新教材適用高中物理第三章熱力學定律測評新人教版選擇性必修第三冊

第三章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.關于能量和能源,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,由于能量在數量上并未削減,所以不須要節(jié)約能源D.能量耗散現象說明:在能量轉化的過程中,雖然能量的總量并不削減,但能量品質降低了答案:D解析:化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體,形成酸雨和溫室效應,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,既不會憑空產生,也不會憑空消逝,但能量品質會下降,故要節(jié)約能源,選項B、C均錯誤,選項D正確。2.下列說法正確的是()A.物體汲取熱量,內能肯定增加B.物體汲取熱量,同時對外做功,內能可能不變C.熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體D.氣體自由膨脹是可逆過程答案:B解析:變更內能的方式有做功和熱傳遞,物體汲取熱量,內能不肯定增大,故A錯誤。由ΔU=W+Q知,物體汲取熱量,同時對外做功,內能可能不變,故B正確。熱量在肯定的條件下可以從低溫物體傳到高溫物體,如電冰箱,故C錯誤。依據熱力學其次定律,氣體自由膨脹是不行逆過程,故D錯誤。3.下列說法正確的是()A.并不是一切涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性B.一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實現的C.由熱力學其次定律可以推斷物理過程能否自發(fā)進行D.一切物理過程都不行能自發(fā)地進行答案:C解析:能量轉移和轉化的過程都是具有方向性的,A錯。其次類永動機不違反能量守恒定律,但是不能實現,B錯。在熱傳遞的過程中,能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,但其逆過程不行能自發(fā)地進行,C對,D錯。4.下列說法正確的是()A.對物體做功,必定會使該物體的內能增加B.永動機是制造不出來的C.電流的能不行能全部轉化為內能D.熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體答案:B解析:由ΔU=W+Q可知,A錯誤。永動機違反能量守恒定律或熱力學其次定律,所以制造不出來,B正確。電流通過電阻做功,電能可以全部轉化為內能,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。5.如圖所示,兩端開口的U形管中,盛有同種液體,并用閥門K將液體隔成左、右兩部分,左邊液面比右邊液面高?，F打開閥門K,從打開閥門到兩邊液面第一次平齊的過程中,液體向外放熱為Q,內能變更量為ΔU,動能變更量為ΔEk,大氣對液體做功為W1,重力做功為W2,液體克服阻力做功為W3,由功能關系可得①W1=0,②W2-W3=ΔEk,③W2-W3=Q=ΔU,④W3-Q=ΔU。其中,正確的是()A.①②③ B.①②④C.②③ D.①③答案:B解析:由動能定理可知W2-W3+W1=ΔEk,其中W1=p·ΔV左-p·ΔV右=0,可知①②正確。由熱力學第肯定律ΔU=W+Q得ΔU=W3-Q,可知④正確,③錯誤。綜合以上分析可知B正確。6.地面旁邊有一正在上升的空氣團。它與外界的熱交換忽視不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低,則該氣團在此上升過程中(不計氣團內分子間的勢能)()A.體積減小,溫度降低 B.體積減小,溫度不變C.體積增大,溫度降低 D.體積增大,溫度不變答案:C解析:隨著氣團上升,大氣壓強變小,外界對氣團壓力減小,氣團膨脹,體積增大,氣團對外做功,不考慮熱交換,依據熱力學第肯定律,氣團的內能削減,若不計分子勢能,則內能削減體現為分子平均動能降低,宏觀表現為溫度降低。故C正確。7.關于物體內能變更的說法,正確的是()A.肯定質量的晶體在熔化過程中內能保持不變B.肯定質量的氣體在體積膨脹過程中內能肯定增加C.肯定質量的物體在熱膨脹過程中內能不肯定增加D.肯定質量的物體在體積保持不變的過程中,內能肯定不變答案:C解析:晶體熔化要吸熱,溫度不變,沒有對外做功,故內能增加,A錯誤。由ΔU=W+Q知,肯定質量的氣體在體積膨脹的過程中,不知道W、Q如何變更,不能確定ΔU如何變更,故B錯誤。物體熱膨脹肯定是汲取了熱量,對外做功不肯定小于汲取的熱量,內能不肯定增加,C正確。物體的體積不變,溫度可能變更,內能隨之變更,D錯誤。8.下列有關能量轉化的說法正確的是()A.不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功,而不引起其他的變更B.只要對內燃機不斷改進,就可以使內燃機的效率達到100%C.滿意能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行D.外界對物體做功,物體的內能必定增加答案:A解析:由熱力學其次定律的開爾文表述可知,A對。熱機效率總低于100%,B錯。滿意能量守恒定律的過程未必能自發(fā)進行,因為還要看是否滿意熱力學其次定律,C錯。由熱力學第肯定律ΔU=W+Q可知,W>0,ΔU不肯定大于0,即內能不肯定增加,D錯。二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)9.(2024·天津卷)列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動親密相關,車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振,空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內封的肯定質量的氣體構成。上下乘客及猛烈顛簸均能引起車廂振動,上下乘客時汽缸內氣體的體積變更緩慢,氣體與外界有充分的熱交換;猛烈顛簸時汽缸內氣體的體積變更較快,氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內氣體視為志向氣體,在氣體壓縮的過程中()A.上下乘客時,氣體的內能不變B.上下乘客時,氣體從外界吸熱C.猛烈顛簸時,外界對氣體做功D.猛烈顛簸時,氣體的溫度不變答案:AC解析:上下乘客時汽缸內氣體的體積變更緩慢,氣體與外界有充分的熱交換,則氣體溫度不變、內能不變;在氣體壓縮的過程中,外界對氣體做正功,氣體的內能不變,依據熱力學第肯定律可知,氣體對外放出熱量,故A正確,B錯誤。猛烈顛簸時汽缸內氣體的體積變更較快,氣體與外界來不及熱交換,在氣體壓縮的過程中,外界對氣體做正功,氣體的內能增加,溫度上升,故C正確,D錯誤。10.如圖所示,肯定質量的志向氣體從狀態(tài)a動身,經過等容過程ab到達狀態(tài)b,再經過等溫過程bc到達狀態(tài)c,最終經等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A.在過程ab中氣體的內能增加B.在過程ca中外界對氣體做功C.在過程ab中氣體對外界做功D.在過程bc中氣體從外界汲取熱量答案:ABD解析:ab過程是等容變更,在ab過程中氣體壓強增大,溫度上升,氣體內能增大,選項A正確。而由于體積不變,氣體對外界不做功,選項C錯誤。ca過程是等壓變更,在ca過程中氣體體積減小,外界對氣體做功,選項B正確。bc過程是等溫變更,在bc過程中氣體內能不變,體積增大,氣體對外界做功,則須要汲取熱量,選項D正確。11.地球上有許多的海水,它的總質量約為1.4×1018t,假如這些海水的溫度降低0.1℃,將要放出5.8×1023J的熱量。有人曾設想利用海水放出的熱量,使它完全變成機械能來解決能源危機,但這種機器是不能制成的,關于其緣由,下列說法不正確的是()A.內能不能轉化成機械能B.內能轉化成機械能不滿意熱力學第肯定律C.只從單一熱源汲取熱量并完全轉化成機械能的機械不滿意熱力學其次定律D.機械能可全部轉化為內能,內能不行能全部轉化為機械能,同時不引起其他變更答案:AB解析:內能可以轉化成機械能,如熱機,A錯誤。內能轉化成機械能的過程滿意熱力學第肯定律,B錯誤。熱力學其次定律告知我們,不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變更,C、D正確。12.如圖所示,肯定質量的志向氣體從狀態(tài)a起先,經驗過程①、②、③、④到達狀態(tài)e。對此氣體,下列說法正確的是()A.過程①中氣體的壓強漸漸減小B.過程②中氣體對外界做正功C.過程④中氣體從外界汲取了熱量D.狀態(tài)c、d的內能相等答案:BD解析:過程①中,氣體由a到b,體積V不變、T上升,則壓強增大,A錯。過程②中,氣體由b到c,體積V變大,對外界做功,B對。過程④中,氣體由d到e,溫度T降低,內能ΔU變小,體積V不變,氣體不做功,依據熱力學第肯定律ΔU=Q+W得Q<0,即氣體放出熱量,C錯。狀態(tài)c、d溫度相同,所以內能相同,D對。三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中,溫度保持不變,外界做了24kJ的功?，F潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底,若在此過程中,瓶中空氣的質量保持不變,且放出了5kJ的熱量。在上述兩個過程中,空氣的內能共削減kJ,空氣(選填“汲取”或“放出”)的總熱量為kJ。

答案:5放出29解析:將空氣壓入氣瓶的過程中,因為溫度不變,所以內能不變,外界做24kJ的功,氣體放出24kJ的熱量;在潛水員下潛過程中,瓶中空氣質量不變、體積不變,放出5kJ的熱量,所以內能削減5kJ;在這兩個過程中,空氣共放出24kJ+5kJ=29kJ的熱量。14.(8分)肯定質量的志向氣體從狀態(tài)A先后經過等壓、等容和等溫過程完成一個循環(huán),A、B、C狀態(tài)參量如圖所示,氣體在狀態(tài)A的溫度為27℃,求:(1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB;(2)氣體從A→B→C狀態(tài)變更過程中與外界交換的總熱量Q。答案:(1)600K(2)2p0V0解析:(1)A到B的過程是等壓變更,有V代入數據解得TB=600K。(2)依據熱力學第肯定律有ΔU=Q+W氣體從A→B→C狀態(tài)變更過程中,W=-2p0V0,ΔU=0解得Q=2p0V0。15.(8分)肯定質量的氣體從外界汲取了2.6×105J的熱量,內能增加了4.2×105J。(1)是氣體對外界做了功,還是外界對氣體做了功?做了多少功?(2)假如氣體汲取的熱量仍為2.6×105J不變,但是內能增加了1.6×105J,計算結果W=-1.0×105J是負值,怎樣說明這個結果?(3)在熱力學第肯定律ΔU=W+Q中,W、Q和ΔU的正、負各代表什么物理意義?答案:見解析解析:(1)依據ΔU=W+Q得W=ΔU-Q,將Q=2.6×105J,ΔU=4.2×105J代入式中,得W=1.6×105J>0,說明外界對氣體做了1.6×105J的功。(2)假如汲取的熱量Q=2.6×105J,內能增加了1.6×105J,即ΔU=1.6×105J,則W=-1.0×105J,說明氣體對外界做功。(3)在公式ΔU=W+Q中,ΔU>0,物體內能增加;ΔU<0,物體內能削減。Q>0,物體吸熱;Q<0,物體放熱。W>0,外界對物體做功;W<0,物體對外界做功。16.(8分)如圖所示,肯定質量的志向氣體在狀態(tài)A時壓強為2.0×105Pa,氣體經驗A→B→C→A的過程,在整個過程中對外界放出61.4J熱量。求該氣體在A→B過程中對外界所做的功。答案:138.6J解析:整個過程中,外界對氣體做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)由熱力學第肯定律ΔU=Q+W,得WAB=-(Q+WCA)代入數據得WAB=-138.6J,即氣體對外界做的功為138.6J。17.(14分)如圖所示,肯定質量的志向氣體,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的過程中,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。答案:(1)27℃(2)Q>W緣由見解析解析:(1)氣體由狀態(tài)A變更到狀態(tài)B由查理定律pATB=pBpATA=12×(327所以tB=27℃。(2)由B→D的過程,氣體溫度上升,內能增大,由熱力學第肯定律ΔU=Q-W>0可得Q>W。18.(16分)在如圖所示的坐標系中,肯定質量的某種志向氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變更過程:第一種變更是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對該氣體做功為6J;其次種變更是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,該氣體從外界汲取的熱量為9J。圖線AC的反向延長線過坐標原點O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,志向氣體的分子勢能