新教材適用高中物理第三章熱力學(xué)定律測評新人教版選擇性必修第三冊

第三章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.關(guān)于能量和能源,下列說法正確的是()A.化石能源是清潔能源,水能是可再生能源B.人類在不斷地開發(fā)和利用新能源,所以能量可以被創(chuàng)建C.在能源的利用過程中,由于能量在數(shù)量上并未削減,所以不須要節(jié)約能源D.能量耗散現(xiàn)象說明:在能量轉(zhuǎn)化的過程中,雖然能量的總量并不削減,但能量品質(zhì)降低了答案:D解析:化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體,形成酸雨和溫室效應(yīng),破壞生態(tài)環(huán)境,不是清潔能源,選項A錯誤。能量是守恒的,既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消逝,但能量品質(zhì)會下降,故要節(jié)約能源,選項B、C均錯誤,選項D正確。2.下列說法正確的是()A.物體汲取熱量,內(nèi)能肯定增加B.物體汲取熱量,同時對外做功,內(nèi)能可能不變C.熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體D.氣體自由膨脹是可逆過程答案:B解析:變更內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞,物體汲取熱量,內(nèi)能不肯定增大,故A錯誤。由ΔU=W+Q知,物體汲取熱量,同時對外做功,內(nèi)能可能不變,故B正確。熱量在肯定的條件下可以從低溫物體傳到高溫物體,如電冰箱,故C錯誤。依據(jù)熱力學(xué)其次定律,氣體自由膨脹是不行逆過程,故D錯誤。3.下列說法正確的是()A.并不是一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B.一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C.由熱力學(xué)其次定律可以推斷物理過程能否自發(fā)進行D.一切物理過程都不行能自發(fā)地進行答案:C解析:能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程都是具有方向性的,A錯。其次類永動機不違反能量守恒定律,但是不能實現(xiàn),B錯。在熱傳遞的過程中,能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,但其逆過程不行能自發(fā)地進行,C對,D錯。4.下列說法正確的是()A.對物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加B.永動機是制造不出來的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答案:B解析:由ΔU=W+Q可知,A錯誤。永動機違反能量守恒定律或熱力學(xué)其次定律,所以制造不出來,B正確。電流通過電阻做功,電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,C錯誤。在肯定條件下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,D錯誤。5.如圖所示,兩端開口的U形管中,盛有同種液體,并用閥門K將液體隔成左、右兩部分,左邊液面比右邊液面高?，F(xiàn)打開閥門K,從打開閥門到兩邊液面第一次平齊的過程中,液體向外放熱為Q,內(nèi)能變更量為ΔU,動能變更量為ΔEk,大氣對液體做功為W1,重力做功為W2,液體克服阻力做功為W3,由功能關(guān)系可得①W1=0,②W2-W3=ΔEk,③W2-W3=Q=ΔU,④W3-Q=ΔU。其中,正確的是()A.①②③ B.①②④C.②③ D.①③答案:B解析:由動能定理可知W2-W3+W1=ΔEk,其中W1=p·ΔV左-p·ΔV右=0,可知①②正確。由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q得ΔU=W3-Q,可知④正確,③錯誤。綜合以上分析可知B正確。6.地面旁邊有一正在上升的空氣團。它與外界的熱交換忽視不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低,則該氣團在此上升過程中(不計氣團內(nèi)分子間的勢能)()A.體積減小,溫度降低 B.體積減小,溫度不變C.體積增大,溫度降低 D.體積增大,溫度不變答案:C解析:隨著氣團上升,大氣壓強變小,外界對氣團壓力減小,氣團膨脹,體積增大,氣團對外做功,不考慮熱交換,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律,氣團的內(nèi)能削減,若不計分子勢能,則內(nèi)能削減體現(xiàn)為分子平均動能降低,宏觀表現(xiàn)為溫度降低。故C正確。7.關(guān)于物體內(nèi)能變更的說法,正確的是()A.肯定質(zhì)量的晶體在熔化過程中內(nèi)能保持不變B.肯定質(zhì)量的氣體在體積膨脹過程中內(nèi)能肯定增加C.肯定質(zhì)量的物體在熱膨脹過程中內(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程中,內(nèi)能肯定不變答案:C解析:晶體熔化要吸熱,溫度不變,沒有對外做功,故內(nèi)能增加,A錯誤。由ΔU=W+Q知,肯定質(zhì)量的氣體在體積膨脹的過程中,不知道W、Q如何變更,不能確定ΔU如何變更,故B錯誤。物體熱膨脹肯定是汲取了熱量,對外做功不肯定小于汲取的熱量,內(nèi)能不肯定增加,C正確。物體的體積不變,溫度可能變更,內(nèi)能隨之變更,D錯誤。8.下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是()A.不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功,而不引起其他的變更B.只要對內(nèi)燃機不斷改進,就可以使內(nèi)燃機的效率達到100%C.滿意能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行D.外界對物體做功,物體的內(nèi)能必定增加答案:A解析:由熱力學(xué)其次定律的開爾文表述可知,A對。熱機效率總低于100%,B錯。滿意能量守恒定律的過程未必能自發(fā)進行,因為還要看是否滿意熱力學(xué)其次定律,C錯。由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q可知,W>0,ΔU不肯定大于0,即內(nèi)能不肯定增加,D錯。二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)9.(2024·天津卷)列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動親密相關(guān),車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振,空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內(nèi)封的肯定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及猛烈顛簸均能引起車廂振動,上下乘客時汽缸內(nèi)氣體的體積變更緩慢,氣體與外界有充分的熱交換;猛烈顛簸時汽缸內(nèi)氣體的體積變更較快,氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內(nèi)氣體視為志向氣體,在氣體壓縮的過程中()A.上下乘客時,氣體的內(nèi)能不變B.上下乘客時,氣體從外界吸熱C.猛烈顛簸時,外界對氣體做功D.猛烈顛簸時,氣體的溫度不變答案:AC解析:上下乘客時汽缸內(nèi)氣體的體積變更緩慢,氣體與外界有充分的熱交換,則氣體溫度不變、內(nèi)能不變;在氣體壓縮的過程中,外界對氣體做正功,氣體的內(nèi)能不變,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知,氣體對外放出熱量,故A正確,B錯誤。猛烈顛簸時汽缸內(nèi)氣體的體積變更較快,氣體與外界來不及熱交換,在氣體壓縮的過程中,外界對氣體做正功,氣體的內(nèi)能增加,溫度上升,故C正確,D錯誤。10.如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a動身,經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c,最終經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B.在過程ca中外界對氣體做功C.在過程ab中氣體對外界做功D.在過程bc中氣體從外界汲取熱量答案:ABD解析:ab過程是等容變更,在ab過程中氣體壓強增大,溫度上升,氣體內(nèi)能增大,選項A正確。而由于體積不變,氣體對外界不做功,選項C錯誤。ca過程是等壓變更,在ca過程中氣體體積減小,外界對氣體做功,選項B正確。bc過程是等溫變更,在bc過程中氣體內(nèi)能不變,體積增大,氣體對外界做功,則須要汲取熱量,選項D正確。11.地球上有許多的海水,它的總質(zhì)量約為1.4×1018t,假如這些海水的溫度降低0.1℃,將要放出5.8×1023J的熱量。有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量,使它完全變成機械能來解決能源危機,但這種機器是不能制成的,關(guān)于其緣由,下列說法不正確的是()A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機械能B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能不滿意熱力學(xué)第肯定律C.只從單一熱源汲取熱量并完全轉(zhuǎn)化成機械能的機械不滿意熱力學(xué)其次定律D.機械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能不行能全部轉(zhuǎn)化為機械能,同時不引起其他變更答案:AB解析:內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機械能,如熱機,A錯誤。內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程滿意熱力學(xué)第肯定律,B錯誤。熱力學(xué)其次定律告知我們,不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變更,C、D正確。12.如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先,經(jīng)驗過程①、②、③、④到達狀態(tài)e。對此氣體,下列說法正確的是()A.過程①中氣體的壓強漸漸減小B.過程②中氣體對外界做正功C.過程④中氣體從外界汲取了熱量D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等答案:BD解析:過程①中,氣體由a到b,體積V不變、T上升,則壓強增大,A錯。過程②中,氣體由b到c,體積V變大,對外界做功,B對。過程④中,氣體由d到e,溫度T降低,內(nèi)能ΔU變小,體積V不變,氣體不做功,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W得Q<0,即氣體放出熱量,C錯。狀態(tài)c、d溫度相同,所以內(nèi)能相同,D對。三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中,溫度保持不變,外界做了24kJ的功?，F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底,若在此過程中,瓶中空氣的質(zhì)量保持不變,且放出了5kJ的熱量。在上述兩個過程中,空氣的內(nèi)能共削減kJ,空氣(選填“汲取”或“放出”)的總熱量為kJ。

答案:5放出29解析:將空氣壓入氣瓶的過程中,因為溫度不變,所以內(nèi)能不變,外界做24kJ的功,氣體放出24kJ的熱量;在潛水員下潛過程中,瓶中空氣質(zhì)量不變、體積不變,放出5kJ的熱量,所以內(nèi)能削減5kJ;在這兩個過程中,空氣共放出24kJ+5kJ=29kJ的熱量。14.(8分)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過等壓、等容和等溫過程完成一個循環(huán),A、B、C狀態(tài)參量如圖所示,氣體在狀態(tài)A的溫度為27℃,求:(1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB;(2)氣體從A→B→C狀態(tài)變更過程中與外界交換的總熱量Q。答案:(1)600K(2)2p0V0解析:(1)A到B的過程是等壓變更,有V代入數(shù)據(jù)解得TB=600K。(2)依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU=Q+W氣體從A→B→C狀態(tài)變更過程中,W=-2p0V0,ΔU=0解得Q=2p0V0。15.(8分)肯定質(zhì)量的氣體從外界汲取了2.6×105J的熱量,內(nèi)能增加了4.2×105J。(1)是氣體對外界做了功,還是外界對氣體做了功?做了多少功?(2)假如氣體汲取的熱量仍為2.6×105J不變,但是內(nèi)能增加了1.6×105J,計算結(jié)果W=-1.0×105J是負(fù)值,怎樣說明這個結(jié)果?(3)在熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q中,W、Q和ΔU的正、負(fù)各代表什么物理意義?答案:見解析解析:(1)依據(jù)ΔU=W+Q得W=ΔU-Q,將Q=2.6×105J,ΔU=4.2×105J代入式中,得W=1.6×105J>0,說明外界對氣體做了1.6×105J的功。(2)假如汲取的熱量Q=2.6×105J,內(nèi)能增加了1.6×105J,即ΔU=1.6×105J,則W=-1.0×105J,說明氣體對外界做功。(3)在公式ΔU=W+Q中,ΔU>0,物體內(nèi)能增加;ΔU<0,物體內(nèi)能削減。Q>0,物體吸熱;Q<0,物體放熱。W>0,外界對物體做功;W<0,物體對外界做功。16.(8分)如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體在狀態(tài)A時壓強為2.0×105Pa,氣體經(jīng)驗A→B→C→A的過程,在整個過程中對外界放出61.4J熱量。求該氣體在A→B過程中對外界所做的功。答案:138.6J解析:整個過程中,外界對氣體做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)由熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W,得WAB=-(Q+WCA)代入數(shù)據(jù)得WAB=-138.6J,即氣體對外界做的功為138.6J。17.(14分)如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體,從狀態(tài)A等容變更到狀態(tài)B,再等壓變更到狀態(tài)D。已知在狀態(tài)A時,氣體溫度tA=327℃。(1)求氣體在狀態(tài)B時的溫度。(2)已知由狀態(tài)B→D的過程中,氣體對外做功W,氣體與外界交換熱量Q,試比較W與Q的大小,并說明緣由。答案:(1)27℃(2)Q>W緣由見解析解析:(1)氣體由狀態(tài)A變更到狀態(tài)B由查理定律pATB=pBpATA=12×(327所以tB=27℃。(2)由B→D的過程,氣體溫度上升,內(nèi)能增大,由熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q-W>0可得Q>W。18.(16分)在如圖所示的坐標(biāo)系中,肯定質(zhì)量的某種志向氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變更過程:第一種變更是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對該氣體做功為6J;其次種變更是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,該氣體從外界汲取的熱量為9J。圖線AC的反向延長線過坐標(biāo)原點O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,志向氣體的分子勢能