18學(xué)年高中物理階段驗收評估(四)熱力學(xué)定律3-3

PAGEPAGE4。。內(nèi)部文件，版權(quán)追溯內(nèi)部文件，版權(quán)追溯內(nèi)部文件，版權(quán)追溯階段驗收評估（四）熱力學(xué)定律(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題中只有一個選項符合題意，第6～8小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．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。開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖1所示。在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體()圖1A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內(nèi)能增大C．對外做負(fù)功，分子的平均動能增大D．對外做負(fù)功，內(nèi)能減小解析：選A氣體膨脹對外做正功，而缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，由熱力學(xué)第一定律知，其內(nèi)能一定減小，溫度降低，故分子的平均動能減小，A正確，B、C、D錯誤。2．下列說法中正確的是()A．物體吸熱后溫度一定升高B．物體溫度升高，內(nèi)能一定增加C．0℃的冰融化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變D．100℃的水變?yōu)?00℃的水汽的過程中內(nèi)能增大解析：選D物體吸收熱量溫度不一定升高，A錯誤；物體溫度升高，分子平均動能增大，若分子勢能減小，物體的內(nèi)能可能減小或不變，B錯誤；0℃的冰融化成0℃的水的過程中吸熱，內(nèi)能增加，C錯誤；100℃的水變成100℃的水汽過程中吸熱，內(nèi)能增大，D正確。3．給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩慢放水的過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體()A．從外界吸熱 B．對外界做負(fù)功C．分子平均動能減少 D．內(nèi)能增加解析：選A把車胎內(nèi)氣體看作理想氣體，由氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，在T不變的情況下，若p減小，則V增大，故氣體對外做功，B錯。溫度不變，理想氣體分子的平均動能不變、內(nèi)能不變，C、D錯。結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，由于W為負(fù)值，Q＞0即從外界吸熱，故A正確。4.如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A，則()圖2A．A→B過程氣體降溫B．B→C過程氣體內(nèi)能增加，可能外界對氣體做了功C．C→A過程氣體吸熱D．全部過程氣體做功為零解析：選AA→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對外界做功，其對應(yīng)的內(nèi)能必定減小，即氣體溫度降低，A正確；B→C過程氣體等容升壓，由eq\f(p,T)＝恒量可知，氣體溫度升高，其對應(yīng)的內(nèi)能增加，因氣體體積不變，做功W＝0，B錯誤；C→A過程氣體等溫壓縮，故內(nèi)能變化為零，但外界對氣體做功，因此該過程中氣體放熱，C錯誤；A→B過程氣體對外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積，B→C過程氣體不做功，C→A過程外界對氣體做功，其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過程外界對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，D錯誤。5．下列說法中正確的是()A．任何物體的內(nèi)能就是組成該物體的所有分子熱運(yùn)動動能的總和B．只要對內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的D．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行解析：選C內(nèi)能的改變有兩種方式：做功是不同形式的能間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是同種能間的轉(zhuǎn)移，故C項正確。內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動動能和分子勢能之和，故A項錯。由熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，且一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是(1)若沿a→d→b過程系統(tǒng)對外做功42J，則有多少熱量傳入系統(tǒng)？(2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a時，外界對系統(tǒng)做功84J，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞是多少？解析：(1)ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J。ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251J。(2)由a→b，ΔU＝209J。從b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209J。ΔU′＝W＋Q＝84J＋Q，Q＝(－209－84)J＝－293J，負(fù)號說明系統(tǒng)放出熱量。答案：(1)251J(2)放熱293J10.(18分)風(fēng)能是一種環(huán)保型能源。我國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，新疆維吾爾自治區(qū)擁有得天獨(dú)厚的風(fēng)能資源。新疆擁有達(dá)坂城、小草湖、塔城老風(fēng)口、額爾齊斯河谷、羅布泊等九大風(fēng)區(qū)，可開發(fā)利用的風(fēng)區(qū)總面積為15萬平方千米，可裝機(jī)容量總計在8000萬千瓦以上。目前我國風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá)2640MW。據(jù)勘測我國的風(fēng)力資源至少有2.53×105MW，所以風(fēng)力發(fā)電是很有前途的一種能源。如圖4所示，風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能。圖4已知物體的動能與質(zhì)量、速度的關(guān)系式為Ek＝eq\f(1,2)mv2。設(shè)空氣的密度為ρ，水平風(fēng)速為v，風(fēng)力發(fā)電機(jī)每個葉片長為L，設(shè)通過葉片旋轉(zhuǎn)所圍成的圓面積內(nèi)的所有風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η。求：(1)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率P的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(2)若某地平均風(fēng)速v＝10m/s，所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長L＝4m，空氣密度ρ＝1.3kg/m3，效率η＝25%，每天平均發(fā)電20h，則每天能獲得多少電能？解析：(1)葉片旋轉(zhuǎn)所形成的圓面積為S＝πL2，t秒內(nèi)流過該圓面積的風(fēng)柱體的體積V＝Svt＝πL2vt，風(fēng)柱體的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)ρπL2v3t，轉(zhuǎn)化成的電能E＝ηEk＝eq\f(1,2)ηρπL2v3t，發(fā)出的電功率P＝eq\f(E,t)＝eq\f(1,2)ηρπL2v3。(2)將已知數(shù)據(jù)代入可求得每天獲得的電能E＝Pt＝eq\f(1,2)×25%×1.3×3.14×42×103×20×3600J≈5.88×108J。答案：(1)P＝eq\f(1,2)ηρπL2v3(2)5.88×108J11．(20分)如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。圖5(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________。A．A→B過程中，外界對氣體做功B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大C．C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________(選填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量，在C→D過程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ。(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為10L，在B狀態(tài)時壓強(qiáng)為A狀態(tài)時的eq\f(2,3)。求氣體在B狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)。(已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：(1)A→B過程中，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，氣體體積變大，氣體對外界做功，選項A錯誤；B→C過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減少，溫度降低，分子平均動能減小，選項B錯誤；C→D過程中，氣體溫度不變，分子運(yùn)動的劇烈程度不變，體積減小，單位體積內(nèi)的分子個數(shù)增加，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，選項C正確；D→A過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，溫度升高，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，選項D錯誤。(2)A→B、C→D都是等溫過程，內(nèi)能不變，B→C為絕熱膨脹，Q＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＜0，內(nèi)能減小，D→A為絕熱壓縮，同理內(nèi)能增加，故選“B→C”。由熱力學(xué)第一定律：W＋Q1＋Q2＝ΔUW＝ΔU－Q1－Q2＝0－63kJ－(－38kJ)＝－25kJ即氣體完成一次循環(huán)對外做功25kJ。(3)A→B為等溫過程