章末綜合檢測（三）熱力學定律

章末綜合檢測（三）熱力學定律(本試卷滿分：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．關于物體內能與熱量、做功的關系，以下說法正確的是()A．物體內能的多少可以用物體吸熱或放熱的多少來量度B．內能大的物體熱量多C．兩物體發(fā)生熱傳遞，達到平衡后，它們的內能必定相等D．做功和熱傳遞對于改變物體內能是等效的解析：選D物體的內能的變化可以用物體吸熱或放熱的多少來量度，故A錯誤。熱量是熱傳遞的能量多少的量度，不是內能的量度，故B錯誤。物體發(fā)生熱傳遞，達到平衡后，溫度相等，而不是內能相等，內能除了與溫度有關，還與物質的量有關，故C錯誤。做功和熱傳遞對于改變物體內能是等效的，故D正確。2．某校中學生參加某電視臺“異想天開”節(jié)目的活動，他們提出了下列四個設想方案，從理論上講可行的是()A．制作一個裝置從海水中吸收內能全部用來做功B．制作一種制冷設備，使溫度降至絕對零度以下C．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D．將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題解析：選D根據(jù)熱力學第二定律知，在不產生其他影響時，內能不能全部轉化為機械能，因此從海水中吸收內能全部用來做功而不產生其他影響是不可能實現(xiàn)的，選項A錯誤；絕對零度是溫度的極值，是不能達到的，選項B錯誤；有害氣體和空氣不可能自發(fā)地分離，選項C錯誤；利用太陽能最有前途的領域是通過太陽能電池將太陽能轉化為電能再加以利用，選項D正確。3.如圖所示，在紫銅管內滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端迅速往復拉動，管塞會被沖開。管塞被沖開前()A．外界對管內氣體做功，氣體內能增加B．管內氣體對外界做功，氣體內能減少C．管內氣體內能不變，壓強變大D．管內氣體內能增加，壓強變大解析：選D人克服繩與紫銅管間的摩擦做功，使管壁內能增加，溫度升高。通過熱傳遞，乙醚的內能增大，溫度升高，直至沸騰，管塞會被沖開。管塞被沖開前管內氣體內能增加，壓強變大，故D正確。×104×104J，則該理想氣體的()A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小解析：選D由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，Q×104J，W×104J，可知ΔU大于零，氣體內能增加，溫度升高，A、B錯；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯，D對。5．一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當對它擠壓或拉伸時，它的兩端就會形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。一種燃氣打火機，就是應用了該元件的壓電效應制成的。只要用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產生10～20kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉化是()A．化學能轉化為電能 B．內能轉化為電能C．光能轉化為電能 D．機械能轉化為電能解析：選D轉化前要消耗機械能，轉化后得到了電能，所以壓電陶瓷片將機械能轉化為電能，所以D正確。6.某同學用橡皮塞塞緊飲料瓶，并用打氣筒向飲料瓶內打氣，裝置如圖所示。當壓強增大到一定程度時，橡皮塞沖出，發(fā)現(xiàn)飲料瓶內壁中有水蒸氣凝結，產生這一現(xiàn)象的原因是飲料瓶中氣體()A．體積增大，溫度升高 B．動能增大，溫度升高C．對外做功，溫度降低 D．質量減少，溫度降低解析：選C壓強增大到一定程度時，橡皮塞沖出，過程時間極短，可以認為是絕熱過程，對外界沒有吸放熱，瓶內氣體膨脹，對外做功，根據(jù)熱力學第一定律，ΔU＝Q＋W，可知Q＝0，W<0，氣體內能減小，溫度降低，故C選項正確。7．A、B兩裝置，均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進入管內)，水銀柱上升至圖示位置停止。假設這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法正確的是()A．A中水銀的內能增量大于B中水銀的內能增量B．B中水銀的內能增量大于A中水銀的內能增量C．A和B中水銀體積保持不變，故內能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內能增量相同解析：選B大氣壓對水銀槽內的水銀做相同的功，因為玻璃管內吸進的水銀一樣多，由于A管重心高于B管，A管內水銀重力勢能大于B管的，根據(jù)能量的轉化和守恒可知A管內的內能增加得少，B管內的內能增加得多，B正確。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．下列說法正確的是()A．做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的B．每一個分子都有勢能和動能，分子動能與分子勢能之和就是分子內能C．只有熱傳遞才可以改變物體的內能D．一定質量的理想氣體的內能只與溫度有關，溫度越高，內能越大解析：選AD做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的，A正確；分子勢能存在于分子之間，單個的分子不存在分子勢能，組成物質的所有分子動能與分子勢能之和是物體的內能，故B錯誤；做功與熱傳遞都可以改變物體的內能，故C錯誤；一定質量的理想氣體的內能只與溫度有關，溫度越高，內能越大，D正確。9.一定質量的理想氣體從狀態(tài)A經過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V-T圖像如圖所示。下列說法正確的有()A．A→B的過程中，氣體對外界做功B．A→B的過程中，氣體放出熱量C．B→C的過程中，氣體壓強不變D．A→B→C的過程中，氣體內能增加解析：選BC由題圖可知，從A到B氣體的體積減小，外界對氣體做功，A項錯誤；從A到B過程氣體的溫度不變，內能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，B項正確；從B到C過程中eq\f(V,T)是一個常數(shù)，氣體發(fā)生的是等壓變化，氣體的溫度降低，內能減少，C項正確，D項錯誤。10．一定質量的理想氣體由狀態(tài)Ⅰ(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2>T1，則該過程中()A．氣體的內能一定是增加的B．氣體可能向外界放熱C．氣體一定從外界吸收熱量D．外界對氣體做正功解析：選ABD理想氣體分子勢能忽略不計，因此溫度升高時，氣體的內能增加，故A對；壓縮氣體，外界對氣體做正功，故D對；由于不能確定外界對氣體做功的多少，因此氣體可能吸熱，也可能放熱，故B對，C錯。三、非選擇題(本題共4小題，共54分)11．(10分)約在1670年，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上、下端各有一個小孔，斜面下有一個連接兩小孔直至底端的彎曲軌道。維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小鐵球運動到小孔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“永動機”居然改頭換面地出現(xiàn)過多次，其中一次是在1878年，即在能量守恒定律確定20年后，而且竟在德國取得了專利權！請你分析一下，維爾金斯“永動機”能實現(xiàn)嗎？為什么？解析：維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律，小鐵球上升過程中，磁場力對小鐵球做正功，使小鐵球機械能增加；但小鐵球下落時，同樣也受到磁場力，而且磁場力做負功，這個負功與上升過程的正功相互抵消，可見，維爾金斯“永動機”不可能源源不斷向外提供能量，所以，維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)。答案：維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)，理由見解析12．(12分)若對物體做1200J的功，可使物體溫度升高3℃，改用熱傳遞的方式，使物體溫度同樣升高3℃，那么物體應吸收多少熱量？如果對該物體做3000J的功，物體的溫度升高解析：做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的，用做功方式使物體溫度升高3℃，如用吸熱方式，也使物體溫度升高3℃，也應吸收1200J的熱量。如對物體做功3000J，溫度升高5℃，而物體溫度升高5℃需要的功或熱量應為E。由1200J＝cm×3℃，E＝cm答案：1200J放出1000J的熱量13．(16分)如圖甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內封閉著一定質量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質量為m?，F(xiàn)對汽缸緩緩加熱，使汽缸內的空氣溫度從T1升高到T2，空氣柱的高度增加了ΔL，已知加熱時氣體吸收的熱量為Q，外界大氣壓強為p0(1)此過程中被封閉氣體的內能變化了多少？(2)汽缸內溫度為T1時，氣柱的長度為多少？(3)請在圖乙的V-T圖上大致作出該過程的圖像(在圖線上標出過程的方向)。解析：(1)對活塞和砝碼：mg＋p0S＝pS，得p＝p0＋eq\f(mg,S)氣體對外做功W＝pSΔL＝(p0S＋mg)ΔL由熱力學第一定律W＋Q＝ΔU得ΔU＝Q－(p0S＋mg)ΔL。(2)由蓋呂薩克定律可得，eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，則eq\f(LS,T1)＝eq\f(L＋ΔLS,T2)解得L＝eq\f(T1ΔL,T2－T1)。(3)v-T圖像如圖所示。答案：(1)Q－(p0S＋mg)ΔL(2)eq\f(T1ΔL,T2－T1)(3)見解析圖14.(16分)如圖所示在絕熱汽缸內，有一絕熱輕活塞封閉一定質量的氣體，開始時缸內氣體溫度為27℃，封閉氣柱長為9cm，活塞橫截面積S＝50cm2。現(xiàn)通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時間，此過程中氣體吸熱22J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27℃。已知大氣壓強等于10(1)加熱后活塞到汽缸底部的距離；(2)此過程中氣體內能改變了多少。解析：(1)取被封閉的氣體為研究對象，開始時氣體的體積為L1S，溫度為：T1＝(273＋27)K＝300K，末狀態(tài)的體積為L2S，溫度為：T2＝(273＋127)K＝400K氣體