2017-2018學(xué)年同步備課套餐之物理粵教版選修3-3講義：第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 章末檢測(cè)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分）一、選擇題（本題共16小題，每小題4分,共64分)1．（多選）在下列現(xiàn)象中不是通過(guò)做功使物體內(nèi)能改變的是()A．用打氣筒給自行車打氣時(shí)，筒壁溫度升高B．在陽(yáng)光照射下，水的溫度升高C．鐵錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高D．夏天在室內(nèi)放幾塊冰,室內(nèi)會(huì)變涼一些答案BD解析活塞與筒壁發(fā)生摩擦，摩擦力做功使筒壁溫度升高；在陽(yáng)光照射下，水溫升高是靠太陽(yáng)的熱輻射來(lái)升溫的；鐵錘打鐵塊是做功過(guò)程;室內(nèi)放上冰塊是通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)改變室內(nèi)溫度的．2．（多選)下列過(guò)程中,可能實(shí)現(xiàn)的是（）A．將海水溫度自動(dòng)下降時(shí)釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能B．利用海洋不同深度的海水溫度不同來(lái)制造一種機(jī)器，把海水的內(nèi)能變?yōu)闄C(jī)械能C．在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的物體，它的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體溫度升高D．靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時(shí)釋放的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能，使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)答案BC3．關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論,下列說(shuō)法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體吸收熱量,其內(nèi)能一定增大B．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體C．若兩分子間距離增大,分子勢(shì)能一定增大D．若兩分子間距離減小，分子間引力和斥力都增大答案D解析由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知,一定質(zhì)量的氣體吸收熱量?jī)?nèi)能不一定增大，例如氣體對(duì)外做功，且|W|>|Q｜，那么內(nèi)能將會(huì)減少，故A項(xiàng)錯(cuò)誤;不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，關(guān)鍵是理解“而不引起其他變化",如果“引起其他變化”,完全可以實(shí)現(xiàn)將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體,故B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)r〈r0時(shí),分子力表現(xiàn)為斥力,當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子勢(shì)能減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)分子引力、斥力隨分子間距的變化規(guī)律知，D項(xiàng)正確．4．景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖1所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃．對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過(guò)程中(）圖1A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變B．氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大C．氣體對(duì)外界做正功,氣體內(nèi)能增加D．外界對(duì)氣體做正功,氣體內(nèi)能減少答案B解析外界對(duì)氣體做正功,其內(nèi)能增加,溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇、體積變小，單位體積內(nèi)分子的密集程度增加，故其壓強(qiáng)變大．正確選項(xiàng)為B。5．某同學(xué)用橡皮塞塞緊飲料瓶,并用打氣筒向飲料瓶?jī)?nèi)打氣．當(dāng)壓強(qiáng)增大到一定程度時(shí)，橡皮塞沖出，發(fā)現(xiàn)飲料瓶?jī)?nèi)壁有水蒸氣凝結(jié),產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是飲料瓶中氣體（)A．體積增大，壓強(qiáng)減小 B．動(dòng)能增大，溫度升高C．對(duì)外做功,溫度降低 D．質(zhì)量減少，溫度降低答案C解析橡皮塞沖出,瓶?jī)?nèi)氣體膨脹，對(duì)外界做功，W〈0.因時(shí)間很短，吸放熱Q≈0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU<0，內(nèi)能減小，溫度降低．故選C。6．某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由氣缸和活塞組成．開(kāi)箱時(shí)，密閉于氣缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹,將箱蓋頂起，如圖2所示．在此過(guò)程中，若缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體(）圖2A．對(duì)外做正功，分子的平均動(dòng)能減小B．對(duì)外做正功，內(nèi)能增大C．對(duì)外做負(fù)功，分子的平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做負(fù)功，內(nèi)能減小答案A解析氣體膨脹,氣體對(duì)外做正功,又因氣體與外界無(wú)熱交換,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能減小，因忽略氣體分子間的相互作用，不考慮分子勢(shì)能，所以分子的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)A正確．7．如圖3是密閉的氣缸,外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J,同時(shí)氣體向外界放熱200J,缸內(nèi)氣體的()圖3A．溫度升高，內(nèi)能增加600JB．溫度升高,內(nèi)能減少200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低,內(nèi)能減少200J答案A解析由熱力學(xué)第一定律可知：ΔU＝W＋Q外界對(duì)氣體做功,W＝800J；氣體向外散熱，故Q＝－200J;故ΔU＝800－200J＝600J；氣體內(nèi)能增加,則溫度升高；故選A.8．（多選）以下說(shuō)法正確的是（)A．電冰箱內(nèi)的食品溫度比室內(nèi)溫度低，說(shuō)明在一定條件下熱量也可以由低溫物體傳到高溫物體B．內(nèi)能不可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．能量降退否定了能量守恒定律D．能量降退說(shuō)明自然界的宏觀過(guò)程有方向性答案AD解析在一定條件下，熱量可以由低溫物體傳到高溫物體,A正確；由能量守恒定律可知,各種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，并且總能量守恒，所以B錯(cuò)誤；能量降退并沒(méi)有否定能量守恒定律，其說(shuō)明自然界的宏觀過(guò)程有方向性,C錯(cuò)誤，D正確．9．(多選)下列現(xiàn)象能夠發(fā)生,并且不違背熱力學(xué)第二定律的有(）A．一杯熱茶在打開(kāi)杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B．蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后,泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D．電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體答案CD解析A、B都違背了熱力學(xué)第二定律,都不能發(fā)生．10．關(guān)于能源的利用和節(jié)能，下列說(shuō)法正確的是（)A．根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應(yīng)該是100％B．由于能量不會(huì)憑空消失,也不會(huì)憑空產(chǎn)生,總是守恒的，所以節(jié)約能源意義不大C．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識(shí)就行，與科技進(jìn)步無(wú)關(guān)D．在能源的利用中，總會(huì)有一部分能量未能被利用而損失掉答案D解析在能源的利用中，總有部分能量因?yàn)楦鞣N原因(如燃燒不充分、熱量散失等）而損失,利用率總低于100％,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；能量降退雖然不能使能量的總量減少,卻會(huì)使能量的品質(zhì)降低，它實(shí)際上是將能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；科技進(jìn)步可以發(fā)明新技術(shù)、新設(shè)備，采用更節(jié)能的方法、開(kāi)發(fā)新能源，能有效提高能源利用率，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．11．如圖4中氣缸內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫,活塞與氣缸壁的接觸是光滑的,但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過(guò)桿對(duì)外做功．若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說(shuō)法正確的是（）圖4A．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功，此過(guò)程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來(lái)對(duì)外做功，此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來(lái)對(duì)外做功，此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律D．以上三種說(shuō)法都不對(duì)答案C解析由于氣缸壁是導(dǎo)熱的，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動(dòng)過(guò)程中，有足夠時(shí)間進(jìn)行熱交換，所以氣缸內(nèi)的氣體溫度也不變，該過(guò)程氣體是從單一熱源即外部環(huán)境吸收熱量，全部用來(lái)對(duì)外做功才能保證內(nèi)能不變，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律．此過(guò)程由外力對(duì)活塞做功來(lái)維持，如果沒(méi)有外力對(duì)活塞做功，此過(guò)程不可能發(fā)生．12．(多選）用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖5所示,充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，則袋內(nèi)氣體（）圖5A．體積減小,內(nèi)能增大B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小答案AC解析袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換即Q＝0，袋四周被擠壓時(shí),體積V減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q,氣體內(nèi)能增大,則溫度升高，由eq\f（pV,T)＝常數(shù)知壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤．13．（多選)如圖6所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，在這一過(guò)程中,下列表述正確的是（）圖6A．氣體從外界吸收熱量B．氣體分子的平均動(dòng)能減少C．外界對(duì)氣體做正功D．氣體分子撞擊器壁的作用力增大答案AD14．（多選）如圖7所示為打氣筒模型圖，在給自行車打氣的過(guò)程中，首先迅速壓下打氣筒活塞，當(dāng)打氣筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于某個(gè)值時(shí)內(nèi)閥門打開(kāi)，氣體開(kāi)始進(jìn)入自行車車胎內(nèi)，反復(fù)操作，完成打氣過(guò)程．設(shè)筒內(nèi)氣體在進(jìn)入車胎前質(zhì)量不變，氣體可以看成理想氣體,下列有關(guān)筒內(nèi)氣體在進(jìn)入車胎前的說(shuō)法正確的是(）圖7A．迅速壓下打氣筒活塞過(guò)程中筒內(nèi)氣體溫度升高B．迅速壓下打氣筒活塞過(guò)程中筒內(nèi)氣體內(nèi)能不變C．壓下打氣筒活塞過(guò)程中筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大D．壓下打氣筒活塞過(guò)程越來(lái)越費(fèi)力是因?yàn)橥矁?nèi)氣體分子間一直表現(xiàn)為斥力，并且越來(lái)越大答案AC15。我國(guó)神九航天員的漫步太空已成為現(xiàn)實(shí)．神九航天員漫步太空,此舉震撼世界，意義重大無(wú)比．其中，飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓"，因此飛船將此設(shè)施專門做成了一個(gè)艙，叫“氣閘艙"，其原理如圖8所示,兩個(gè)相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體,氣閘艙B內(nèi)為真空,整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換．打開(kāi)閥門K后,A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡，則（)圖8A．氣體體積膨脹，對(duì)外做功B．氣體分子勢(shì)能減少，內(nèi)能增加C．體積變大，溫度降低D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中答案D解析當(dāng)閥門K被打開(kāi)時(shí)，A中的氣體進(jìn)入B中，由于B中為真空，所以A中的氣體不會(huì)做功，則A錯(cuò)誤；又因?yàn)橄到y(tǒng)與外界無(wú)熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，則氣體的溫度也不變,則B、C錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無(wú)外界作用時(shí),B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中．故D正確．16．（多選）如圖9所示,水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲．氣缸壁和隔板均絕熱．初始時(shí)隔板靜止，左、右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲提供一較弱電流,通電一段時(shí)間后切斷電源．當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比（）圖9A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B．左、右兩邊氣體溫度都升高C．左邊氣體壓強(qiáng)增大D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案BC解析當(dāng)電熱絲通電后,右邊氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推,對(duì)左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，左邊氣體內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲產(chǎn)生的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、填空題(本題共2小題，共12分）17．(6分）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過(guò)程中，溫度保持不變，外界對(duì)其做了24kJ的功．現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過(guò)程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變,且放出了5kJ的熱量．在上述兩個(gè)過(guò)程中，空氣的內(nèi)能共減小________kJ,空氣__________（填“吸收”或“放出”）的總熱量為_(kāi)_______kJ。答案5放出29解析理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān),故將空氣壓縮裝入氣瓶的過(guò)程中并不改變空氣的內(nèi)能,只有潛入海底過(guò)程才改變內(nèi)能,所以兩個(gè)過(guò)程中，空氣的內(nèi)能共減小5kJ，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＝－29kJ，故空氣放出的總熱量為29kJ.18．（6分)如圖10甲所示，取一支大容量的注射器，拉動(dòng)活塞吸進(jìn)一些乙醚,用橡皮帽把小孔堵住，迅速向外拉動(dòng)活塞到一定程度時(shí)，注射器里的液態(tài)乙醚變成氣態(tài)，此時(shí)注射器中的溫度________（“升高”、“降低"或“不變”），乙醚氣體分子的速率分布情況最接近圖乙中的________線(“A”、“B”、“C”）．圖10答案降低C解析向外拉動(dòng)活塞到一定程度時(shí)，注射器里的乙醚體積增大對(duì)外做功，迅速向外拉動(dòng)活塞熱量來(lái)不及散發(fā)，由熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能減小,氣體溫度降低．速率分布情況最接近題圖乙中的C，因?yàn)橹械人俾实姆肿颖壤畲螅⒂?jì)算題(本題共2小題,共24分)19．(12分)某壓力鍋的結(jié)構(gòu)如圖11所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱,當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱．圖11(1）假定在一次放氣過(guò)程中，鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1J，并向外界釋放了2J的熱量．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(2)已知大氣壓強(qiáng)隨海拔高度的變化滿足p＝p0（1－αH)，其中常數(shù)α＞0.結(jié)合氣體定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同．答案(1）內(nèi)能減少，減少了3J（2）鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低解析（1）根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q＝－3J，鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少,減少了3J。(2）由p＝p0(1－αH）（其中α＞0）知,隨著海拔高度的增加，大氣壓強(qiáng)減小；由p1＝p＋mg/S知,隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減??；根據(jù)查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f（p2，T2）?？芍y門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低．20．（12分）在一個(gè)密閉的氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，如圖12所示是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V－T圖象,已知AB的反向延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體吸收的熱量Q＝7.0×102J,求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增量