人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第三章 熱力學(xué)定律章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(三)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(三)(時(shí)間：75分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(共8個(gè)小題，每小題4分，共32分)1.(2021·遼寧大連市高二期中)下列說(shuō)法中正確的是()A.自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無(wú)意義的B.電源是通過(guò)靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置C.電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的D.能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少〖答案〗C〖解析〗自然界的能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長(zhǎng)久利用能源，并且可以減小由常規(guī)能源在使用中帶來(lái)的污染，節(jié)約能源對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展有很大的意義，故A錯(cuò)誤；電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，故B錯(cuò)誤；通過(guò)電場(chǎng)力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，故C正確；能量耗散是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)(或一個(gè)物體)而言，能量在自然界中是守恒的，故D錯(cuò)誤。2.根據(jù)你學(xué)過(guò)的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是()A.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在傳熱中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C.盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D.第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)〖答案〗A〖解析〗機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在傳熱中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無(wú)限接近－273.15℃，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái)，D錯(cuò)誤。3.一定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)對(duì)外放熱40J，氣體內(nèi)能的增量ΔU為()A.60J B.－60JC.－140J D.140J〖答案〗C〖解析〗由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q＝－100J－40J＝－140J，故選項(xiàng)C正確。4.(2021·濟(jì)寧市月考)二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，人類在采取節(jié)能減排措施的同時(shí)，也在研究控制溫室氣體的新方法，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)。在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可以自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減小為原來(lái)的一半，溫度逐漸降低。此過(guò)程中()A.封閉的二氧化碳?xì)怏w對(duì)外界做正功B.封閉的二氧化碳?xì)怏w壓強(qiáng)一定增大C.封閉的二氧化碳?xì)怏w分子的平均動(dòng)能增大D.封閉的二氧化碳?xì)怏w一定從外界吸收熱量〖答案〗B〖解析〗氣體體積減為原來(lái)的一半，外界對(duì)氣體做正功，故A錯(cuò)誤；海水壓強(qiáng)隨深度增加而增加，而容器內(nèi)外的壓強(qiáng)平衡，氣體壓強(qiáng)增大，故B正確；溫度降低，所以氣體分子的平均動(dòng)能減小，故C錯(cuò)誤；溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，封閉氣體向外界放出熱量，故D錯(cuò)誤。5.地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)。它與外界的熱交換忽略不計(jì)。已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該氣團(tuán)在此上升過(guò)程中(不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)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(tuán)上升，大氣壓強(qiáng)變小，外界對(duì)氣團(tuán)壓力減小，氣團(tuán)膨脹，體積變大，氣團(tuán)對(duì)外做功，不考慮熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣團(tuán)的內(nèi)能減小，若不計(jì)分子勢(shì)能，則內(nèi)能減小體現(xiàn)為分子平均動(dòng)能減小，宏觀表現(xiàn)為溫度降低。故C正確。6.(2020·天津卷，5)水槍是孩子們喜愛(ài)的玩具，常見(jiàn)的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動(dòng)扳機(jī)將閥門M打開(kāi)，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過(guò)程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()A.壓強(qiáng)變大B.對(duì)外界做功C.對(duì)外界放熱D.分子平均動(dòng)能變大〖答案〗B〖解析〗在水向外不斷噴出的過(guò)程中，罐內(nèi)氣體體積增大，根據(jù)玻意耳定律可知，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于罐內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.如圖所示的p－V圖像中A→B→C→A表示一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過(guò)程，1atm＝1.01×105Pa，則以下說(shuō)法正確的是()A.氣體在A、B兩狀態(tài)時(shí)的溫度相等，由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體溫度保持不變B.由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界所做的功C.由狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做了202J的功D.由狀態(tài)C到狀態(tài)A的過(guò)程中，氣體吸收的熱量等于外界對(duì)氣體做的功〖答案〗C〖解析〗因?yàn)閜AVA＝pBVB，所以氣體在A、B兩狀態(tài)時(shí)的溫度相等。由圖像可知，由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體溫度先升高后降低，A錯(cuò)誤；因?yàn)闅怏w在A、B兩狀態(tài)時(shí)的溫度相等，所以內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，氣體從外界吸收的熱量等于氣體對(duì)外界所做的功，B錯(cuò)誤；由狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功為W＝pΔV＝1.01×105×(3－1)×10－3J＝202J，C正確；由狀態(tài)C到狀態(tài)A的過(guò)程中，壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，因?yàn)轶w積不變，所以氣體吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量，D錯(cuò)誤。8.(2021·江蘇南通市一模)一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷A→B→D和A→C→D兩個(gè)變化過(guò)程，如圖所示。A→B→D過(guò)程，氣體對(duì)外做功為W1，與外界交換的熱量為Q1；A→C→D過(guò)程，氣體對(duì)外做功為W2，與外界交換的熱量為Q2。兩過(guò)程中()A.氣體吸熱，Q1＞Q2B.氣體吸熱，W1＝W2C.氣體放熱，Q1＝Q2D.氣體放熱，W1＞W(wǎng)2〖答案〗A〖解析〗p－V圖像中，圖線與橫軸所包圍的面積為氣體對(duì)外所做的功，所以W1＞W(wǎng)2，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，由于兩過(guò)程的初末狀態(tài)pV乘積相同。由理想氣體狀態(tài)方程可得初末狀態(tài)溫度相同，則氣體內(nèi)能相同，故兩過(guò)程氣體吸熱，且Q1＞Q2。故選項(xiàng)A正確。二、多項(xiàng)選擇題(共4小題，每小題5分，共20分)9.關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)定律，下列說(shuō)法中哪些符合事實(shí)()A.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)，是小顆粒內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)所引起的懸浮小顆粒運(yùn)動(dòng)B.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0×105J，若空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣內(nèi)能增加5×104JC.第一類永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律D.一定質(zhì)量的氣體，如果保持溫度不變，體積越小壓強(qiáng)越大〖答案〗BCD〖解析〗布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)引起的固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，B正確；第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，C正確；由氣體實(shí)驗(yàn)定律知，D正確。10.關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A.為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳熱B.對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體〖答案〗AC〖解析〗改變內(nèi)能的方法有做功和傳熱兩種，所以為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量，選項(xiàng)A正確；對(duì)物體做功的同時(shí)向外界放熱，則物體的內(nèi)能可能不變或減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在對(duì)外界有影響的前提下，可以從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γx項(xiàng)C正確；在有外界做功的條件下，可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(2021·湛江市二十一中高二月考)如圖，一絕熱容器被隔板K隔成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定質(zhì)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，溫度不變D.容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，還能全部自動(dòng)回到a部分〖答案〗BC〖解析〗絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒(méi)有傳熱，Q＝0，稀薄氣體向真空擴(kuò)散沒(méi)有做功，W＝0，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能不變，則溫度不變，稀薄氣體擴(kuò)散，體積增大，壓強(qiáng)必然減小，故A錯(cuò)誤，B、C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故D錯(cuò)誤。12.(2021·江蘇星海實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()A.氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B.氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C.在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功D.在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功〖答案〗ABD〖解析〗由圖示圖像可知，對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O，氣體沿直線ac從c到a的過(guò)程壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積不變，即a、c兩狀態(tài)體積相等，故A正確；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，由圖示圖像可知，氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度比在狀態(tài)c時(shí)的溫度高，因此氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，故B正確；由圖示圖像可知，從d到a過(guò)程氣體的壓強(qiáng)不變而溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做功，W＜0，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，ΔU＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0，氣體從外界吸收熱量，且吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，故C錯(cuò)誤；在過(guò)程bc中，等壓變化，溫度降低，內(nèi)能減小，ΔU＜0，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，bc過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功Wbc＝pΔVbc＝CΔTbc，因?yàn)閨Wda|＝|p′ΔVda|＝|CΔTda|，所以|Wbc|＝|Wda|，在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功，故D正確。三、計(jì)算題(共5小題，第13題8分，第14、15、16、17題各10分，共48分)13.利用燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的能量對(duì)外做功的機(jī)器叫熱機(jī)。熱機(jī)是依靠由某些熱力學(xué)過(guò)程組成的特定熱力學(xué)循環(huán)進(jìn)行工作的。如圖所示的p－V圖表示的是某一熱機(jī)的循環(huán)圖。一定質(zhì)量的氣體(可看成理想氣體)由狀態(tài)2經(jīng)過(guò)狀態(tài)1至狀態(tài)4，氣體對(duì)外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態(tài)4經(jīng)狀態(tài)3回到狀態(tài)2，這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J。求：(1)2→1→4過(guò)程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少，變化量是多少；(2)4→3→2過(guò)程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？〖答案〗(1)增加130J(2)放熱330J〖解析〗(1)2→1→4過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功280J，則W1＝－280J，氣體吸收熱量410J，則Q1＝410J由熱力學(xué)第一定律有ΔU1＝W1＋Q1＝130J故在2→1→4的過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加，增加量為130J。(2)4→3→2過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量為ΔU2＝－ΔU1＝－130J由題知，此過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J，則W2＝200J由熱力學(xué)第一定律有ΔU2＝W2＋Q2＝－130J解得Q2＝－330J故在4→3→2的過(guò)程中氣體放熱，放出的熱量為330J。14.(2021·江蘇南通市期末)如圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，現(xiàn)倒入熱水，封閉活塞a，其與液面間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體溫度為T1，壓強(qiáng)為p0，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間溫度降為T2，忽略這一過(guò)程中氣體體積的變化。(1)求溫度降為T2時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)p；(2)封閉氣體溫度由T1降為T2過(guò)程中，其傳遞的熱量為Q，則氣體的內(nèi)能如何變化，求變化量的大小ΔU。〖答案〗(1)eq\f(T2,T1)p0(2)內(nèi)能減少Q(mào)〖解析〗(1)由查理定律得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p,T2)解得p＝eq\f(T2,T1)p0。(2)溫度由T1下降到T2過(guò)程為等容過(guò)程，W＝0，溫度降低，內(nèi)能減少，由W＋Q＝ΔU得ΔU＝Q。15.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1開(kāi)始，經(jīng)歷a、b、c、d四個(gè)變化過(guò)程又回到狀態(tài)1，已知?dú)怏w在狀態(tài)1時(shí)的壓強(qiáng)p1＝2×105Pa，在狀態(tài)4時(shí)溫度為T4＝600K，41和32的延長(zhǎng)線均經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，其他參數(shù)如圖所示。(1)求氣體在狀態(tài)2時(shí)的壓強(qiáng)p2；(2)若氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3，求氣體對(duì)外界做的功。〖答案〗(1)1×105Pa(2)－5×102J〖解析〗(1)由于41和32的延長(zhǎng)線均經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，由eq\f(pV,T)＝C可知?dú)怏w在b、d過(guò)程均做等溫變化，因此T1＝T4＝600K，T2＝T3由圖可知p3＝p1，由1、3狀態(tài)得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V3,T3)1到2過(guò)程氣體做等容變化，有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)解得p2＝1×105Pa。(2)氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3過(guò)程中壓強(qiáng)不變，體積減小，氣體對(duì)外界做負(fù)功，設(shè)為W，有W＝－Fx＝－p1Sx＝－p1·ΔV其中ΔV＝2.5×10－3m3，所以W＝－5×102J。16.(2021·石首市一中高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能跟溫度成正比。在初始狀態(tài)A時(shí)，體積為V0，壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，已知此時(shí)其內(nèi)能為U0。該理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)由一系列變化，最終還回到原來(lái)狀態(tài)A，其變化過(guò)程的p－T圖如圖所示，其中CA延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，BA平行于p坐標(biāo)軸。求：(1)從狀態(tài)B到狀態(tài)C的體積變化量；(2)從狀態(tài)B經(jīng)由狀態(tài)C，最終回到狀態(tài)A的過(guò)程中，氣體與外界交換的熱量是多少?！即鸢浮?1)eq\f(2V0,3)(2)2p0V0〖解析〗(1)由圖可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體溫度為T1＝T0為等溫變化過(guò)程，狀態(tài)B時(shí)氣體壓強(qiáng)為p1＝3p0，設(shè)體積為V1，由玻意耳定律有p0V0＝p1V1解得V1＝eq\f(V0,3)由圖可知，從狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體壓強(qiáng)為p2＝p1＝3p0為等壓變化過(guò)程，狀態(tài)C時(shí)氣體溫度為T2＝3T0，設(shè)體積為V2，由蓋－呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得V2＝V0從狀態(tài)B到狀態(tài)C的體積變化量ΔV＝V0－eq\f(V0,3)＝eq\f(2V0,3)。(2)從狀態(tài)B到狀態(tài)C