高中物理 第10章熱力學(xué)定律限時檢測隨堂課時作業(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)定律限時檢測隨堂課時作業(yè)新人教版選修3-2"第十章限時檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間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選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．以下說法正確的是()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，所以可制造一臺利用水能的機器，效率可達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；液化氣燃燒會引起一些化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致有毒氣體的生成，B錯誤；水能雖然是可再生能源，由熱力學(xué)第二定律可知，效率不可能達到100%，C錯誤；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D錯誤。2.(·泰安模擬)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，密閉于氣缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。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()A．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)能減小答案：A解析：該題考查熱力學(xué)第一定律，絕熱過程中，氣體膨脹，對外做功；內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動能減小，A選項正確。3.熱力學(xué)第二定律常見的表述方式有兩種，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表示，根據(jù)你對第二種表述的理解，如果也用類似的示意圖來表示，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：熱機吸收熱量，對外做功，同時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，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)分子的平均動能增大C．單位時間內(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，該過程氣體對外做功，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下能夠溶解大量的二氧化碳的啟發(fā)，設(shè)想了一個辦法；可以用壓縮機將二氧化碳送入深海底，永久貯存起來。海底深處，壓強很大，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永遠的“家”，從而避免溫室效應(yīng)。在將二氧化碳送入深海底的過程中，以下說法錯誤的是()A．壓縮機對二氧化碳做功，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能會減少D．每一個二氧化碳分子的動能都會減少答案：D解析：壓縮機壓縮氣體對氣體做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，A對。二氧化碳壓入海底時比海水溫度高，因此將熱量傳遞給海水而內(nèi)能減小，B是對的。二氧化碳溫度降低，分子平均動能減少，但不是每個分子的動能都減少，C正確，D錯。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0.25K,1957年達到了2×10－5K,1995年通過一系列巧妙的方法已達到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)溫度降到絕對零度以下；②隨著火箭技術(shù)的發(fā)展，人類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；③一個國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能使光的速度降到每小時40m左右，慢到幾乎與烏龜爬行的速度相仿；④由于太陽的照射，海洋表面的溫度可達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項違背了熱力學(xué)第二定律，即絕對零度不可達到；②項中同步衛(wèi)星只能定點在赤道正上方；③項中光速與介質(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。抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)。在此過程中()A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強變小，溫度降低D．氣體壓強變小，溫度不變答案：BD解析：因b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體對外界不做功，由ΔU＝W＋Q知內(nèi)能不變，故選項A錯誤。選項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，即氣體壓強變小，故選項C錯誤，選項D正確。8．(·淄博模擬)有關(guān)物體的內(nèi)能，以下說法中正確的是()A．1g溫度為0℃水的內(nèi)能比1g溫度為0℃冰的內(nèi)能大B．電流通過電阻后電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過熱傳遞方式實現(xiàn)的C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減小D．橡皮筋被拉伸時，分子間勢能增加答案：AD解析：0℃的水和0℃的冰分子平均動能相同，但內(nèi)能并不相同，水結(jié)成冰時要放出熱量(忽略此過程的膨脹力)，說明相同質(zhì)量的水的內(nèi)能大(水的分子勢能比冰的分子勢能大)，選項A正確。電流通過電阻發(fā)熱，是由于電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，而不是熱傳遞過程，故B選項錯誤。氣體膨脹對外做功，但有可能吸收更多的熱量，C選項錯誤。橡皮筋被拉伸時，會產(chǎn)生彈力，此彈力是分子引力的宏觀表現(xiàn)，分子勢能隨分子間距離的增大而增大，故選項D正確。9．導(dǎo)熱氣缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個小洞，細沙慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則()A．氣體壓強增大，內(nèi)能可能不變B．外界對氣體做功，氣體溫度降低C．氣體體積減小，壓強增大，內(nèi)能一定減小D．外界對氣體做功，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，則氣體壓強增大、體積減小，外界對氣體做功，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答案：AC解析：A→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，選項A正確；B→C過程氣體等容升壓，由p/T＝C(常量)可知，氣體溫度升高，其對應(yīng)內(nèi)能增加，因做功W＝0，選項B錯；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，選項C正確；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，顯然全過程對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，選項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，活塞與容器壁間無摩擦，外界大氣壓強保持不變。當(dāng)氣體的溫度升高時，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，分子平均動能增大，只有氣體的體積隨同增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變12．(6分)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法中正確的是________。(填寫選項前的字母)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程中，對外界做了0.6J的功，則此過程中氣泡__________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J。氣泡到達湖面后，溫度上升的過程中，又對外界做了0.1J的功，同時吸收了0.3J的熱量，則此過程中，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)氣泡上升過程中溫度保持不變，壓強減小體積增大，所以A、B、C選項均錯，根據(jù)熵增加原理D項正確。(2)氣泡上升過程∵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。氣泡到達湖面后溫度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3J－0.1J＝0.2J13．(7分)開發(fā)利用太陽能，將會滿足人類長期對大量能源的需求。太陽能的光熱轉(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)說明太陽能熱水器哪些結(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是儲水容器，在陽光直射下水將沿________時針方向流動，這是因為______________________。C是輔助加熱器，其作用是______________________。請在下圖中適當(dāng)位置安上進水閥門和出水閥門，并說明選擇位置的理由。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能；外有透明玻璃管，內(nèi)有黑色管子，使陽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，使周圍及穿過管隙的陽光盡量聚焦在水管內(nèi)，水箱安裝在頂部而非下部，便于水的對流。(2)順；集熱器中的水被太陽光曬熱后密度變小，沿管向右上方運動；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水閥門，在貯水容器下方豎直管道上安出水閥門，可使熱水流出，冷水得以補充。三、論述·計算題(共4小題，42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)我國東部季風(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)請在圖中A、B、C、D、E、F處選一最佳建廠處，說明理由。(2)請你預(yù)測此工廠將有哪些方面會對環(huán)境造成污染？(3)請你用物理、化學(xué)、生物等方面的知識設(shè)計一個保護環(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，建一個利用化學(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，在工廠周圍和居民區(qū)之間建立森林防護林帶，盡量選一些生長快能吸收粉塵和有毒氣體的樹種作為綠化的主要品種。15．(10分)如圖所示為焦耳測定熱功當(dāng)量的實驗裝置，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/℃，實驗中測得溫度升高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？答案：(1)251J(2)放熱293J解析：(1)沿a→c→b過程ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J。沿a→d→b過程，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)