2024-2025學年高中物理第十章熱力學定律綜合檢測含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE11章末綜合檢測(第十章)時間：60分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共14小題，1～10題為單項選擇題，11～14題為多項選擇題，每小題4分，共56分．)1．熱力學定律表明自然界中進行的熱現(xiàn)象的宏觀過程()A．有的只遵守熱力學第肯定律B．有的只遵守熱力學其次定律C．有的既不遵守熱力學第肯定律，也不遵守熱力學其次定律D．全部的都遵守熱力學第一、其次定律2．一個帶活塞的汽缸內(nèi)盛有肯定量的氣體，若此氣體的溫度隨其內(nèi)能的增大而上升，則()A．將熱量傳給氣體，其溫度必上升B．壓縮氣體，其溫度必上升C．壓縮氣體，同時氣體向外界放熱，其溫度必不變D．壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體，其溫度必上升3．下列說法正確的是()A．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加B．其次類永動機雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來的C．電流的能不行能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體4．在給自行車輪胎打氣時，會發(fā)覺胎內(nèi)空氣溫度上升，這是因為()A．胎內(nèi)氣體壓強不斷增大，而容積不變B．輪胎從外界吸熱C．外界空氣溫度原來就高于胎內(nèi)氣體溫度D．打氣時，外界不斷地對胎內(nèi)氣體做功5．下列有關焦耳及焦耳試驗的說法正確的是()A．焦耳是法國物理學家，他的主要貢獻是焦耳定律及熱功當量B．焦耳試驗中用到的容器可以用一般玻璃杯代替C．焦耳試驗的探討對象是容器中的水D．焦耳試驗中要使容器及其中的水上升相同的溫度，試驗中懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度可以不相同，但做功必需相同6．如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分體積相等的氣體，A的密度小，B的密度較大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體勻稱混合，設在此過程中氣體汲取的熱量為Q，氣體內(nèi)能增量為ΔU，則()A．ΔU＝QB．ΔU＜QC．ΔU＞QD．無法比較7．下列關于物體內(nèi)能變更的說法，正確的是()A．肯定質(zhì)量的晶體在熔化過程中內(nèi)能保持不變B．肯定質(zhì)量的氣體在體積膨脹過程中內(nèi)能肯定增加C．肯定質(zhì)量的物體在熱膨脹過程中內(nèi)能不肯定增加D．肯定質(zhì)量的物體在體積保持不變的過程中，內(nèi)能肯定不變8．如圖所示，用導熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分，甲、乙中分別有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣，在達到平衡時，它們的溫度必相等，若分子勢能可忽視，則甲、乙中()A．氣體的壓強相等B．氣體分子的平均動能相等C．氣體的內(nèi)能相等D．氣體分子的平均速率相等9．金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開筒的開關，筒內(nèi)高壓空氣快速向外溢出，待筒內(nèi)外壓強相等時，馬上關閉開關．在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過一段較長的時間后，再次打開開關，這時出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣交換，處于動平衡狀態(tài)，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無空氣交換10．在如圖所示的柱形容器內(nèi)封有肯定質(zhì)量的密閉氣體，光滑活塞C(質(zhì)量為m)與容器用良好的隔熱材料制成．另有質(zhì)量為M的物體從活塞上方的A點自由下落到活塞上，并隨活塞一起到達最低點B而靜止．在這一過程中，密閉氣體內(nèi)能的變更量ΔU、外界對密閉氣體所做的功W與物體和活塞的重力勢能的變更關系是()A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋WB．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔhC．ΔU＝W，W<Mgh＋mgΔhD．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh11．在下述現(xiàn)象中，沒有做功而使物體內(nèi)能變更的是()A．電流通過電爐而使溫度上升B．在陽光照耀下，水的溫度上升C．錘打鐵塊，使鐵塊溫度上升D．夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)溫度會降低12．我國航天員閑逛太空已成為現(xiàn)實，已知飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進入航天器后要“升壓”，因此將此設施特地做成了飛船的一個艙，叫“氣閘艙”，其原理如圖所示．兩個相通的艙A、B間裝有閥門K.指令艙A中充溢氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換．打開閥門K后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡．若將此氣體近似看成志向氣體，則此過程()A．氣體體積膨脹，對外做功B．氣體分子勢能削減，內(nèi)能增加C．氣體體積變大，溫度不變D．B中氣體不行能自發(fā)地全部退回到A中13．某同學做了如下試驗：先把空燒瓶放入冰箱冷凍，取出后快速用一個氣球緊套在燒瓶頸上，再將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球膨脹起來，如圖所示，與燒瓶放進熱水前相比，放進熱水后密閉氣體的()A．內(nèi)能減小B．分子平均動能增大C．分子對燒瓶底的平均作用力變大D．體積是全部氣體分子的體積之和14．如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體，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()A．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過程氣體放熱D．全部過程氣體做功為零

二、非選擇題(本題共4個小題，共44分)15．(8分)如圖所示是用導熱性能良好的材料制成的氣體試驗裝置，起先時被封閉的氣體的長度為32cm，某同學用力向下壓縮氣體，使封閉氣體的長度變?yōu)?2cm，該同學對活塞做90J的功，大氣壓強為p＝1×105Pa，活塞的橫截面積S＝10cm2，不計活塞的重力和摩擦，若以適當?shù)乃俣葔嚎s氣體，在此過程中向外散熱20J，求氣體內(nèi)能變更了多少？16．(10分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是很多人寵愛的休閑零食，如圖為高壓爆米花的裝置原理圖，玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當打開容器蓋后，“嘭”的一聲氣體快速膨脹，壓強急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．設當?shù)販囟葹閠1＝27℃，大氣壓為p0，已知密閉容器打開前的氣體壓強達到4p0.試分析：(1)容器內(nèi)的氣體看做志向氣體，求容器內(nèi)氣體的溫度．(2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)氣體膨脹對外界做功15kJ，并向外釋放了20kJ的熱量，容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變更？變更了多少？

17.(12分)如圖所示為一汽缸內(nèi)封閉的肯定質(zhì)量的氣體的p-V圖象，當該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過程a→c→b到達狀態(tài)b時，有335J的熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126J，求：(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，問系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞是多少？18．(14分)如圖所示，長為50cm、內(nèi)壁光滑的汽缸固定在水平面上，汽缸內(nèi)用橫截面積為100cm2的活塞封閉有壓強為1.0×105Pa、溫度為27℃的志向氣體，起先時活塞位于距左側缸底30cm處．現(xiàn)對封閉的志向氣體加熱，使活塞緩慢向右移動．(已知大氣壓強為1.0×105Pa)(1)試計算當溫度上升到327℃時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強．(2)若在此過程中封閉氣體共汲取了700J的熱量，試計算氣體增加的內(nèi)能．章末綜合檢測(第十章)1．解析：熱力學第一、其次定律是熱力學的基本定律，對全部涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都成立．選項D正確．答案：D2．解析：由熱力學第肯定律ΔU＝W＋Q知，當壓縮氣體，同時將熱量傳給氣體，其內(nèi)能增加，溫度必上升，D正確；若壓縮氣體的同時向外界放熱，內(nèi)能增加或削減的狀況無法確定，溫度變更也無法確定，C錯誤；而A、B只是考慮了或W或Q的一個方面而忽視了另一方面，故不正確．答案：D3．解析：由ΔU＝W＋Q可知，A錯誤；其次類永動機違反了熱力學其次定律，所以制造不出來，B正確；電流通過純電阻電路可使電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯誤；在肯定條件下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤．答案：B4．解析：給自行車輪胎打氣，人對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，所以溫度上升．答案：D5．解析：焦耳是英國物理學家，故A錯誤．焦耳試驗的探討對象為絕熱系統(tǒng)，一般玻璃杯達不到絕熱要求，故B錯誤．焦耳試驗的探討對象為容器及其中的水組成的系統(tǒng)，故C錯誤．要使容器及水上升相同的溫度，即內(nèi)能的增加量相同，則必需做功相同，故D正確．答案：D6．解析：A部分氣體密度小，B部分氣體密度大，以整體為探討對象，起先時，氣體的重心在容器下部，混合勻稱后，氣體的重心應在容器中部，所以重力對氣體做負功，氣體的重力勢能增大，由能量守恒定律可知，汲取的熱量Q有一部分用于增加氣體的重力勢能，另一部分用于增加氣體的內(nèi)能，故答案為B.答案：B7．解析：晶體在熔化過程中吸熱，卻沒有對外做功，故內(nèi)能增加，A錯誤．肯定質(zhì)量的氣體在膨脹過程中，可能吸熱，也可能不吸熱，還有可能放熱，但肯定對外做功，內(nèi)能不肯定增加，B錯誤．物體熱膨脹肯定是汲取了熱量，對外做的功不肯定小于汲取的熱量，內(nèi)能不肯定增加，C正確．物體體積不變，溫度可以變更，內(nèi)能隨之變更，D錯誤．答案：C8．解析：由于溫度是分子平均動能的標記，Ek＝eq\f(1,2)mv2，在達到平衡時，它們的溫度相等，所以氣體分子的平均動能必相等，B正確，D錯誤；因為總分子數(shù)不同，所以內(nèi)能不相等，C錯誤；由pV＝nRT可知，氮氣的壓強大，A錯誤．答案：B9．解析：題中描述的“快速”是筒內(nèi)空氣經(jīng)過一個絕熱過程，來不及吸熱，再經(jīng)“足夠長”的時間，是一個與外界熱交換的過程，即等容升溫的過程．第一次打開筒的開關，筒內(nèi)高壓空氣快速向外溢出，對外做功內(nèi)能削減，溫度降低，待筒內(nèi)外壓強相等時馬上關閉開關．此時外界溫度高于筒內(nèi)溫度，筒內(nèi)空氣從外界汲取熱量，經(jīng)過一段較長時間后，筒內(nèi)空氣溫度上升到和外界一樣．由于溫度上升使筒內(nèi)空氣壓強增大，所以再次打開開關，會有空氣向筒外流出．答案：B10．解析：因活塞和容器用良好的隔熱材料制成，容器內(nèi)的密閉氣體與外界無熱交換，Q＝0，所以ΔU＝W；但由于物體和活塞碰撞時損失一部分機械能，因此有W<Mgh＋mgΔh，故C項正確．雖然W<Mgh＋mgΔh，但仍遵守能量守恒定律，只不過削減的機械能不是全部轉(zhuǎn)化為密閉氣體的內(nèi)能，而是有一部分在碰撞時轉(zhuǎn)化為活塞和物體的內(nèi)能了，能的總量并未削減．答案：C11．解析：電流通過電爐做功，使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A不符合題意；在陽光照耀下．水溫上升是靠太陽的熱輻射來實現(xiàn)的，B符合題意；錘打鐵塊是做功過程，C不符合題意；室內(nèi)放上冰塊是通過熱傳遞的方式來變更溫度的，D符合題意．答案：BD12．解析：當閥門K被打開時，A中的氣體進入B中，由于B中為真空，所以氣體體積膨脹，對外不做功，故A錯誤；又因為系統(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，則氣體的溫度也不變，B錯誤、C正確；由熱力學其次定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時，B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中，故D正確．答案：CD13．解析：由于熱水的溫度較高，將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，燒瓶和氣球內(nèi)氣體汲取了熱水的熱量，溫度上升，內(nèi)能增大，A錯誤；由于溫度上升，所以分子的平均動能增大，B正確；由于外界壓強不變，氣球膨脹，內(nèi)部氣體對氣球膜的壓力增大，因此內(nèi)部氣體壓強增大，分子對燒瓶底的平均作用力增大，C正確；氣體分子體積很小，間隙較大，對應的氣體體積不是分子體積之和，D錯誤．答案：BC14．解析：A→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對外界做功，其對應的內(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)為恒量可知，氣體溫度上升，其對應的內(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)能變更為零，但外界對氣體做功，因此該過程中氣體放熱，C正確；A→B過程氣體對外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸所圍的面積，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線與橫軸所圍的面積，明顯全過程對氣體做的功為ABC封閉曲線所圍的面積，D錯誤．答案：AC15．解析：大氣對活塞做功W＝pΔV＝1×105×(0.32－0.12)×(10×10－4)J＝20J，該同學對氣體做功W＝90J，故外界對氣體做功為W總＝W0＋W＝110J，由熱力學第肯定律：ΔU＝W總＋Q＝110J＋(－20)J＝90J，即氣體內(nèi)能增加，增加了90J.答案：增加了90J16．解析：(1)依據(jù)查理定律：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)p1＝p0，T1＝300K，p2＝4p0.整理得：T2＝1200K，t2＝927℃.(2)由熱力學第肯定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝－20kJ－15kJ＝－35kJ，故內(nèi)能削減35kJ.答案：(1)927℃(2)削減35kJ17．解析：(1)沿a→c→b過程，由熱力學第肯定律ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J沿a→d→b過程，由熱力學第肯定律ΔU＝W′＋Q′，得Q′＝ΔU－W′＝209J－(－42)J＝251J，即有251J的熱量傳入系統(tǒng)．(2)因為由a→b，ΔU＝209J所以由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209J由熱力學第肯定律ΔU′＝W″＋Q″得Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293J負號說明系統(tǒng)放出熱量．答案：(1)251J(2)放熱293J18．解析：(1)設活塞橫截面積為S，封閉氣體剛起先的溫度為T1，體積為L1S，壓強為p1，當活塞恰好移動到汽缸口時，封閉氣體的溫度為T2，體積為L2S，壓強p2＝p1，封閉氣體發(fā)生等壓變更，依據(jù)蓋—呂薩克定律可得eq\f(L1S,T1)＝eq\f(L2S,T2)，