的熱現(xiàn)象都是不可逆的，選項D正確。7(4分)(多選)關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的說法中不正確的是()A內(nèi)能和機(jī)械能各自包含動能和勢能，因此它們的本質(zhì)上是一樣的B物體的內(nèi)能和機(jī)械能均不為零C一個物體的機(jī)械能可以為零，但它的內(nèi)能永遠(yuǎn)不可能為零D物體的機(jī)械能變化時，它的內(nèi)能可以保持不變AB機(jī)械能是指宏觀物體動能和勢能的總和，內(nèi)

7、能是指物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，有本質(zhì)的區(qū)別，A錯，符合題意；物體的分子運(yùn)動永不停息，內(nèi)能不可能為零，但物體機(jī)械能可以為零，B錯，符合題意，C對，不符合題意；機(jī)械能、內(nèi)能在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，但沒有轉(zhuǎn)化時，一個可以變化，另一個可以不變，D對。不符合題意，故本題選AB。8(6分)一定質(zhì)量的非理想氣體(分子間的作用力不可忽略)，從外界吸收了4.2105 J的熱量，同時氣體對外做了6105 J的功，則：(1)氣體的內(nèi)能_(選填“增加”或“減少”)，其變化量的大小為_J。(2)氣體的分子勢能_(選填“增加”或“減少”)。(3)分子平均動能如何變化？解析(1)因氣體從外界吸收熱量，所以Q4.

8、2105 J氣體對外做功6105 J，則外界對氣體做功W6105 J由熱力學(xué)第一定律UWQ，得U6105 J4.2105 J1.8105 J所以物體內(nèi)能減少了1.8105 J。(2)因為氣體對外做功，體積膨脹，分子間距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體的分子勢能增加了。(3)因為氣體內(nèi)能減少了，而分子勢能增加了，所以分子平均動能必然減少了，且分子平均動能的減少量一定大于分子勢能的增加量。答案(1)減少1.8105(2)增加(3)見解析9(10分)如圖所示，一長為L、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用一質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，開始時活塞用銷釘固定在汽缸正中央，汽缸內(nèi)

9、被封閉氣體壓強(qiáng)為p。外界大氣壓為p0(pp0)。現(xiàn)釋放活塞，測得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時的速度為v0求：(1)此過程克服大氣壓力所做的功；(2)活塞從釋放到將要離開缸口，缸內(nèi)氣體內(nèi)能改變了多少？解析(1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F，則：Fp0S根據(jù)功的定義式WFl得Weq f(1,2)p0LS。(2)設(shè)活塞離開汽缸時動能為Ek，則Ekeq f(1,2)mv2根據(jù)能量守恒定律得Ueq f(1,2)mv2eq f(1,2)p0LSeq f(1,2)(mv2p0LS)即內(nèi)能減少了eq f(1,2)(mv2p0LS)。答案(1)eq f(1,2)p0LS(2)內(nèi)能減少了eq f(1,2)(mv2p0

10、LS)10(10分)下面是某同學(xué)在題為能源的利用和節(jié)約能源的研究性學(xué)習(xí)中收集到的有關(guān)太陽能的資料：太陽能是人類最基本的能源，它無污染、無費用，這種能源的使用期和太陽壽命一樣長，當(dāng)太陽光照射地面時，1 m2地面上在1 s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0103 J。太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經(jīng)逐漸地出現(xiàn)在我們的生活中。該同學(xué)在網(wǎng)上下載了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告：容積(V)100 L集熱管的采光面積(S) 1.5 m2效率() 40%使用年限(z) 15年(1)若某家庭每天大約需要100 kg熱水，用這種熱水器將這些水從25 加熱到45 需要多長時間？(2)與效率為80%的電熱

11、水器相比，每天可節(jié)約多少電能？解析(1)設(shè)T為光照時間，k1.0103 J/(sm2)。Q吸cm(tt0)4.2103100(4525) J8.4106 J。太陽能熱水器傳給水的熱量Q放kST因為Q吸Q放，所以Teq f(Q吸,kS)eq f(8.4106,1.01031.540%) s1.4104 s3.9 h。(2)由Q吸W1得Weq f(Q吸,1)eq f(8.4106,0.8) J1.05107 J2.9 kWh。答案(1)3.9 h(2)2.9 kWh11.(4分)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p T圖像如圖所示，其中對

12、角線ac的延長線過原點O。下列判斷正確的是()A氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功AB由ac的延長線過原點O知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項A正確；理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，故在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；過程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體對外放出的熱量等于外界對氣體做的功，選項C錯誤；過程da氣體內(nèi)能增大，從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功，選項D錯誤。12(4分)(多選

13、)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳熱B對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣不可能使熱量從低溫物體傳給高溫物體AC本題考查熱力學(xué)定律，主要考查考生對熱力學(xué)定律中內(nèi)能變化、做功關(guān)系及熱量變化之間的關(guān)系。選項A，內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，A正確；選項B，對某物體做功，物體的內(nèi)能不一定增加，B錯誤；選項C，在引起其他變化的情況下，可以從單一熱源吸收熱量，將其全部變?yōu)楣?，C正確；選項D，在引起其他變化的情況下，可以使熱量從低溫物體傳給高溫物體，D錯誤。13(4分)(多選)如圖所示，a、b、c、d表示一定

14、質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長線過原點，以下說法正確的是()A從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B從狀態(tài)c到b，氣體放熱C從狀態(tài)a到d，氣體對外做功D從狀態(tài)b到a，氣體吸熱BCD從狀態(tài)d到c，溫度不變。理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對外做功，要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故選項A錯誤；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個降壓、降溫過程，同時體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小，就一定要伴隨放熱，故選項B正確；氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個等壓、升溫的過程，同時體積增大，所以氣體要對外做功，選項C正確；氣體從狀態(tài)b到

15、狀態(tài)a是個等容變化過程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個過程中氣體的體積沒有變化，沒有做功，氣體內(nèi)能的增大是因為氣體吸熱，故選項D正確。14(4分)(多選)如圖是某研究小組為了探究“魚鰾的作用”所制作的裝置。具體制作方法如下：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(shè)初始時瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相同。當(dāng)用手?jǐn)D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(nèi)氣體壓強(qiáng)變大B快速擠壓時，瓶內(nèi)氣體溫度不變C快速擠壓時，瓶內(nèi)氣體

16、體積不變D緩慢擠壓時，瓶內(nèi)氣體溫度不變AD快速擠壓氣體時，外界對氣體做功，來不及傳熱，由WQU內(nèi)能增大，溫度上升，體積變小，瓶內(nèi)壓強(qiáng)變大，A正確，B、C錯誤；緩慢擠壓時，溫度不變，體積變小，瓶內(nèi)壓強(qiáng)變大，D正確。15(4分)(多選)大約在1670年，英國賽斯特城的主教約翰維爾金斯設(shè)計了一種磁力“永動機(jī)”。如圖所示，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運(yùn)動，當(dāng)小球運(yùn)動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵

17、吸引回到上端，到小孔P處又掉下。在以后的二百多年里，維爾金斯的永動機(jī)居然改頭換面地出現(xiàn)過多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律確定20年后，竟在德國取得了專利權(quán)。關(guān)于維爾金斯“永動機(jī)”，正確的認(rèn)識應(yīng)該是()A不符合理論規(guī)律，一定不可能實現(xiàn)B如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機(jī)”一定可以實現(xiàn)C如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強(qiáng)，則維爾金斯“永動機(jī)”可以實現(xiàn)D違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實現(xiàn)AD磁鐵吸引小球上升，要消耗磁鐵的磁場能，時間長了磁鐵的磁性就會逐步減弱，直至不能把小球吸引上去，該思想違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實現(xiàn)。A、D正確。16(6分)我國“蛟龍”號

18、深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄。在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K。某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化。如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)p01 atm，封閉氣體的體積V03 m3。如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體。(1)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))。(2)下潛過程中封閉氣體_(選填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量_(選填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功。解析(1)當(dāng)汽缸

19、下潛至990 m深處時，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p100 atm根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得eq f(p0V0,T0)eq f(pV,T)代入數(shù)據(jù)得V2.8102 m3。(2)由上知封閉氣體的體積減小，外界對氣體做功，W0；封閉氣體可視為理想氣體，溫度降低，其內(nèi)能減小，U0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ得Q0，即下潛過程中封閉氣體放熱而且因為U0，傳遞的熱量大于外界對氣體所做的功。答案(1)2.8102 m3(2)放熱大于17(10分)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B，再等壓變化到狀態(tài)D。已知在狀態(tài)A時，氣體溫度tA327 。(1)求氣體在狀態(tài)B時的溫度；(2)已知由狀態(tài)BD的過程，氣體對外做功W，氣體與外界交換熱