新教材高中物理章末綜合測評2固體與液體熱力學(xué)定律魯科版選擇性必修第三冊

章末綜合測評(二)固體與液體熱力學(xué)定律(分值：100分)1．(4分)溫度都是0℃水和冰混合時，以下說法正確的是()A．冰將熔化成水B．水將凝固成冰C．都不變，冰水共存D．假如水比冰多的話，冰熔化；假如冰比水多的話，水結(jié)冰C[溫度都是0℃水和冰混合時，因溫度相同，不會發(fā)生熱傳遞，則無論兩者質(zhì)量如何，最終仍舊是冰水混合物，且是冰水共存狀態(tài)。故選C。]2．(4分)如圖所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜，它被棉線分割成a、b兩部分。若將肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形態(tài)是圖乙中的()ABCDD[當(dāng)把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面張力的作用下，棉線將繃緊。因液體表面有收縮到面積最小的趨勢，而在同周長的幾何圖形中，圓的面積最大，所以棉線被拉成凹的圓弧形態(tài)，選項D正確。]3．(4分)對下列幾種固體物質(zhì)的相識，正確的有()A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體C．自然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)相同A[晶體有固定的熔點，在熔化過程中，溫度保持不變，選項A正確；熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟與云母不浸潤，蜂蠟是非晶體，選項B錯誤；具有各向異性的晶體的物質(zhì)微粒在空間的排列規(guī)則，選項C錯誤；石墨是多晶體，金剛石是單晶體，組成它們的物質(zhì)微粒結(jié)構(gòu)不同，使得它們的物理性質(zhì)不同，選項D錯誤。]4．(4分)如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端快速往復(fù)拉動，管塞會被沖開。管塞被沖開前()A．外界對管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．管內(nèi)氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強變大D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強變大D[克服繩與金屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度上升。通過熱傳遞，乙醚的內(nèi)能增大，溫度上升，直至沸騰；管塞會被沖開。管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強變大。選項D正確。]5．(4分)如圖所示，兩個完全相同的金屬球A和B，其中A球放在不導(dǎo)熱的水平面上，B球用不導(dǎo)熱的細(xì)線懸掛起來，現(xiàn)供應(yīng)兩球相同的熱量，它們的溫度分別上升了ΔtA、ΔtB，則()A．ΔtA＞ΔtB B．ΔtA＜ΔtBC．ΔtA＝ΔtB D．ΔtA、ΔtB無法比較B[兩球受熱后體積都要增大，A球因為放在不導(dǎo)熱的水平面上，受熱膨脹后，重心上升，重力做負(fù)功，依據(jù)能量守恒定律可知，A球汲取的熱量一部分轉(zhuǎn)化成自身的內(nèi)能，使溫度上升，另一部分須要克服重力做功，使重力勢能增加；對于B球，同樣要受熱膨脹，膨脹時重心下降，重力做正功，同樣由能量守恒定律可知，B球汲取的熱量和重力做的功都要轉(zhuǎn)化成自身的內(nèi)能，從而使溫度上升，由以上分析可知，B球增加的內(nèi)能要比A球多，B球的溫度上升得多，所以有ΔtA＜ΔtB，B正確。]6．(4分)對熱力學(xué)其次定律的理解，下列說法正確的是()A．熱量不能由低溫物體傳給到高溫物體B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．永動機(jī)不行能制成，是因為違反了熱力學(xué)其次定律D．不行能從單一熱庫汲取熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變更D[依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體，但在肯定條件下，熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，例如電冰箱的工作過程，選項A錯誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，物體內(nèi)能的變更取決于汲取或放出的熱量和做功的正負(fù)兩個因素，選項B錯誤；永動機(jī)違反能量守恒定律，選項C錯誤；選項D是熱力學(xué)其次定律的表述形式之一，選項D正確。]7．(4分)關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是()A．化石能源是清潔能源，水能是可再生能源B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)建C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未削減，所以不須要節(jié)約能源D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不削減，但能量品質(zhì)降低了D[化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，選項A錯誤；能量是守恒的，但能量品質(zhì)會下降，故要節(jié)約能源，選項B、C錯誤，D正確。]8．(4分)如圖所示，一演示用的“永動機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形態(tài)記憶合金制成的葉片。輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，離開熱水后，葉片形態(tài)快速復(fù)原，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不須要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形態(tài)記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫上升D．轉(zhuǎn)輪的葉片在熱水中汲取的熱量肯定大于在空氣中釋放的熱量D[轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的過程中克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)輪的速度越來越小，所以要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動須要外力做功，故A錯誤；要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動須要外力做功，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量不能由轉(zhuǎn)輪自己供應(yīng)，故B錯誤；轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水的過程是水對轉(zhuǎn)輪做功的過程，同時水會向四周放出熱量，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知水的內(nèi)能減小，故水溫降低，故C錯誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，物體不行能從單一熱源汲取能量全部用來對外做功而不引起其變更，故葉片在熱水中汲取的熱量肯定大于在空氣中釋放的熱量，故D正確。故選D。]9．(6分)我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄。在某次深潛試驗中，“蛟龍”號探測到990m深處的海水溫度為280K。某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來探討氣體狀態(tài)隨海水深度的變更。如圖所示，導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，氣缸所處海平面的溫度T0＝300K，壓強p0＝1atm，封閉氣體的體積V0＝3m3。假如使該氣缸下潛至990m深處，此過程中封閉氣體可視為志向氣體。(1)990m深處封閉氣體的體積為________(1atm相當(dāng)于10m深的海水產(chǎn)生的壓強)。(2)下潛過程中封閉氣體________(填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量________(填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功。[解析](1)當(dāng)氣缸下潛至990m深處時，設(shè)封閉氣體的壓強為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p＝100atm，T＝280K依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(pV,T)代入數(shù)據(jù)得V＝2.8×10－2m3。(2)由(1)知封閉氣體的體積減小，外界對氣體做功，W>0；封閉氣體可視為志向氣體，溫度降低，其內(nèi)能減小，ΔU<0，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q得Q<0，即下潛過程中封閉氣體放熱。由ΔU<0知，放出的熱量大于外界對氣體所做的功。[答案](1)2.8×10－2m3(2)放熱大于10．(4分)(多選)關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的說法中不正確的是()A．內(nèi)能和機(jī)械能各自包含動能和勢能，因此它們的本質(zhì)上是一樣的B．物體的內(nèi)能和機(jī)械能均不為零C．一個物體的機(jī)械能可以為零，但它的內(nèi)能恒久不行能為零D．物體的機(jī)械能變更時，它的內(nèi)能可以保持不變AB[機(jī)械能是指宏觀物體動能和勢能的總和，內(nèi)能是指物體內(nèi)全部分子動能和分子勢能的總和，有本質(zhì)的區(qū)分，A錯，符合題意；物體的分子運動永不停息，內(nèi)能不行能為零，但物體機(jī)械能可以為零，B錯，符合題意，C對，不符合題意；機(jī)械能、內(nèi)能在肯定條件下可相互轉(zhuǎn)化，但沒有轉(zhuǎn)化時，一個可以變更，另一個可以不變，D對，不符合題意，故本題選AB。]11．(4分)(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必需對物體做功或向它傳熱B．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加C．可以從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣．不行能使熱量從低溫物體傳給高溫物體AC[本題考查熱力學(xué)定律，主要考查考生對熱力學(xué)定律中內(nèi)能變更、做功關(guān)系及熱量變更之間的關(guān)系。選項A，內(nèi)能的變更可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，A正確；選項B，對某物體做功，物體的內(nèi)能不肯定增加，B錯誤；選項C，在引起其他變更的狀況下，可以從單一熱源汲取熱量，將其全部變?yōu)楣?，C正確；選項D，在引起其他變更的狀況下，可以使熱量從低溫物體傳給高溫物體，D錯誤。]12．(4分)(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O。下列推斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界汲取的熱量小于氣體對外界做的功AB[由ac的延長線過原點O知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項A正確；志向氣體的內(nèi)能由其溫度確定，故在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；過程cd是等溫變更，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第肯定律知，氣體對外放出的熱量等于外界對氣體做的功，選項C錯誤；過程da氣體內(nèi)能增大，從外界汲取的熱量大于氣體對外界做的功，選項D錯誤。]13．(4分)(多選)大約在1670年，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計了一種磁力“永動機(jī)”。如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認(rèn)為：假如在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當(dāng)小球運動到小孔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，維爾金斯的永動機(jī)盡然改頭換面地出現(xiàn)過多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律確定20年后，竟在德國取得了專利權(quán)。關(guān)于維爾金斯“永動機(jī)”，正確的相識應(yīng)當(dāng)是()A．不符合理論規(guī)律，肯定不行能實現(xiàn)B．假如忽視斜面的摩擦，維爾金斯“永動機(jī)”肯定可以實現(xiàn)C．假如忽視斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機(jī)”可以實現(xiàn)D．違反能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不行能實現(xiàn)AD[磁鐵吸引小球上升，要消耗磁鐵的磁場能，時間長了磁鐵的磁性就會逐步減弱，直至不能把小球吸引上去，該思想違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不行能實現(xiàn)。A、D正確。]14．(6分)肯定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在壓強不變的條件下，由液態(tài)到氣態(tài)(在此狀態(tài)下物質(zhì)可看成志向氣體)變更過程中溫度(T)隨加熱時間(t)變更的關(guān)系圖像如圖所示。單位時間物質(zhì)所汲取的熱量可看成不變。(1)以下說法正確的是()A．在區(qū)間Ⅱ，物質(zhì)的內(nèi)能不變B．在區(qū)間Ⅲ，分子勢能不變C．從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ，物質(zhì)的熵增加D．在區(qū)間Ⅰ，物質(zhì)分子熱運動的平均動能隨著時間的增加而增大(2)在區(qū)間Ⅲ，若將壓強不變的條件改為體積不變，則溫度上升________(選填“變快”“變慢”或“快慢不變”)，請說明理由。[解析](1)區(qū)間Ⅱ是汽化過程，物質(zhì)要汲取熱量，內(nèi)能增加，A錯誤；在區(qū)間Ⅲ，物質(zhì)可看成志向氣體，分子勢能為零，B正確；從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ，物質(zhì)分子無序程度增加，熵增加，C正確；在區(qū)間Ⅰ，隨加熱時間增加，物質(zhì)溫度上升，分子熱運動的平均動能增大，D正確。(2)依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W及志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，汲取的熱量Q相同時，在壓強不變的條件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；在體積不變的條件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，即在體積不變的條件下溫度上升變快。[答案](1)BCD(2)變快理由見解析15．(8分)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體，從狀態(tài)A等容變更到狀態(tài)B，再等壓變更到狀態(tài)D。已知在狀態(tài)A時，氣體溫度tA＝327℃。(1)求氣體在狀態(tài)B時的溫度；(2)已知由狀態(tài)B→D的過程，氣體對外做功W，氣體與外界交換熱量Q，試比較W與Q的大小，并說明緣由。[解析](1)氣體由狀態(tài)A變更到狀態(tài)B由查理定律eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)可得TB＝eq\f(pB,pA)TA＝eq\f(1,2)×(327＋273)K＝300K所以tB＝27℃。(2)由B→D的過程，氣體溫度上升，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q－W>0可得Q>W。[答案](1)27℃(2)Q>W緣由見解析16．(10分)如圖所示，一長為L、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用一質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體，起先時活塞用銷釘固定在汽缸正中心，汽缸內(nèi)被封閉氣體壓強為p。外界大氣壓為p0(p>p0)。現(xiàn)釋放活塞，測得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時的速度為v0求：(1)此過程克服大氣壓力所做的功；(2)活塞從釋放到將要離開缸口，缸內(nèi)氣體內(nèi)能變更了多少？[解析](1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F，則：F＝p0S依據(jù)功的定義式W＝Fl得W＝eq\f(1,2)p0LS。(2)設(shè)活塞離開汽缸時動能為Ek，則Ek＝eq\f(1,2)mv2依據(jù)能量守恒定律得ΔU＝－eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)p0LS＝－eq\f(1,2)(mv2＋p0LS)即內(nèi)能削減了eq\f(1,2)(mv2＋p0LS)。[答案](1)eq\f(1,2)p0LS(2)內(nèi)能削減了eq\f(1,2)(mv2＋p0LS)17．(10分)如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為志向氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。(1)若再次達(dá)到平衡時，水溫未發(fā)生變更，求此時氣體的壓強；(2)若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(T2－T1))(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在(1)所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時，求氣體的壓強及所汲取的熱量。[解析](1)容器內(nèi)的志向氣體從打開C到再次平衡時，發(fā)生等溫變更，依據(jù)玻意爾耳定律得p0V0＝p·2V0解得此時氣體壓強p＝eq\f(1,2)p0。(2)上升溫度，志向氣體發(fā)生等容變更，依據(jù)查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)解得壓強為p′＝1.2p＝0.6p0溫度變更，志向氣體