【名師一號(hào)】2021年人教版物理雙基限時(shí)練-選修3-3：第十章-熱力學(xué)定律

單元測(cè)評(píng)(四)熱力學(xué)定律(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．)1．下列實(shí)例說(shuō)明做功轉(zhuǎn)變系統(tǒng)內(nèi)能的是()A．熱水袋取暖B．用雙手摩擦給手取暖C．把手放在火爐旁取暖D．用嘴對(duì)手呵氣給手取暖解析：雙手摩擦做功，使手的內(nèi)能增加，感到溫存；A、C、D都是通過(guò)熱傳遞來(lái)轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確．答案：B2．有一個(gè)小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大．在小氣泡上升的過(guò)程中()A．由于氣泡克服重力做功，則它的內(nèi)能削減B．由于重力和浮力的合力對(duì)氣泡做功，則它的內(nèi)能增加C．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能增加D．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能削減解析：在小氣泡上升的過(guò)程中，重力和浮力的合力對(duì)氣泡做功，或者氣泡克服重力做功，它只能轉(zhuǎn)變氣泡的機(jī)械能，而不影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯(cuò)；在上升的過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對(duì)外界做功，使它的內(nèi)能削減，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：D3．熱力學(xué)定律表明自然界中進(jìn)行的熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程()A．有的只遵守?zé)崃W(xué)第肯定律B．有的只遵守?zé)崃W(xué)其次定律C．有的既不遵守?zé)崃W(xué)第肯定律，也不遵守?zé)崃W(xué)其次定律D．全部的都遵守?zé)崃W(xué)第一、其次定律解析：熱力學(xué)第一、其次定律是熱力學(xué)的基本定律對(duì)全部涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都成立．故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D4．(多選題)關(guān)于熱力學(xué)其次定律的理解，下列正確的是()A．宏觀與熱有關(guān)的自發(fā)的物理過(guò)程都是不行逆的B．全部熱過(guò)程都是從有序變?yōu)闊o(wú)序C．熵增加原理說(shuō)明自然的物理過(guò)程具有方向性D．熱運(yùn)動(dòng)是一種最無(wú)序的運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能是最無(wú)序運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的能量，因此機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，但不行能將內(nèi)能100%全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能且不能引起其他變化答案：ACD5．(多選題)下列關(guān)于熱機(jī)的說(shuō)法中，正確的是()A．熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置B．熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置C．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行革新，它可以把燃料燃燒釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．即使沒(méi)有漏氣，也沒(méi)有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機(jī)也不行能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解析：由熱機(jī)的定義可知A正確，B錯(cuò)誤．內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)內(nèi)能的損失有多種途徑，所以內(nèi)燃機(jī)不行能把燃料燃燒釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AD6．下列說(shuō)法正確的是()A．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加B．其次類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來(lái)的C．電流的能不行能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體解析：由ΔU＝W＋Q可知，A錯(cuò)誤；其次類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律，所以制造不出來(lái)，B正確；電流通過(guò)電阻做功電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯(cuò)誤；在肯定條件下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，D錯(cuò)誤．答案：B7．(多選題)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，必需對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B．可以從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)楣．不行能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不行逆過(guò)程解析：內(nèi)能的轉(zhuǎn)變可以通過(guò)做功或熱傳遞進(jìn)行，故A對(duì)；在引起其他變化的狀況下，可以從單一熱源吸取熱量，將其全部變?yōu)楣?，B對(duì)；在引起其他變化的狀況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，C錯(cuò)；涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性，故D對(duì)．答案：ABD8．(多選題)下列宏觀過(guò)程能用熱力學(xué)其次定律解釋的是()A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過(guò)一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開(kāi)B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會(huì)均勻集中到整杯水中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開(kāi)C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會(huì)由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來(lái)D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%解析：熱力學(xué)其次定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程的方向性的規(guī)律，A不屬于熱現(xiàn)象，A錯(cuò)；由熱力學(xué)其次定律可知B、C、D正確．答案：BCD9．關(guān)于物體內(nèi)能變化的說(shuō)法，正確的是()A．肯定質(zhì)量的晶體在熔化過(guò)程中內(nèi)能保持不變B．肯定質(zhì)量的氣體在體積膨脹過(guò)程中內(nèi)能肯定增加C．肯定質(zhì)量的物體在熱膨脹過(guò)程中內(nèi)能不肯定增加D．肯定質(zhì)量的物體在體積保持不變的過(guò)程中，內(nèi)能肯定不變解析：晶體在熔化過(guò)程中要吸熱，卻沒(méi)有對(duì)外做功，故內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤．肯定質(zhì)量的氣體在膨脹過(guò)程中，可能吸熱，也可能不吸熱，還有可能放熱，但肯定對(duì)外做功，內(nèi)能不肯定增加，故B錯(cuò)誤．物體熱膨脹肯定是吸取了熱量，對(duì)外做功不肯定小于吸取的熱量，內(nèi)能不肯定增加，C正確．物體體積不變，溫度可以轉(zhuǎn)變，內(nèi)能隨之變化，D錯(cuò)誤．答案：C10．接受絕熱(即不交換熱量)的方式使肯定量的氣體由初態(tài)A變化至終態(tài)B.對(duì)于不同的絕熱方式，下面說(shuō)法正確的是()A．對(duì)氣體所做的功不同B．對(duì)氣體所做的功相同C．對(duì)氣體不需做功，由于沒(méi)有熱的傳遞D．以上三種說(shuō)法都不對(duì)解析：初態(tài)A和終態(tài)B的內(nèi)能的變化是相同的，而Q＝0，所以不管什么過(guò)程，對(duì)氣體所做的總功都是相同的．答案：B11．隔板將絕熱的氣缸分為A、B兩部分，A內(nèi)充有氣體，B內(nèi)為真空(如圖甲)．現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)布滿整個(gè)容器(如圖乙)，這個(gè)過(guò)程稱為氣體的自由膨脹．下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．自由膨脹過(guò)程中，氣體分子只作定向運(yùn)動(dòng)B．自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)不變C．自由膨脹前后，氣體的溫度不變D．容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分解析：自由膨脹時(shí)，氣體并不對(duì)外做功，絕熱容器又沒(méi)有做功過(guò)程，所以內(nèi)能不變，則氣體的溫度保持不變．答案：C12．如圖所示，厚壁容器的一端通過(guò)膠塞插進(jìn)一只靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)的膠塞．用打氣筒漸漸向筒內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到肯定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)．打開(kāi)卡子，膠塞沖出容器后()A．溫度計(jì)示數(shù)變大，試驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能削減B．溫度計(jì)示數(shù)變大，試驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加C．溫度計(jì)示數(shù)變小，試驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能削減D．溫度計(jì)示數(shù)變小，試驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加解析：依據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，對(duì)外做了多少功，就意味著轉(zhuǎn)化了多少能量．本例中由于是厚壁容器，打開(kāi)卡子后，氣體快速膨脹，這樣的過(guò)程可以當(dāng)作絕熱過(guò)程，或者還沒(méi)有來(lái)得及進(jìn)行熱交換．由此推斷，轉(zhuǎn)化的應(yīng)是系統(tǒng)的內(nèi)能，即對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能削減，溫度降低．選C.答案：C第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、計(jì)算題(本題有4小題，共52分．解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最終答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)如圖所示，絕熱隔板S把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，S與氣缸壁的接觸是光滑的．兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間相互作用可忽視不計(jì)．現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體a緩慢加熱一段時(shí)間后，a、b各自達(dá)到新的平衡狀態(tài)．試分析a、b兩部分氣體與初狀態(tài)相比，體積、壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能各如何變化？答案：氣缸和隔板絕熱，電熱絲對(duì)氣體a加熱，a溫度上升，壓強(qiáng)增大，體積增大，內(nèi)能增大；(5分)a對(duì)b做功，b的體積減小，溫度上升，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大．(5分)14．(12分)肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，在經(jīng)過(guò)等壓膨脹、等容降溫、等壓壓縮、等容升溫四個(gè)過(guò)程后回到初始狀態(tài)，它是吸熱還是放熱？解析：解法一：由于肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體的內(nèi)能是否變化打算于溫度是否發(fā)生了變化，所以經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后回到初始狀態(tài)，內(nèi)能不變，即ΔU＝0.由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，它是吸熱還是放熱，取決于外界對(duì)它的做功狀況．以下對(duì)在每個(gè)過(guò)程中外界對(duì)氣體做功W的狀況逐個(gè)分析：等壓膨脹：氣體壓強(qiáng)為p1，體積增大了ΔV1，則W1＝－p1ΔV1；(2分)等容降溫：體積不變，所以W2＝0.(2分)等壓壓縮：氣體壓強(qiáng)為p2，體積減小了ΔV2，則W3＝p2ΔV2.(2分)等容升溫：體積不變，所以W4＝0.(2分)外界對(duì)氣體做的總功為W＝W1＋W2＋W3＋W4＝－p1ΔV1＋p2ΔV2(2分)由于p1>p2，ΔV1＝ΔV2，所以W<0，代入ΔU＝W＋Q得Q>0，即氣體吸熱．(2分)解法二：用圖線直觀地反應(yīng)氣體的狀態(tài)變化．對(duì)本題作p-V圖線如圖所示，氣體從A狀態(tài)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)回到狀態(tài)A.由p-V圖線可以看出，在等溫膨脹過(guò)程A-B中，氣體對(duì)外做的功等于矩形ABFE的面積；在等壓壓縮過(guò)程C-D中，外界對(duì)氣體所做的功等于矩形CDEF的面積．整個(gè)循環(huán)氣體對(duì)外做的功等于矩形ABCD的面積．氣體內(nèi)能不變，對(duì)外做功，必定吸熱．而且氣體所吸取的熱量也等于矩形ABCD的面積．答案：見(jiàn)解析15．(14分)空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2×105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過(guò)程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？解析：選擇被壓縮的空氣為爭(zhēng)辯對(duì)象，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU＝W＋Q.(4分)由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，(4分)代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J．(4分)負(fù)號(hào)表示空氣向外界釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5×104J．(2分)答案：5×104J16．(16分)某同學(xué)為測(cè)量地表植物吸取太陽(yáng)能的本事，做了如下試驗(yàn)：用一面積為0.1m2的水盆盛6kg的水，經(jīng)太陽(yáng)垂直照射15min，溫度上升5(1)每平方米綠色植物每秒接收的太陽(yáng)能為多少焦耳？(2)若綠色植物在光合作用下每吸取1kJ的太陽(yáng)能可放出0.05L的氧氣，則每公頃綠地每秒可放出多少氧氣？(1公頃＝104解析：據(jù)水升溫吸取的熱量，便