高中物理人教版3第十章熱力學(xué)定律單元測試 第十章過關(guān)檢測(二)

第十章過關(guān)檢測(二)(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第1~5題只有一個選項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多個選項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.高溫物體甲和低溫物體乙發(fā)生熱傳遞,最后達(dá)到熱平衡,這個過程的實(shí)質(zhì)是()A.甲把溫度傳給乙,最后甲、乙兩者溫度相等B.甲把內(nèi)能傳給乙,最后甲、乙兩者內(nèi)能相等C.甲把溫度傳給乙,最后甲、乙兩者內(nèi)能相等D.甲把內(nèi)能傳給乙,最后甲、乙兩者溫度相等解析:宏觀上甲的溫度降低,乙的溫度升高,因而有的同學(xué)會錯誤地認(rèn)為甲物體向乙物體傳遞了溫度,而實(shí)質(zhì)上是甲將內(nèi)能傳遞給了乙,因而選項(xiàng)A、C錯誤;熱傳遞完成后,最后甲、乙兩物體達(dá)到熱平衡,即兩者溫度相同,并不是內(nèi)能相等,選項(xiàng)B錯誤,而選項(xiàng)D正確。答案:D2.用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分,A中盛有一定質(zhì)量的理想氣體,B為真空(如圖①),現(xiàn)把隔板抽去,A中的氣體自動充滿整個容器(如圖②),這個過程稱為氣體的自由膨脹,下列說法正確的是()A.自由膨脹過程中,氣體分子只做定向運(yùn)動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的時間內(nèi),能全部自動回到A部分解析:理想氣體在絕熱的條件下,向真空做自由膨脹的過程是一個既與外界沒有熱交換,又沒有對外做功的過程,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以確定氣體的內(nèi)能不變,而理想氣體的分子勢能為0,即分子動能不變,溫度不變。答案:C3.如圖所示,A、B兩球完全相同,分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi),A、B球用同一種特殊的材料制作,當(dāng)溫度稍微升高時,球的體積明顯地增大,如果水和水銀的初溫及緩慢升高后的末溫都相同,且兩球膨脹后體積也相等,兩球也不再上升,則()球吸收的熱量多球吸收的熱量多、B兩球吸收的熱量一樣多D.不能確定吸收熱量的多少解析:A、B兩球初末狀態(tài)完全相同,故ΔU相同;B球膨脹對水銀做的功大于A球膨脹對水做的功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,所以B球吸收的熱量大于A球吸收的熱量,故B正確。答案:B4.金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物,有可能使汽缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是()A.迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞C.緩慢向里推活塞 D.緩慢向外拉活塞解析:只有迅速向里推活塞,對混合氣體做功,才能使混合氣體的內(nèi)能迅速增加,溫度迅速升高到燃點(diǎn)。故A正確。答案:A5.如圖所示,兩個相通的容器P、Q間裝有閥門K,P中充滿氣體,Q為真空,整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換。打開閥門K后,P中的氣體進(jìn)入Q中,最終達(dá)到平衡,則()A.氣體體積膨脹,內(nèi)能增加B.氣體分子勢能減少,內(nèi)能增加C.氣體分子勢能增加,壓強(qiáng)可能不變中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中解析:氣體的膨脹過程沒有熱交換,可以判斷Q=0;由于容器Q內(nèi)為真空,所以氣體是自由膨脹,雖然體積變大,但是氣體并不對外做功,即W=0;根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,由以上可以判斷該過程ΔU=0,即氣體的內(nèi)能不變,顯然選項(xiàng)A、B錯誤。由于氣體分子間的作用力表現(xiàn)為引力,所以氣體體積變大時分子引力做負(fù)功,分子勢能增加,由此進(jìn)一步推斷分子動能減小,溫度降低;體積變大、溫度降低,則氣體壓強(qiáng)變小,所以選項(xiàng)C錯誤。宏觀中的熱現(xiàn)象都是不可逆的,所以D正確。答案:D6.一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖所示的p-V圖上,氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過程變化到b狀態(tài),再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài),a、c兩點(diǎn)位于與縱軸平行的直線上,以下說法中正確的是()A.由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中,氣體放出熱量,內(nèi)能不變B.由b狀態(tài)至c狀態(tài)過程中,氣體對外做功,內(nèi)能增加,平均每個氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁碰撞的次數(shù)不變狀態(tài)與a狀態(tài)相比,c狀態(tài)分子平均距離較大,分子平均動能較大狀態(tài)與a狀態(tài)相比,b狀態(tài)分子平均距離較小,分子平均動能相等解析:由a狀態(tài)到b狀態(tài)的過程是等溫過程,所以內(nèi)能不發(fā)生變化,氣體體積減小,所以外界對氣體做功,放出熱量;由b到c的過程,是等壓變化,體積增大,溫度升高,內(nèi)能增加,所以氣體對外界做功,應(yīng)該吸收熱量,雖然壓強(qiáng)不變,但是氣體分子熱運(yùn)動變得劇烈,碰撞次數(shù)改變。答案:AD7.如圖為某同學(xué)設(shè)計的噴水裝置。內(nèi)部裝有2L水,上部密封壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣L,保持閥門關(guān)閉,再充入壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣L。設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體,且溫度不變。下列說法正確的有()A.充氣后,密封氣體壓強(qiáng)增加B.充氣后,密封氣體的分子平均動能增加C.打開閥門后,密封氣體對外界做正功D.打開閥門后,不再充氣也能把水噴光解析:溫度不變,分子平均動能不變,充氣后由于氣體的質(zhì)量增大,溫度、體積基本不變,氣體的壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)A對,B錯;打開閥門后,水減少,氣體膨脹,密封氣體對水做正功,選項(xiàng)C對;如果水全排出,氣體壓強(qiáng)為p3,p3(2+=p1+得p3=<p1,故不再充氣不能把水噴光,因?yàn)楫?dāng)氣壓與外界大氣壓相同時就不再噴水,選項(xiàng)D錯。答案:AC8.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體,從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A,則()→B過程氣體降溫→C過程氣體內(nèi)能增加,可能外界對氣體做了功→A過程氣體放熱D.全部過程氣體做功為零解析:A→B過程氣體絕熱膨脹,氣體對外界做功,其對應(yīng)的內(nèi)能必定減小,即氣體溫度降低,選項(xiàng)A正確;B→C過程氣體等容升壓,則=恒量可知,氣體溫度升高,其對應(yīng)內(nèi)能增加,因做功W=0,故選項(xiàng)B錯誤;C→A過程氣體等溫壓縮,故內(nèi)能變化為零,但外界對氣體做功,因此該過程中氣體放熱,選項(xiàng)C正確;A→B過程氣體對外做功,其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積。B→C過程氣體不做功。C→A過程外界對氣體做功,其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積,顯然全過程對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積,選項(xiàng)D錯誤。答案:AC二、填空題(共20分)9.(10分)如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓柱形金屬容器內(nèi)有一個質(zhì)量為m、面積為S的活塞。容器固定放置在傾角為θ的斜面上。一定量的氣體被密封在容器內(nèi),溫度為T0,活塞底面與容器底面平行,距離為h。已知大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。(1)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為;

(2)由于環(huán)境溫度變化,活塞緩慢下移時氣體溫度為;此過程中容器內(nèi)氣體(選填“吸熱”或“放熱”),氣體分子的平均速率(選填“增大”“減小”或“不變”)。

解析:(1)對活塞受力分析如圖所示,根據(jù)力的平衡條件有pS=p0S+mgcosθ,解得p=p0+。(2)根據(jù)題意,氣體發(fā)生等壓變化,由蓋—呂薩克定律得,解得T=。外界對氣體做功,W>0,氣體溫度降低,內(nèi)能減小ΔU<0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知,Q<0,氣體放熱,溫度降低,氣體分子平均動能減小,分子的平均速率減小。答案:(1)p0+(2)放熱減小10.(10分)蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱機(jī)以及電冰箱工作時都利用了氣體狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,我們把這些氣體稱為工質(zhì)。某熱機(jī)經(jīng)過一個循環(huán)后,工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫1,對外做功W,又向低溫?zé)嵩捶艧酫2,工質(zhì)完全恢復(fù)初始狀態(tài),內(nèi)能沒有變化。根據(jù)熱力學(xué)第一定律,在工質(zhì)的一個循環(huán)中,Q1、Q2、W三者之間滿足的關(guān)系是。熱機(jī)的效率η=不可能達(dá)到100%,從能量轉(zhuǎn)化的角度,說明能不能完全轉(zhuǎn)化為能。

解析:由熱力學(xué)第一定律,熱量、做功、內(nèi)能的符號規(guī)定得Q1+(-Q2)+(-W)=0,即Q1-Q2=W。再由熱力學(xué)第二定律知,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響。答案:Q1-Q2=W內(nèi)機(jī)械三、計算題(共32分。要求寫出必要的文字說明、主要方程式和重要演算步驟,有數(shù)值計算的要明確寫出數(shù)值和單位,只有最終結(jié)果的不得分)11.(14分)在一個橫截面積S=3×10-2m2的圓筒內(nèi)裝有質(zhì)量m=kg的水,被太陽光垂直照射t=2min后,水溫升高1℃,射到大氣層的太陽能只有η=45%到達(dá)地面,不計容器的吸熱和散熱損失,試估算太陽的全部輻射功率?！脖Ａ粢晃挥行?shù)字,設(shè)太陽與地球之間的平均距離d=×1011m,水的比熱容c=×103J/(kg·℃)〕解析:設(shè)太陽的全部輻射功率為P,則在2min內(nèi)太陽向外輻射的能量Q=Pt,則由題意可知=cmΔt所以P==×1026W。答案:×1026W12.(18分)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中,A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。(1)該循環(huán)過程中,下列說法正確的是。

→B過程中,外界對氣體做功→C過程中,氣體分子的平均動能增大→D過程中,單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多→A過程中,氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中,內(nèi)能減小的過程是(選填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量,在C→D過程中放出38kJ的熱量,則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為kJ。

(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1mol,氣體在A狀態(tài)時的體積為10L,在B狀態(tài)時壓強(qiáng)為A狀態(tài)時的。求氣體在B狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)。(已知阿伏加德羅常數(shù)NA=×1023mol-1,計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析:(1)A→B過程中,氣體溫度不變,內(nèi)能不變,氣體體積變大,氣體對外界做功,選項(xiàng)A錯誤;B→C過程中,氣體對外界做功,氣體內(nèi)能減少,溫度降低,分子平均動能減小,選項(xiàng)B錯誤;C→D過程中,氣體溫度不變,分子運(yùn)動的劇烈程度不變,體積減小,單位體積內(nèi)的分子個數(shù)增加,單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多,選項(xiàng)C正確;D→A過程中,外界對氣體做功,