高中物理人教版3第十章熱力學(xué)定律單元測試 同課異構(gòu)

第十章單元測試題一．選擇題（每題4分，共40分）1．可再生能源是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用的能源，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)，下列屬于可再生能源的是()A．天然氣B．風(fēng)能C．煤炭D．太陽能2．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=W+Q中關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是A．外界對物體做功時W為正，吸熱時Q為負(fù)，內(nèi)能增加時ΔU為正B．物體對外界做功時W為負(fù)，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)C．物體對外界做功時W為負(fù)，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為正D．外界對物體做功時W為負(fù)，吸熱時Q為負(fù)，內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)3．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A．機(jī)械能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能C．在熱傳導(dǎo)中，熱量可以從低溫物體傳遞給高溫度物體D．滿足能量守恒的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行4．關(guān)于永動機(jī)，下列說法正確的是A．第一類永動機(jī)不能制造成功的原因是沒有找到合理的方案B．第一類永動機(jī)不能制造成功的原因是違反了能量守恒定律C．第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是違反了能量守恒定律D．第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是違反了熱力學(xué)第二定律5．如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)工作時，強(qiáng)迫致冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中致冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時致冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是（）A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．熱量不可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外C．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第二定律6．一定質(zhì)量的理想氣體，在保持壓強(qiáng)不變的條件下膨脹，在這個過程中( )A．氣體對外做功，做功的數(shù)值等于它從外界吸收的熱量B．氣體對外做功，做功的數(shù)值大于它從外界吸收的熱量C．氣體對外做功，做功的數(shù)值小于它從外界吸收的熱量D．氣體不一定對外做功7．下列關(guān)于熵的觀點(diǎn)中，正確的是()A．熵值越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動越無序B．熵較大的宏觀狀態(tài)就是無序程度很小的宏觀狀態(tài)，也就是出現(xiàn)概率較小的宏觀狀態(tài)C．在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程總是向熵減少的方向進(jìn)行D．熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)第二定律又叫熵增加原理8．熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是（）A．能量耗散說明能量在不斷的減少 B．能量耗散過程中能量仍守恒C．能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性9．某校中學(xué)生參加電視臺“異想天開”節(jié)目的活動，他們提出了下列四個設(shè)想方案，哪些從理論上講是可行的A．制作一個裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功B．制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下C．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D．將房屋頂蓋太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題10．二氧化碳是導(dǎo)致全球變暖的主要原因之一，人類在采取節(jié)能減排措施的同時，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)驗中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計溫度變化，則此過程中A．封閉氣體對外界做正功 B．封閉氣體向外界傳遞熱量C．封閉氣體分子的平均動能增大 D．封閉氣體組成的系統(tǒng)的熵減小二．填空題（每題5分，共15分）11．若對一定質(zhì)量的理想氣體做2000J的功，可使其溫度升高10℃．改用熱傳遞的方式，使氣體溫度同樣升高10℃，那么氣體應(yīng)吸收J(rèn)的熱量．12．外界對一定質(zhì)量的理想氣體做了200J的功，與此同時它又向外界放出了150J的熱量，則它的內(nèi)能（填“增加”或“減少”）了J，因此理想氣體的溫度將（填“升高”、“降低”或“不變”）．13．橫截面積為3×10-2m2的圓筒內(nèi)裝有的水，太陽光垂直照射2min，水溫升高1℃，設(shè)大氣頂層的太陽能只有45％到達(dá)地面，試估算出太陽全部輻射功率為______．(保留一位有效數(shù)字，設(shè)太陽與地球的平均距離為×1011m)三．計算題（本題4小題，共45分）14．（8分）開發(fā)利用太陽能，將會滿足人類長期對大量能源的需求．太陽能的光熱轉(zhuǎn)換是目前技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最廣泛的形式．從有關(guān)資料獲悉，地球表面在晴天時，垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為×103J/(m2·s)．如圖所示，有一臺太陽能熱水器，可將接收到的熱輻射的50％用來升高水溫，如果該熱水器接受陽光垂直照射的有效面積是始終是2m2，晴天曬1h，其水箱中50kg水的溫度能升高多少攝氏度？（水的比熱Ｃ＝4200J/㎏·℃）15．（12分）如下圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用不導(dǎo)熱的活塞封閉的內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)，氣缸豎直放置，缸內(nèi)安裝一電熱絲，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g．開始時活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將電熱絲通電給氣體緩慢加熱，測得電熱絲兩端電壓為U，通過的電流為I．經(jīng)過時間t，活塞緩慢向上移動距離L0．求：(1)氣體對外所做的功；(2)氣體內(nèi)能的增量．16．（12分）為適應(yīng)太空環(huán)境，去太空旅行的航天員都要穿航天服．航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣．假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1atm，氣體體積為2L，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L，使航天服達(dá)到最大體積．若航天服內(nèi)氣體的溫度不變，將航天服視為封閉系統(tǒng)．(1)求此時航天服內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，并從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因．(2)由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體吸熱還是放熱，為什么？17．（13分）如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動，容器的橫截面積為S，將整個裝置放在大氣壓恒為P0的空氣中，開始時氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0，當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q后，活塞緩慢上升d后再次平衡，求：(1)此時封閉氣體的溫度是多少？(2)在此過程中的密閉氣體的內(nèi)能增加了多少？

參考答案：一．選擇題1．BD解析：天然氣和煤炭均不能重重復(fù)利用，不可再生而風(fēng)能和太陽能可再生重復(fù)利用，故正確選項為BD．2．C解析：在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=W+Q中ΔU、W、Q雖然都是標(biāo)量，但都有正負(fù)．內(nèi)能增加時ΔU為正，內(nèi)能減少時ΔU為負(fù)；外界對物體做功時W為正，物體對外界做功時W為負(fù)；物體吸熱時Q為正，放熱時Q為負(fù)．故正確選項為C．3．BC解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而熱機(jī)中內(nèi)能不可能全部變成機(jī)械能，選項A錯誤、B正確；在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，但可以從低溫物體傳遞給高溫物體，這時要引起其他變化，選項C正確、選項D錯誤．4．BD解析：第一類永動機(jī)不能制造成功的原因是違反了能量守恒定律，不是因為找不到合理的設(shè)計方案，選項A錯誤、選項B正確；由熱力學(xué)第二定律知，第二類永動機(jī)并不違背能量守恒定律，只是機(jī)械能和內(nèi)能在相互轉(zhuǎn)化的過程中具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能同時不引起其他變化，選項C錯誤、選項D正確．5．B解析：由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的幫助．電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的工作并消耗電能，選項B正確、選項A錯誤；電冰箱的工作既不違反熱力學(xué)第一定律，滿足能量守恒，也不違反熱力學(xué)第二定律，選項C、D錯誤．6．C解析：壓強(qiáng)不變的情況下，體積變大，由理想氣體的狀態(tài)方程可知：．溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，為正．氣體對外做功，W為負(fù)，由熱力學(xué)第一定律Q+W=△E，知Q為正，故正確選項為C．7．ABD解析：熱力學(xué)第二定律揭示：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的．物理學(xué)中用熵來描述系統(tǒng)大且分子運(yùn)動的無序性程度．熱力學(xué)第二定律用熵可表述為：在任何自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少，也就是說，一個孤立系統(tǒng)的熵總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展．反映了一個孤立系統(tǒng)的自然過程會沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行．故正確選項為ABD．8．BD解析：所謂能量耗散并不會使總能量減少，但能量將從高度有用的形式降為不大可用的形式，能量耗散過程中能量仍然守恒，選項A錯誤、選項B正確；能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性，熱力學(xué)第二定律已經(jīng)指出了能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性，從微觀的角度看是大量分子運(yùn)動有序向無序的變化過程，選項C錯誤、選項D正確．9．D解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律的開爾文表述，不可能從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響，選項A錯誤；熱力學(xué)第二定律還說明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的，選項C錯誤；絕對零度是低溫的極限，不可能達(dá)到，選項B錯誤；太陽能可轉(zhuǎn)化電能，用來照明和加熱，選項D正確．10．BD解析：體積減小，外界對氣體做功，選項A錯誤；由于溫度不變，分子平均動能不變，內(nèi)能不變，選項C錯誤；由熱力學(xué)第一定律知這一過程氣體向外界傳遞熱量，選項B正確；由于微觀狀態(tài)數(shù)目越大，熵越大，因此熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動無序性的量度，這一過程是向有序方向轉(zhuǎn)化，因此系統(tǒng)的熵減小，選項D正確．二．填空題11．2000J解析：理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)，一定質(zhì)量的理想氣體升高相同的溫度內(nèi)能增加相同，做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的，因此氣體應(yīng)吸收2000J的熱量．12．增加50升高解析：由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q=50J，即氣體內(nèi)能增加了50J，其溫度升高．13．4×1026W解析：以水為研究對象，由能量守恒有，代入數(shù)據(jù)可解P=4×1026W．三．計算題14．解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，得 ηPt=CmΔt解得Δt=ηPt15．解析：(1)氣體對外所做功為W＝(p0S＋mg)L0(2)由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加量為ΔE＝Q－W Q=IUt解得ΔE＝UIt－(p0S＋mg)L016．解析：(1)對航天服內(nèi)氣體，開始時壓強(qiáng)為p1＝1atm，體積為V1＝2L，到達(dá)太空后壓強(qiáng)為p2，氣體體積為V2＝4L．由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2，解得p2＝atm航天服內(nèi)，