高中物理 第10章熱力學(xué)定律限時(shí)檢測(cè)隨堂課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第10章熱力學(xué)定律限時(shí)檢測(cè)隨堂課時(shí)作業(yè)新人教版選修3-2"第十章限時(shí)檢測(cè)本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿(mǎn)分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．以下說(shuō)法正確的是()A．熱量自發(fā)地從甲物體傳到乙物體，甲的內(nèi)能不一定比乙大B．液化氣是一種清潔能源C．水能是可再生能源，所以可制造一臺(tái)利用水能的機(jī)器，效率可達(dá)100%D．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡、用之不竭的答案：A解析：熱量自發(fā)地從甲傳到乙，說(shuō)明甲的溫度高于乙的溫度，但物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外，還與物體體積及物質(zhì)的量等因素有關(guān)，甲的內(nèi)能不一定大于乙的內(nèi)能，A正確；液化氣燃燒會(huì)引起一些化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致有毒氣體的生成，B錯(cuò)誤；水能雖然是可再生能源，由熱力學(xué)第二定律可知，效率不可能達(dá)到100%，C錯(cuò)誤；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D錯(cuò)誤。2.(·泰安模擬)某汽車(chē)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()A．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：該題考查熱力學(xué)第一定律，絕熱過(guò)程中，氣體膨脹，對(duì)外做功；內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小，A選項(xiàng)正確。3.熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的表述方式有兩種，其一是：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；其二是：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。第一種表述方式可以用如右圖示意圖來(lái)表示，根據(jù)你對(duì)第二種表述的理解，如果也用類(lèi)似的示意圖來(lái)表示，你認(rèn)為下列示意圖中正確的是()答案：B解析：第二種表述的意思是：熱機(jī)吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)把熱量傳給低溫物體。4．如圖所示，有一導(dǎo)熱性良好的氣缸放在水平面上，活塞與氣缸壁間的摩擦不計(jì)，氣缸內(nèi)用一定質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體，忽略氣體分子間的相互作用(即分子勢(shì)能視為零)，忽略環(huán)境溫度的變化，現(xiàn)緩慢推倒氣缸，在此過(guò)程中()A．氣體吸收熱量，內(nèi)能不變B．氣缸內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大C．單位時(shí)間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多D．氣缸內(nèi)分子撞擊氣缸壁的平均作用力增大答案：A解析：由題圖可知，該過(guò)程氣體對(duì)外做功，由于忽略環(huán)境溫度變化，溫度不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量。內(nèi)能不變。A正確。5．溫室效應(yīng)嚴(yán)重威脅著人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的安全，為了減少溫室效應(yīng)造成的負(fù)面影響，有的科學(xué)家受到了啤酒在較高壓強(qiáng)下能夠溶解大量的二氧化碳的啟發(fā)，設(shè)想了一個(gè)辦法；可以用壓縮機(jī)將二氧化碳送入深海底，永久貯存起來(lái)。海底深處，壓強(qiáng)很大，溫度很低，海底深水肯定能夠溶解大量的二氧化碳，這樣就為溫室氣體二氧化碳找到了一個(gè)永遠(yuǎn)的“家”，從而避免溫室效應(yīng)。在將二氧化碳送入深海底的過(guò)程中，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．壓縮機(jī)對(duì)二氧化碳做功，能夠使其內(nèi)能增大B．二氧化碳與海水間的熱傳遞能夠使其內(nèi)能減少C．二氧化碳分子平均動(dòng)能會(huì)減少D．每一個(gè)二氧化碳分子的動(dòng)能都會(huì)減少答案：D解析：壓縮機(jī)壓縮氣體對(duì)氣體做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，A對(duì)。二氧化碳?jí)喝牒５讜r(shí)比海水溫度高，因此將熱量傳遞給海水而內(nèi)能減小，B是對(duì)的。二氧化碳溫度降低，分子平均動(dòng)能減少，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都減少，C正確，D錯(cuò)。6．下面提供了科技發(fā)展的四則信息。①低溫技術(shù)已有重大突破，1933年低溫已達(dá)0.25K,1957年達(dá)到了2×10－5K,1995年通過(guò)一系列巧妙的方法已達(dá)到1×10－8K。隨著低溫技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，科學(xué)家一定能把熱力學(xué)溫度降到絕對(duì)零度以下；②隨著火箭技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)一定能夠在地球上任意位置的上空發(fā)射一顆同步衛(wèi)星；③一個(gè)國(guó)際科研小組正在研制某種使光速大大降低的介質(zhì)，這些科學(xué)家希望在不久的將來(lái)能使光的速度降到每小時(shí)40m左右，慢到幾乎與烏龜爬行的速度相仿；④由于太陽(yáng)的照射，海洋表面的溫度可達(dá)30℃左右，而海洋深處的溫度要低得多，在水深600～1000m的地方，水溫約4℃，因此人們正在研制一種抗腐蝕的熱交換器，利用海水溫差發(fā)電，并取得了成功。請(qǐng)辨別、判斷以上信息中正確的是()A．①② B．②④C．①③ D．③④答案：D解析：四則信息均為與當(dāng)今科技發(fā)展前沿相關(guān)的信息，但①項(xiàng)違背了熱力學(xué)第二定律，即絕對(duì)零度不可達(dá)到；②項(xiàng)中同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在赤道正上方；③項(xiàng)中光速與介質(zhì)有關(guān)，光在不同介質(zhì)中傳播速度不相同；④項(xiàng)中敘述符合能量守恒定律而不違背其他物理原理。7．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成a，b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空。抽開(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中()A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答案：BD解析：因b內(nèi)為真空，抽開(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體對(duì)外界不做功，由ΔU＝W＋Q知內(nèi)能不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。選項(xiàng)B正確。稀薄氣體可看作理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，溫度也不變，由p1V1＝p1V2和V1<V2知p1>p2，即氣體壓強(qiáng)變小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。8．(·淄博模擬)有關(guān)物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法中正確的是()A．1g溫度為0℃水的內(nèi)能比1g溫度為0℃冰的內(nèi)能大B．電流通過(guò)電阻后電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過(guò)熱傳遞方式實(shí)現(xiàn)的C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減小D．橡皮筋被拉伸時(shí)，分子間勢(shì)能增加答案：AD解析：0℃的水和0℃的冰分子平均動(dòng)能相同，但內(nèi)能并不相同，水結(jié)成冰時(shí)要放出熱量(忽略此過(guò)程的膨脹力)，說(shuō)明相同質(zhì)量的水的內(nèi)能大(水的分子勢(shì)能比冰的分子勢(shì)能大)，選項(xiàng)A正確。電流通過(guò)電阻發(fā)熱，是由于電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程，而不是熱傳遞過(guò)程，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。氣體膨脹對(duì)外做功，但有可能吸收更多的熱量，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。橡皮筋被拉伸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈力，此彈力是分子引力的宏觀表現(xiàn)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大，故選項(xiàng)D正確。9．導(dǎo)熱氣缸開(kāi)口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿(mǎn)沙子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個(gè)小洞，細(xì)沙慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則()A．氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變B．外界對(duì)氣體做功，氣體溫度降低C．氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小D．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加答案：BC解析：由平衡條件知活塞受到的沙桶拉力減小，其他力如活塞重力、大氣壓力不變，則氣體壓強(qiáng)增大、體積減小，外界對(duì)氣體做功，由于環(huán)境溫度緩慢降低，則氣體內(nèi)能減少，由ΔU＝W＋Q知Q<0，即向外放熱。10．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過(guò)程A→B、等容過(guò)程B→C、等溫過(guò)程C→A又回到了狀態(tài)A，則()A．A→B過(guò)程氣體降溫B．B→C過(guò)程氣體內(nèi)能增加，可能外界對(duì)氣體做了功C．C→A過(guò)程氣體放熱D．全部過(guò)程氣體做功為零答案：AC解析：A→B過(guò)程氣體絕熱膨脹，氣體對(duì)外界做功，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)能必定減小，即氣體溫度降低，選項(xiàng)A正確；B→C過(guò)程氣體等容升壓，由p/T＝C(常量)可知，氣體溫度升高，其對(duì)應(yīng)內(nèi)能增加，因做功W＝0，選項(xiàng)B錯(cuò)；C→A過(guò)程氣體等溫壓縮，故內(nèi)能變化為零，但外界對(duì)氣體做功，因此該過(guò)程中氣體放熱，選項(xiàng)C正確；A→B過(guò)程氣體對(duì)外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積。B→C過(guò)程氣體不做功。C→A過(guò)程外界對(duì)氣體做功，其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過(guò)程對(duì)氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，選項(xiàng)D不正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)(吉林一中～學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在一容器中，活塞與容器壁間無(wú)摩擦，外界大氣壓強(qiáng)保持不變。當(dāng)氣體的溫度升高時(shí)，氣體體積________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，從微觀角度看，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是____________________。答案：增大溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，只有氣體的體積隨同增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強(qiáng)不變12．(6分)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則在此過(guò)程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說(shuō)法中正確的是________。(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)A．氣體分子間的作用力增大B．氣體分子的平均速率增大C．氣體分子的平均動(dòng)能減小D．氣體組成的系統(tǒng)的熵增加(2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中，對(duì)外界做了0.6J的功，則此過(guò)程中氣泡__________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過(guò)程中，又對(duì)外界做了0.1J的功，同時(shí)吸收了0.3J的熱量，則此過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J。答案：(1)D(2)吸收0.60.2解析：(1)氣泡上升過(guò)程中溫度保持不變，壓強(qiáng)減小體積增大，所以A、B、C選項(xiàng)均錯(cuò)，根據(jù)熵增加原理D項(xiàng)正確。(2)氣泡上升過(guò)程∵T不變∴ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律得氣體吸收熱量Q＝W＝0.6J。氣泡到達(dá)湖面后溫度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3J－0.1J＝0.2J13．(7分)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，將會(huì)滿(mǎn)足人類(lèi)長(zhǎng)期對(duì)大量能源的需求。太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換是目前技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最廣泛的形式。太陽(yáng)能熱水器的構(gòu)造示意圖如圖所示，下方是像日光燈管似的集熱管，由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，在黑色管的下方是一塊光亮的鋁合金反光板，做成凹凸一定的曲面。(1)說(shuō)明太陽(yáng)能熱水器哪些結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)，水箱為何安裝在頂部而非下部？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)下圖中A是集熱器，B是儲(chǔ)水容器，在陽(yáng)光直射下水將沿________時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，這是因?yàn)開(kāi)_____________________。C是輔助加熱器，其作用是______________________。請(qǐng)?jiān)谙聢D中適當(dāng)位置安上進(jìn)水閥門(mén)和出水閥門(mén)，并說(shuō)明選擇位置的理由。答案：(1)日光燈管似的集熱管面積較大，便于吸收較多的太陽(yáng)能；外有透明玻璃管，內(nèi)有黑色管子，使陽(yáng)光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管間有空隙，并抽成真空，減少兩管間因空氣對(duì)流引起的熱損失，減少熱傳導(dǎo)；集熱管的下方是一塊光亮的鋁合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周?chē)按┻^(guò)管隙的陽(yáng)光盡量聚焦在水管內(nèi)，水箱安裝在頂部而非下部，便于水的對(duì)流。(2)順；集熱器中的水被太陽(yáng)光曬熱后密度變小，沿管向右上方運(yùn)動(dòng)；在陰天用電加熱的方式使水溫升高；在封閉的環(huán)形管道的左下方安上進(jìn)水閥門(mén)，在貯水容器下方豎直管道上安出水閥門(mén)，可使熱水流出，冷水得以補(bǔ)充。三、論述·計(jì)算題(共4小題，42分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)14．(10分)我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)某新建城市分布如圖所示，城市的四周都有廣闊地帶，現(xiàn)要在城市附近建一座比較大型的火力發(fā)電廠。(1)請(qǐng)?jiān)趫D中A、B、C、D、E、F處選一最佳建廠處，說(shuō)明理由。(2)請(qǐng)你預(yù)測(cè)此工廠將有哪些方面會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染？(3)請(qǐng)你用物理、化學(xué)、生物等方面的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)環(huán)境、控制污染的方案。答案：(1)應(yīng)選在D處建廠。原因：①在季風(fēng)區(qū)工廠應(yīng)建在位于垂直于盛行風(fēng)風(fēng)向的郊外，可盡量減少粉塵，有毒氣體在居民區(qū)的污染。②在河的下游，水源充足。③緊靠鐵路和公路，交通便利。(2)有廢氣、廢渣和廢水。(3)①利用該廠的廢渣可在附近建一個(gè)礦渣水泥廠或磚廠，變廢為寶。②根據(jù)可產(chǎn)生廢水的情況，在建廠的同時(shí)，建一個(gè)利用化學(xué)分解和生物降解的廢水處理設(shè)備。③根據(jù)該廠將產(chǎn)生粉塵和有毒氣體較嚴(yán)重的情況，在廠區(qū)里多栽一些如美人蕉、月季、丁香、菊花等能吸收有毒氣體的植物，搞好廠區(qū)綠化保護(hù)，在工廠周?chē)途用駞^(qū)之間建立森林防護(hù)林帶，盡量選一些生長(zhǎng)快能吸收粉塵和有毒氣體的樹(shù)種作為綠化的主要品種。15．(10分)如圖所示為焦耳測(cè)定熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)裝置，若重物P、P′的質(zhì)量共為m＝26.320kg，每次下落的高度均為h＝160.5cm，共下落n＝20次，量熱器及其中的水和其他物體的平均熱容量為C＝6316cal/℃，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得溫度升高Δt＝0.31℃，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)算出熱功當(dāng)量的值。(熱功當(dāng)量J＝eq\f(W,Q))答案：4.23J/cal解析：重物下落n＝20次共做功W＝nmgh量熱器中的水及容器等溫度升高Δt需吸熱Q＝CΔt由熱功當(dāng)量的定義得J＝eq\f(W,Q)＝eq\f(nmgh,CΔt)＝eq\f(20×26.320×9.8×160.5×10－2J,6316×0.31cal)≈4.23J/cal。16．(10分)如圖所示，為一氣缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量的氣體的p－V圖線，當(dāng)該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過(guò)程a→c→b到達(dá)狀態(tài)b時(shí)，有335J的熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)外界做功126J，求：(1)若沿a→d→b過(guò)程，系統(tǒng)對(duì)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(guò)程返回狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功84J，問(wèn)系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞是多少？答案：(1)251J(2)放熱293J解析：(1)沿a→c→b過(guò)程ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J。沿a→d→b過(guò)程，ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251J，即有251J的熱量傳入系統(tǒng)。(2)由b→a，ΔU′＝－209J。ΔU′＝W″＋Q″＝84J＋Q″，Q″＝(－209－84)J＝－293J。負(fù)