人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第三章 熱力學定律章末自測卷(三)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1章末自測卷(三)(時間：45分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(共7小題，每小題6分，共42分)1.下列說法正確的是()A.隨著物體運動速度的增大，物體分子動能也增大B.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容放熱過程，氣體的內(nèi)能增大C.氣體分子單位時間內(nèi)碰撞器壁單位面積上的次數(shù)與單位體積內(nèi)分子數(shù)和溫度有關(guān)D.懸浮在液體中的微粒越大，某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯〖答案〗C〖解析〗溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，物體內(nèi)分子的平均動能一定增大，與宏觀物體運動的速度大小無關(guān)，故A錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容放熱過程，則Q＜0，W＝0，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知，氣體的內(nèi)能減小，故B錯誤；氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān)，故C正確；懸浮在液體中的微粒越大，某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，故D錯誤。2.關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時，內(nèi)能一定改變D.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)〖答案〗D〖解析〗質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能不一定相同，還和氣體的種類有關(guān)，故A錯誤；物體的內(nèi)能與溫度、體積有關(guān)，與物體宏觀整體運動的機械能無關(guān)，所以整體運動速度越大，其內(nèi)能不一定越大，故B錯誤；氣體被壓縮時，外界對氣體做功W＞0，如果向外界放熱Q＜0，根據(jù)熱力學第一定律，ΔU＝Q＋W，可能ΔU＝0內(nèi)能不變，故C錯誤；理想氣體分子間無分子勢能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故D正確。3.在一個與外界沒有熱交換的房間里打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內(nèi)的溫度將如何變化()A.降低 B.升高C.不變 D.無法確定〖答案〗B〖解析〗冰箱消耗電能使冰箱內(nèi)外發(fā)生熱交換而達到內(nèi)部制冷，把冰箱與房間看成一個系統(tǒng)，打開冰箱門后，冰箱與房間內(nèi)的熱交換發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)部無法使系統(tǒng)總能量發(fā)生變化。但系統(tǒng)消耗電能增加了系統(tǒng)的總能量，根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)增加的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使房間的溫度升高。故選項B正確。4.關(guān)于熱學現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是()A.布朗運動就是液體分子的熱運動B.用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C.第一類永動機不可能制成是因為它違背了能量守恒定律D.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J〖答案〗C〖解析〗布朗運動是小顆粒的運動，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運動，故A錯誤；用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯誤；第一類永動機違背了能量守恒定律，故C正確；由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，空氣向外界放出0.8×105J的熱量，故D錯誤。5.(2021·江蘇平潮中學高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體(分子力不計)，體積由V膨脹到V′。如果通過壓強不變的過程實現(xiàn)，對外做功大小為W1，傳熱的值為Q1，內(nèi)能變化為ΔU1；如果通過溫度不變的過程來實現(xiàn)，對外做功大小為W2，傳熱的值為Q2，內(nèi)能變化為ΔU2，則()A.W1＞W(wǎng)2，Q1＜Q2，ΔU1＞ΔU2B.W1＞W(wǎng)2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2C.W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＞ΔU2D.W1＝W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2〖答案〗B〖解析〗氣體體積由V膨脹到V′，由eq\f(pV,T)＝C，可判斷出，在等壓變化中，因為壓強不變，則氣體對外界做功W1＝pSeq\f(V′－V,S)＝p(V′－V)，因為氣體膨脹，所以溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，所以ΔU1＞0，氣體吸熱；在等溫變化中，氣體內(nèi)能不變，即ΔU2＝0，所以ΔU1＞ΔU2，因為氣體膨脹，對外界做功，所以吸收的熱量等于對外界做的功，W2＝Q2，且因為氣體膨脹，壓強減小，所以氣體對外界做功W2＝p1(V′－V)，則有W1＞W(wǎng)2，由ΔU＝Q－W可得Q1＞Q2，故A、C、D錯誤，B正確。6.(2021·通化縣綜合高級中學高二期末)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列過程不可能發(fā)生的是()A.氣體膨脹對外做功，溫度升高，內(nèi)能增加B.氣體吸熱，溫度降低，內(nèi)能不變C.氣體放熱，壓強增大，內(nèi)能增大D.氣體放熱，溫度不變，內(nèi)能不變〖答案〗B〖解析〗理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體膨脹對外做功，若吸收熱量，其溫度可能升高，內(nèi)能增加，可能發(fā)生，故A正確；氣體吸熱，若同時氣體可以膨脹對外做功，溫度可以降低，但是內(nèi)能一定減小，不可能發(fā)生，故B錯誤；氣體放熱，若同時外界可以對氣體做功，體積減小，其溫度可能升高，內(nèi)能增大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，溫度升高，體積減小，則壓強增大，可能發(fā)生，故C正確；氣體放熱，若同時外界可以對氣體做功，溫度可能不變，則內(nèi)能也不變，可以發(fā)生，故D正確。7.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)A→B、B→C兩個過程變化到狀態(tài)C，其p－V圖像如圖所示。已知氣體在狀態(tài)A時溫度為27℃，以下判斷正確的是()A.氣體在A→B過程中對外界做的功為2.0×104JB.氣體在B→C過程中可能吸熱C.氣體在狀態(tài)B時溫度為900℃D.氣體在A→C過程中吸收熱量〖答案〗D〖解析〗氣體在A→B過程中壓強不變體積增大，氣體對外界做功W＝pA(VB－VA)＝1.5×105×(0.3－0.1)J＝3.0×104J，A錯誤；氣體在B→C過程中體積不變，壓強減小，溫度降低內(nèi)能減小，由熱力學第一定律可知氣體一定放熱，B錯誤；氣體在A→B過程，由eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，可得氣體在狀態(tài)B時溫度為TB＝900K＝627℃，C錯誤；氣體在A→C的過程，由理想氣體狀態(tài)方程可知eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，解得TA＝TC，故A和C兩狀態(tài)溫度相等，氣體內(nèi)能相同，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知氣體對外界做功并且吸收熱量，D正確。二、多項選擇題(共3小題，每小題6分，共18分)8.一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高，當它們接觸在一起時，如果不和外界交換能量，則()A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個過程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量B.在兩者達到熱平衡以前的任意一段時間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量C.在兩者達到熱平衡以前的任意一段時間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量都等于鐵塊內(nèi)能的增加量D.達到熱平衡時，銅塊的溫度比鐵塊的低〖答案〗AC〖解析〗熱平衡條件是溫度相等，傳熱的方向是從溫度高的物體傳向溫度低的物體；不和外界交換熱量，在傳熱過程中高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量，故A、C正確，B、D錯誤。9.如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經(jīng)過過程bc到達狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A.在a到b過程中外界對氣體做功B.在b到c過程中氣體溫度始終不變C.在c到a過程中氣體的溫度降低D.氣體在狀態(tài)b、c時內(nèi)能可能相等〖答案〗CD〖解析〗在a到b過程中，氣體體積不變，外界不對氣體做功，氣體也不對外界做功，壓強增大，溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤；b到c過程若發(fā)生的是等溫變化，則p－V圖線為雙曲線的一部分，而圖示為傾斜直線，因此b到c過程中溫度一定發(fā)生變化，B錯誤；在c到a過程中，氣體體積縮小，外界對氣體做功，壓強不變，溫度降低，C正確；狀態(tài)b、c可能是同一等溫曲線上的兩個狀態(tài)，所以D正確。10.夏天，從湖底形成的一個氣泡，在緩慢上升到湖面的過程中沒有破裂(如圖所示)。若越接近水面，湖內(nèi)水的溫度越高，大氣壓強沒有變化，將氣泡內(nèi)看做理想氣體。則上升過程中，以下說法正確的是()A.氣泡內(nèi)氣體對外界做功B.氣泡內(nèi)氣體分子平均動能增大C.氣泡內(nèi)氣體溫度升高導致放熱D.氣泡內(nèi)分子單位時間內(nèi)對氣泡壁單位面積的撞擊力增大〖答案〗AB〖解析〗氣泡內(nèi)氣體壓強p＝p0＋ρgh，氣泡升高過程中，其壓強減小，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，體積一定增大，故氣泡內(nèi)氣體對外界做功，故A正確；溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，泡內(nèi)氣體分子平均動能增大，故B正確；溫度升高，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增大，即ΔU＞0，體積增大，即W＜0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可得Q＞0，故氣泡內(nèi)的氣體吸熱，故C錯誤；根據(jù)氣體壓強定義及其微觀意義，氣泡內(nèi)氣體壓強減小，氣泡內(nèi)分子單位時間內(nèi)對氣泡壁單位面積的撞擊力減小，故D錯誤。三、計算題(共3小題，共40分)11.(12分)(2021·江蘇姜堰二中高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D后又回到狀態(tài)A，其狀態(tài)變化過程中的p－V圖像如圖所示。已知圖線的AD段是雙曲線的一部分，且該氣體在狀態(tài)A時的溫度為270K。(1)求氣體在狀態(tài)C時的溫度TC和在循環(huán)過程中氣體的最高溫度Tm；(2)若由狀態(tài)C到狀態(tài)D過程中放出熱量75J，則求此過程中內(nèi)能的變化量?！即鸢浮?1)337.5K675K(2)減少50J〖解析〗(1)圖線的AD段是雙曲線的一部分，即從D到A，理想氣體等溫變化，有TD＝TA＝270K由圖可知，從C到D，理想氣體等壓變化，有eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)代入數(shù)據(jù)，有TC＝337.5K對于給定質(zhì)量的理想氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程易知變化過程中橫縱坐標乘積最大時，其溫度最高。由圖可知狀態(tài)B時溫度最高，理想氣體從A到B是等壓過程，有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)，可得TB＝675K。(2)由狀態(tài)C到狀態(tài)D過程是等壓變化，外界對氣體做功，有W＝peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(VC－VD))＝25J根據(jù)熱力學第一定律，有ΔU＝Q＋W代入數(shù)據(jù)，得ΔU＝25J－75J＝－50J。12.(14分)如圖甲所示，一個厚度不計的圓筒形導熱汽缸開口向上豎直放置，汽缸底面積S＝1×10－4m2，高度h＝0.2m，已知大氣壓強p0＝1.0×105Pa，室溫為7℃，取g＝10m/s2。缸內(nèi)氣體可視為理想氣體。(1)若室溫升到27℃，求此時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量與室溫為7℃時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量之比；(2)若室溫仍為7℃，如圖乙所示，在汽缸開口處加質(zhì)量為m＝0.2kg的活塞，活塞與汽缸之間無摩擦且不漏氣，如果在活塞上緩慢放置一定質(zhì)量的細砂，氣柱高度變?yōu)槠赘叨鹊膃q\f(2,3)，求砂子的質(zhì)量并判斷此過程缸內(nèi)氣體吸熱還是放熱。〖答案〗(1)14∶15(2)0.3kg放熱〖解析〗(1)室溫為7℃時，汽缸內(nèi)空氣的體積為V1，溫度T1＝(7＋273)K＝280K室溫升到27℃時，此時包括逸出氣體在內(nèi)的氣體的總體積為V2，溫度為T2＝(27＋273)K＝300K，由蓋－呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)設(shè)室溫為27℃時汽缸內(nèi)空氣的密度為ρ，則27℃時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量為ρV1，7℃時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量為ρV2，則室溫為27℃時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量與室溫為7℃時汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量之比為eq\f(m2,m1)＝eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)＝eq\f(280,300)＝eq\f(14,15)。(2)因為砂子是緩慢放置的，所以汽缸內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p3V3，其中p1＝p0，p3＝p0＋eq\f(mg＋m砂g,S)，V1＝hS，V3＝eq\f(2,3)hS代入數(shù)據(jù)解得m＋m砂＝0.5kgm砂＝0.3kg因為氣體體積減小，外界對氣體做功，此過程氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，此過程氣體向外放熱。13.(14分)(2021·南京市十三中高二期末)如圖所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，橫截面積為10cm2的活塞，將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)。在汽缸內(nèi)距缸底30cm處設(shè)有卡槽a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。開始時活塞擱在a、b上，活塞的質(zhì)量為5kg，氣體溫度為180K?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當溫度為300K，活塞恰好離開卡槽a、b；若繼續(xù)給汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，活塞上升了10cm的過程中，氣體的內(nèi)能增加了240J。(設(shè)大氣壓強為p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2)求：(1)開始時汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)活塞上升10cm時汽缸內(nèi)氣體的溫度；(3)活塞離開卡槽a、b之后上升10cm的