新教材2024-2025學(xué)年高中物理第3章熱力學(xué)定律測評魯科版選擇性必修第三冊

第3章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)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(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.共享單車一般采納電子鎖,車鎖內(nèi)集成了GPS模塊與物聯(lián)網(wǎng)模塊等,這些模塊工作時須要電能。如圖所示,單車車筐底部有太陽能電池板。關(guān)于太陽能電池板工作時的能量轉(zhuǎn)化方式,下列說法正確的是()A.電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能B.電池板把電能轉(zhuǎn)化為光能C.電池板把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.電池板把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2.一木塊沿斜面對下滑,下列說法正確的是()A.不管斜面是否光滑,下滑過程中重力對木塊做了功,它的內(nèi)能將增大B.若斜面光滑且不計空氣阻力,木塊滑到斜面底部時,速度增大,內(nèi)能也將增大C.若斜面粗糙,木塊在重力作用下雖然速度增大,但它的內(nèi)能并不變更D.若斜面粗糙,木塊的機(jī)械能減小,而它的內(nèi)能將增大3.如圖所示,直立容器內(nèi)有被隔板隔開的A、B兩部分體積相等的氣體,A的密度小,B的密度較大,抽去隔板,加熱氣體,使兩部分氣體勻稱混合,設(shè)在此過程中氣體汲取的熱量為Q,氣體內(nèi)能增量為ΔE,則()A.ΔE=Q B.ΔE<QC.ΔE>Q D.無法比較4.在飛機(jī)起飛的過程中,由于高度快速變更,會引起機(jī)艙內(nèi)氣壓變更,乘客小周同學(xué)視察發(fā)覺,在此過程中密封桶裝薯片的薄膜蓋子凸起,如圖所示。若起飛前后桶內(nèi)氣體的溫度保持不變,則下列關(guān)于桶內(nèi)氣體(可視為志向氣體)的說法正確的是()A.桶內(nèi)氣體從外界汲取熱量B.桶內(nèi)氣體分子平均動能變小C.桶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大D.桶內(nèi)氣體對外做功,內(nèi)能減小二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分。5.下列過程可能發(fā)生的是()A.某工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩醇橙?0kJ的熱量,全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B.打開一高壓密閉容器,其內(nèi)氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)跑進(jìn)去,復(fù)原原狀C.利用其他手段,使低溫物體的溫度更低,高溫物體的溫度更高D.兩瓶不同液體自發(fā)混合,然后又自發(fā)地各自分開6.下列有關(guān)熱力學(xué)其次定律的說法正確的是()A.氣體自發(fā)地擴(kuò)散運(yùn)動總是向著更為無序的方向進(jìn)行,是不行逆過程B.其次類永動機(jī)雖然不違反能量守恒定律,但它是制造不出來的C.空調(diào)既能制冷又能制熱,說明熱傳遞不具有方向性D.肯定質(zhì)量的志向氣體向真空自由膨脹時,體積增大,熵減小7.肯定質(zhì)量的志向氣體,從狀態(tài)A到狀態(tài)B,再到狀態(tài)C,最終回到狀態(tài)A,其p-T圖像如圖所示。若氣體在狀態(tài)A時的體積為V0,則()A.氣體在狀態(tài)B時的體積為23VB.氣體在狀態(tài)C時的體積為2V0C.氣體在B→C過程中對外界做的功為43p0VD.氣體在C→A過程中向外界放出的熱量為32p0V8.在我國,航天員太空閑逛已成為現(xiàn)實(shí)。在航天員出艙前先要“減壓”,在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”,為此特地設(shè)計了“氣閘艙”,其原理如圖所示。兩個相通的艙A、B間裝有閥門K。指令艙A中充溢氣體,氣閘艙B內(nèi)為真空,整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換。打開閥門K后,A中的氣體進(jìn)入B中,最終達(dá)到平衡。若將此氣體近似看成志向氣體,則()A.氣體體積膨脹,對外做功B.氣體分子勢能減小,內(nèi)能增加C.氣體體積變大,溫度不變D.B中氣體不行能自發(fā)地全部退回到A中三、非選擇題:共60分?？忌罁?jù)要求作答。9.(4分)如圖所示,在玻璃瓶中放入少量水,用中間插有玻璃管的橡皮塞蓋緊瓶口,然后往瓶中打氣,當(dāng)氣壓達(dá)到足夠大時,橡皮塞從瓶口沖出,原來透亮的瓶內(nèi)充溢了白霧。橡皮塞沖出且瓶內(nèi)充溢白霧表明對做功,瓶內(nèi)氣體溫度,內(nèi)能。

10.(4分)如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a變更到狀態(tài)b,其過程如p-T圖像中從a到b的直線所示。在此過程中對做功,氣體的內(nèi)能,氣體(選填“吸熱”或“放熱”)。

11.(6分)在將空氣(可看成志向氣體)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,瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能共減小kJ,空氣(選填“汲取”或“放出”)的總熱量為kJ。

12.(6分)如圖所示,志向氣體狀態(tài)經(jīng)驗(yàn)了從A到B再到C的過程,則從A到B氣體分子的平均速率(選填“增加”“減小”或“不變”),從B到C氣體(選填“汲取”或“放出”)能量。

13.(10分)氣缸內(nèi)封閉了肯定質(zhì)量、壓強(qiáng)為p=1.0×105Pa、體積為V=2.0m3的志向氣體,現(xiàn)使氣體保持壓強(qiáng)不變,體積緩慢壓縮至V'=1.0m3,此過程氣體向外界釋放了1.2×105J的熱量,則:(1)壓縮過程外界對氣體做了多少功?(2)氣體內(nèi)能變更了多少?14.(12分)如圖所示,一長為L、內(nèi)橫截面積為S的絕熱氣缸固定在水平地面上,氣缸內(nèi)用一質(zhì)量為M的絕熱活塞封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體,活塞光滑且不漏氣,起先時活塞固定在氣缸正中心,氣缸內(nèi)被封閉氣體壓強(qiáng)為p,外界大氣壓強(qiáng)為p0(p>p0)。現(xiàn)釋放活塞,測得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時的速度為v。(1)求此過程缸內(nèi)氣體克服大氣壓力所做的功。(2)活塞從釋放到將要離開缸口,缸內(nèi)氣體內(nèi)能變更了多少?15.(18分)如圖所示,絕熱容器A中有一根阻值為R=10Ω的電阻絲與電源相連,電源電動勢為5V,電源內(nèi)阻不計。A容器的體積為V0=2L。設(shè)電阻絲自身升溫所需熱量以及所占的體積忽視不計。A容器通過一絕熱細(xì)管與一豎直的橫截面積為S=100cm2的絕熱容器C相連,容器C上有質(zhì)量為m=10kg的絕熱活塞封閉,活塞與C容器間無摩擦。現(xiàn)有肯定質(zhì)量志向氣體封閉在兩容器中,起先時容器內(nèi)氣體溫度為T0=300K,活塞離容器底高度為h0=10cm,大氣壓強(qiáng)為p0=1.01×105Pa,接通電源對電阻絲加熱放出熱量,使C中活塞緩慢移動,當(dāng)穩(wěn)定時容器氣體溫度為2T0,用時6min。不考慮容器汲取熱量,g取10m/s2。試求:(1)達(dá)到平衡時容器C中活塞移動的位移;(2)容器中氣體增加的內(nèi)能。

第3章測評1.A太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能。故選A。2.D斜面光滑且不計空氣阻力時,木塊下滑過程中機(jī)械能守恒,內(nèi)能不變;斜面粗糙,木塊下滑時要克服摩擦力做功,故木塊的機(jī)械能減小,由能量守恒定律知它的內(nèi)能將增大,故D正確。3.BA部分氣體密度小,B部分氣體密度大,以整體為探討對象,起先時,氣體的重心在容器下部,混合勻稱后,氣體的重心應(yīng)在容器中部,所以重力對氣體做負(fù)功,氣體的重力勢能增大,由能量守恒定律可知,汲取的熱量Q有一部分用于增加氣體的重力勢能,另一部分用于增加氣體的內(nèi)能,故B正確。4.A由于桶內(nèi)氣體溫度不變,則內(nèi)能不變,ΔU=0,桶內(nèi)氣體體積變大,氣體對外做功,則W<0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W,可知Q>0,桶內(nèi)氣體從外界汲取熱量,A正確,D錯誤;桶內(nèi)氣體的溫度保持不變,則桶內(nèi)氣體分子平均動能不變,B錯誤;依據(jù)玻意耳定律可知,氣體的體積變大,則桶內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,C錯誤。5.AC依據(jù)熱力學(xué)其次定律,在產(chǎn)生其他影響的前提下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,故選項(xiàng)A正確;熱量不行能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體,而不產(chǎn)生其他影響,但通過一些物理過程是可以實(shí)現(xiàn)的,故選項(xiàng)C正確;氣體膨脹具有方向性,故選項(xiàng)B錯誤;擴(kuò)散現(xiàn)象也有方向性,故選項(xiàng)D錯誤。6.AB與溫度有關(guān)的一切熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不行逆的,A項(xiàng)正確;其次類永動機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)其次定律,所以制造不出來,B項(xiàng)正確;熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體,空調(diào)機(jī)里的壓縮機(jī)工作,消耗了電能,產(chǎn)生了其他影響,C項(xiàng)錯誤;肯定質(zhì)量的志向氣體向真空自由膨脹時,體積增大,熵增大,D項(xiàng)錯誤。7.ABC由志向氣體狀態(tài)方程有2p0V03T0=p0VBT0,可得VB=2V03,故A正確;由玻意耳定律有2p0V0=p0VC,可得VC=2V0,故B正確;氣體在B→C過程中對外界做的功為W=p02V0-23V0=43p8.CD當(dāng)閥門K被打開時,A中的氣體進(jìn)入B中,由于B中為真空,所以氣體體積自由膨脹,對外不做功,故A錯誤;又因?yàn)橄到y(tǒng)與外界無熱交換,所以氣體內(nèi)能不變,則氣體的溫度也不變,B錯誤,C正確;由熱力學(xué)其次定律知,真空中氣體自由膨脹具有方向性,在無外界作用時,B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中,故D正確。9.答案氣體外界降低削減解析往瓶內(nèi)打氣,壓縮瓶內(nèi)氣體做功,使瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加,溫度上升;當(dāng)瓶塞沖出時,瓶內(nèi)氣體對瓶塞做功,瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能削減,溫度降低,瓶內(nèi)水蒸氣因放熱發(fā)生液化,生成小水滴,即“白霧”。10.答案外界氣體不變放熱解析由題圖可知,由a到b過程氣體溫度保持不變,則氣體內(nèi)能不變,ΔU=0;而氣體壓強(qiáng)p增大,由玻意耳定律pV=C可知,氣體體積V減小;外界對氣體做功,W>0;由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q可知Q=ΔU-W=-W<0,氣體向外界放出熱量。11.答案5放出29解析志向氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān),故將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中并不變更空氣的內(nèi)能,只有潛入海底過程才變更內(nèi)能,所以兩個過程中,瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能共減小5kJ,由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q,知Q=-29kJ,故空氣放出的總熱量為29kJ。12.答案減小汲取解析從A到B氣體溫度降低,則氣體分子的平均速率減小;從B到C氣體溫度不變,內(nèi)能不變,而壓強(qiáng)減小,依據(jù)玻意耳定律可知,氣體體積變大,氣體對外做功,由熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W知,從B到C氣體要汲取熱量。13.答案(1)1.0×105J(2)削減了2×104J解析(1)外界對氣體做功W=p·ΔV=p(V-V')解得W=1.0×105J。(2)由熱力學(xué)第肯定律得,氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變更量ΔU=Q+W=(-1.2×105+1.0×105)J=-2×104J。即氣體內(nèi)能削減了2×104J。14.答案(1)p(2)削減了12Mv2+12p解析(1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F,則F=p0S則此過程大氣壓力所做的功W=-F·L2=-故此過程克服大氣壓力所做的功為p0(2)設(shè)活塞離開缸口時動能為Ek,則Ek=