2024-2025學(xué)年新教材高中物理章末綜合檢測(cè)三熱力學(xué)定律新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGEPAGEPAGE1章末綜合檢測(cè)（三）熱力學(xué)定律(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．關(guān)于物體內(nèi)能與熱量、做功的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是()A．物體內(nèi)能的多少可以用物體吸熱或放熱的多少來(lái)量度B．內(nèi)能大的物體熱量多C．兩物體發(fā)生熱傳遞，達(dá)到平衡后，它們的內(nèi)能必定相等D．做功和熱傳遞對(duì)于變更物體內(nèi)能是等效的解析：選D物體的內(nèi)能的變更可以用物體吸熱或放熱的多少來(lái)量度，故A錯(cuò)誤。熱量是熱傳遞的能量多少的量度，不是內(nèi)能的量度，故B錯(cuò)誤。物體發(fā)生熱傳遞，達(dá)到平衡后，溫度相等，而不是內(nèi)能相等，內(nèi)能除了與溫度有關(guān)，還與物質(zhì)的量有關(guān)，故C錯(cuò)誤。做功和熱傳遞對(duì)于變更物體內(nèi)能是等效的，故D正確。2．某校中學(xué)生參與某電視臺(tái)“異想天開(kāi)”節(jié)目的活動(dòng)，他們提出了下列四個(gè)設(shè)想方案，從理論上講可行的是()A．制作一個(gè)裝置從海水中汲取內(nèi)能全部用來(lái)做功B．制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至肯定零度以下C．汽車(chē)尾氣中各類(lèi)有害氣體排入大氣后嚴(yán)峻污染了空氣，想方法使它們自發(fā)地分別，既清潔了空氣，又變廢為寶D．將房屋頂蓋上太陽(yáng)能板，可干脆用太陽(yáng)能來(lái)解決照明和熱水問(wèn)題解析：選D依據(jù)熱力學(xué)其次定律知，在不產(chǎn)生其他影響時(shí)，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此從海水中汲取內(nèi)能全部用來(lái)做功而不產(chǎn)生其他影響是不行能實(shí)現(xiàn)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；肯定零度是溫度的極值，是不能達(dá)到的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；有害氣體和空氣不行能自發(fā)地分別，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；利用太陽(yáng)能最有前途的領(lǐng)域是通過(guò)太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能再加以利用，選項(xiàng)D正確。3.如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端快速往復(fù)拉動(dòng)，管塞會(huì)被沖開(kāi)。管塞被沖開(kāi)前()A．外界對(duì)管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增加B．管內(nèi)氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能削減C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增加，壓強(qiáng)變大解析：選D人克服繩與紫銅管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增加，溫度上升。通過(guò)熱傳遞，乙醚的內(nèi)能增大，溫度上升，直至沸騰，管塞會(huì)被沖開(kāi)。管塞被沖開(kāi)前管內(nèi)氣體內(nèi)能增加，壓強(qiáng)變大，故D正確。4．肯定量的志向氣體在某一過(guò)程中，從外界汲取熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則該志向氣體的()A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小C．溫度上升，密度增大 D．溫度上升，密度減小解析：選D由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5×104J，W＝－1.0×104J，可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度上升，A、B錯(cuò)；氣體對(duì)外做功，體積增大，密度減小，C錯(cuò)，D對(duì)。5．一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當(dāng)對(duì)它擠壓或拉伸時(shí)，它的兩端就會(huì)形成肯定的電壓，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。一種燃?xì)獯蚧饳C(jī)，就是應(yīng)用了該元件的壓電效應(yīng)制成的。只要用大拇指壓一下打火機(jī)上的按鈕，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生10～20kV的高壓，形成火花放電，從而點(diǎn)燃可燃?xì)怏w。上述過(guò)程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是()A．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．光能轉(zhuǎn)化為電能 D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能解析：選D轉(zhuǎn)化前要消耗機(jī)械能，轉(zhuǎn)化后得到了電能，所以壓電陶瓷片將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以D正確。6.某同學(xué)用橡皮塞塞緊飲料瓶，并用打氣筒向飲料瓶?jī)?nèi)打氣，裝置如圖所示。當(dāng)壓強(qiáng)增大到肯定程度時(shí)，橡皮塞沖出，發(fā)覺(jué)飲料瓶?jī)?nèi)壁中有水蒸氣凝聚，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的緣由是飲料瓶中氣體()A．體積增大，溫度上升 B．動(dòng)能增大，溫度上升C．對(duì)外做功，溫度降低 D．質(zhì)量削減，溫度降低解析：選C壓強(qiáng)增大到肯定程度時(shí)，橡皮塞沖出，過(guò)程時(shí)間極短，可以認(rèn)為是絕熱過(guò)程，對(duì)外界沒(méi)有吸放熱，瓶?jī)?nèi)氣體膨脹，對(duì)外做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，ΔU＝Q＋W，可知Q＝0，W<0，氣體內(nèi)能減小，溫度降低，故C選項(xiàng)正確。7．A、B兩裝置，均由一支一端封閉、一端開(kāi)口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開(kāi)口向下豎直插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升至圖示位置停止。假設(shè)這一過(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換，則下列說(shuō)法正確的是()A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量C．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同解析：選B大氣壓對(duì)水銀槽內(nèi)的水銀做相同的功，因?yàn)椴ＡЧ軆?nèi)吸進(jìn)的水銀一樣多，由于A管重心高于B管，A管內(nèi)水銀重力勢(shì)能大于B管的，依據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知A管內(nèi)的內(nèi)能增加得少，B管內(nèi)的內(nèi)能增加得多，B正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)8．下列說(shuō)法正確的是()A．做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上是等效的B．每一個(gè)分子都有勢(shì)能和動(dòng)能，分子動(dòng)能與分子勢(shì)能之和就是分子內(nèi)能C．只有熱傳遞才可以變更物體的內(nèi)能D．肯定質(zhì)量的志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)能越大解析：選AD做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上是等效的，A正確；分子勢(shì)能存在于分子之間，單個(gè)的分子不存在分子勢(shì)能，組成物質(zhì)的全部分子動(dòng)能與分子勢(shì)能之和是物體的內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；做功與熱傳遞都可以變更物體的內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；肯定質(zhì)量的志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)能越大，D正確。9.肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變更到狀態(tài)C，其V-T圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的有()A．A→B的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B．A→B的過(guò)程中，氣體放出熱量C．B→C的過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變D．A→B→C的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加解析：選BC由題圖可知，從A到B氣體的體積減小，外界對(duì)氣體做功，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從A到B過(guò)程氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放出熱量，B項(xiàng)正確；從B到C過(guò)程中eq\f(V,T)是一個(gè)常數(shù)，氣體發(fā)生的是等壓變更，氣體的溫度降低，內(nèi)能削減，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)Ⅰ(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2>T1，則該過(guò)程中()A．氣體的內(nèi)能肯定是增加的B．氣體可能向外界放熱C．氣體肯定從外界汲取熱量D．外界對(duì)氣體做正功解析：選ABD志向氣體分子勢(shì)能忽視不計(jì)，因此溫度上升時(shí)，氣體的內(nèi)能增加，故A對(duì)；壓縮氣體，外界對(duì)氣體做正功，故D對(duì)；由于不能確定外界對(duì)氣體做功的多少，因此氣體可能吸熱，也可能放熱，故B對(duì)，C錯(cuò)。三、非選擇題(本題共4小題，共54分)11．(10分)約在1670年，英國(guó)賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵，斜坡上、下端各有一個(gè)小孔，斜面下有一個(gè)連接兩小孔直至底端的彎曲軌道。維爾金斯認(rèn)為：假如在斜坡底放一個(gè)小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小鐵球運(yùn)動(dòng)到小孔P處時(shí)，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對(duì)外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。在以后的二百多年里，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”盡然改頭換面地出現(xiàn)過(guò)多次，其中一次是在1878年，即在能量守恒定律確定20年后，而且竟在德國(guó)取得了專(zhuān)利權(quán)！請(qǐng)你分析一下，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？解析：維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”不行能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗`反了能量守恒定律，小鐵球上升過(guò)程中，磁場(chǎng)力對(duì)小鐵球做正功，使小鐵球機(jī)械能增加；但小鐵球下落時(shí)，同樣也受到磁場(chǎng)力，而且磁場(chǎng)力做負(fù)功，這個(gè)負(fù)功與上升過(guò)程的正功相互抵消，可見(jiàn)，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”不行能源源不斷向外供應(yīng)能量，所以，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”不行能實(shí)現(xiàn)。答案：維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”不行能實(shí)現(xiàn)，理由見(jiàn)解析12．(12分)若對(duì)物體做1200J的功，可使物體溫度上升3℃，改用熱傳遞的方式，使物體溫度同樣上升3℃，那么物體應(yīng)汲取多少熱量？假如對(duì)該物體做3000J的功，物體的溫度上升5℃，表明該過(guò)程中，物體應(yīng)汲取或放出多少熱量？解析：做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上是等效的，用做功方式使物體溫度上升3℃，如用吸熱方式，也使物體溫度上升3℃，也應(yīng)汲取1200J的熱量。如對(duì)物體做功3000J，溫度上升5℃，而物體溫度上升5℃須要的功或熱量應(yīng)為E。由1200J＝cm×3℃，E＝cm×5℃，得E＝2000J。因此物體應(yīng)放出1000J的熱量。答案：1200J放出1000J的熱量13．(16分)如圖甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著肯定質(zhì)量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為m。現(xiàn)對(duì)汽缸緩緩加熱，使汽缸內(nèi)的空氣溫度從T1上升到T2，空氣柱的高度增加了ΔL，已知加熱時(shí)氣體汲取的熱量為Q，外界大氣壓強(qiáng)為p0。求：(1)此過(guò)程中被封閉氣體的內(nèi)能變更了多少？(2)汽缸內(nèi)溫度為T(mén)1時(shí)，氣柱的長(zhǎng)度為多少？(3)請(qǐng)?jiān)趫D乙的V-T圖上大致作出該過(guò)程的圖像(在圖線上標(biāo)出過(guò)程的方向)。解析：(1)對(duì)活塞和砝碼：mg＋p0S＝pS，得p＝p0＋eq\f(mg,S)氣體對(duì)外做功W＝pSΔL＝(p0S＋mg)ΔL由熱力學(xué)第肯定律W＋Q＝ΔU得ΔU＝Q－(p0S＋mg)ΔL。(2)由蓋呂薩克定律可得，eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，則eq\f(LS,T1)＝eq\f(L＋ΔLS,T2)解得L＝eq\f(T1ΔL,T2－T1)。(3)v-T圖像如圖所示。答案：(1)Q－(p0S＋mg)ΔL(2)eq\f(T1ΔL,T2－T1)(3)見(jiàn)解析圖14.(16分)如圖所示在絕熱汽缸內(nèi)，有一絕熱輕活塞封閉肯定質(zhì)量的氣體，起先時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為27℃，封閉氣柱長(zhǎng)為9cm，活塞橫截面積S＝50cm2。現(xiàn)通過(guò)汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時(shí)間，此過(guò)程中氣體吸熱22J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27℃。已知大氣壓強(qiáng)等于105Pa，活塞與汽缸間無(wú)摩擦，求：(1)加熱后活塞到汽缸底部的距離；(2)此過(guò)程中氣體內(nèi)能變更了多少。解析：(1)取被封閉的氣體為探討對(duì)象，起先時(shí)氣體的體積為L(zhǎng)1S，溫度為：T1＝(273＋27)K＝300K，末狀態(tài)的體積為L(zhǎng)2S，溫度為：T2＝(273＋127)K＝