《2019-2020学年高中物理人教版选修3-3同步作业与测评：第十章 《热力学定律》单元测评 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-3同步作业与测评：第十章 《热力学定律》单元测评 Word版含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第十章 热力学定律单元测评第十章 热力学定律单元测评 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，满分 120 分，考试时 间 90 分钟。 第卷第卷 (选择题，共选择题，共 55 分分) 一、选择题(每小题 5 分，共 55 分) 1(多选)关于热现象和热学定律，下列说法中哪些符合事实的是( ) A布朗运动不是液体分子的热运动，是小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小 颗粒运动 B用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功 20105 J，若空气向外界放出热 量 15105 J，则空气内能增加 5104 J C第二类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律 D一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小
2、压强越大 答案答案 BD 解析解析 布朗运动是固体颗粒的运动，A 错误，第二类永动机违背了热力学第 二定律，C 错误，故 B、D 正确。 2下面关于熵的说法错误的是( ) A熵是物体内分子运动无序程度的量度 B在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行 C热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增 加原理 D熵值越大，代表系统分子运动越无序 答案答案 B 解析解析 熵是物体内分子运动无序程度的量度，同种物质气态的熵大于液态和 固态的，故 A 正确；在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行， 故 B 错误；热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，故 C 正确
3、；熵值越大，代 表系统分子运动越无序，故 D 正确。 3地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气 压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势 能)( ) A体积减小，温度降低 B体积减小，温度不变 C体积增大，温度降低 D体积增大，温度不变 答案答案 C 解析解析 随着气团上升， 压强变小， 外界对气团压力减小， 气团膨胀， 体积变大， 气团对外做功，不考虑热交换，根据热力学第一定律，气团的内能减小，若不计 分子势能， 则内能减小体现为分子平均动能降低， 宏观表现为温度降低。 故 C 正确。 4 如图所示， 木块 A 放在木块 B 的左端， 用恒
4、力 F 将 A 拉至 B 的右端，第一次将 B 固定在地面上，F 做 功为 W1，生热为 Q1； 第二次让 B 在光滑地面上自由滑 动，这次 F 做的功为 W2，生热为 Q2，则应有( ) AW1W2，Q1W1，因此 A 正确。 5(多选)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( ) A气体吸收的热量可以完全转化为功 B气体体积增大时，其内能一定减少 C气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D外界对气体做功，气体内能可能减少 答案答案 AD 解析解析 根据热力学第二定律可知，气体吸收的热量可以完全转化为功，但一 定要引起其他的变化，A 正确；根据热力学第一定律可知，B、C 错误；根据热力 学第一定律
5、可知，若外界对气体做功的同时气体放热，则气体的内能可能减少，D 正确。 6关于物体内能变化的说法，正确的是( ) A一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变 B一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加 C一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加 D一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变 答案答案 C 解析解析 晶体熔化要吸热，温度不变，也没有对外做功，故内能增加，A 错误； 一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，但一定对外做功，即 W0 或 Q0，由 UWQ，U 不确定，故 B 错误；物体的热膨胀一定 是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C
6、正确 ； 物体 的体积不变，温度可能改变，内能随之改变，D 错误。 7柴油机使柴油在它的汽缸中燃烧，产生高温高压气体，燃料的化学能转化 为气体的内能，高温高压气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械 能。燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能。是否节能是衡量 机器性能好坏的重要指标。有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手 伸到柴油机排气管附近，感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节 能，真是“行家伸伸手，就知有没有” ，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的 关系，你认为正确的是( ) A尾气的温度越高，柴油机越节能 B尾气的温度越低，柴油机越节能 C尾气的
7、温度高低与柴油机是否节能无关 D以上说法均不正确 答案答案 B 解析解析 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油在汽缸 中燃烧，产生高温高压气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一 个低温热源。根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧 相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低。故 B 正确。 8重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升 高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气 体)( ) A压强增大，内能减小 B吸收热量，内能增大 C压强减小，分子平均动能增大 D对外做功，分子平均动能减
8、小 答案答案 B 解析解析 温度是分子平均动能的宏观标志，故在天然气的温度升高过程中，分 子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量 不变，气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D 错误 ； 由热力学第一定律可知， 气体体积不变， 内能增大， 则一定从外界吸收热量， B 正确；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C 错误。 9某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行 车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程 中内能的变化情况，车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。可获取的信息 是
9、( ) A从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增大 B打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少 C拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧减少 D放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增大 答案答案 C 解析解析 从开始打气到打气结束的过程是外界对车胎内气体做功，故 A 错误； 打气结束到拔出气门芯前由于热传递车胎内气体温度下降，故 B 错误；拔掉气门 芯后车胎内气体冲出对外界做功，气体内能急剧减少，故 C 正确；放气后静置一 段时间由于热传递车胎内气体温度上升，故 D 错误。 10(多选)如图，水平放置的密封汽缸内的气 体被一竖直隔板分隔为左右两部分
10、， 隔板可在汽缸内无摩擦滑动， 右侧气体内有一 电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。 初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电 热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时， 与初始状态相比( ) A右边气体温度升高，左边气体温度不变 B左右两边气体温度都升高 C左边气体压强增大 D右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 答案答案 BC 解析解析 虽然汽缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通电放出热量而温度 升高， 压强增大， 从而推动隔板， 左边气体因隔板压缩气体对内做功， 没有热交换， 故内能一定增加，温度升高，而C，左边气体 V 变小，T 变大，故 p 一定变大，
11、pV T 对右边气体， 由于最终还要达到平衡， 则 p 变大， V 变大， T 一定变大， 由此可知， A 错误，B、C 都正确；又右边气体吸收电热丝放出的热量后，由于对外做了功，故 气体内能的增加量小于电热丝放出的能量，故 D 错误。 11一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由 V1膨胀到 V2。如果通过压强 不变的过程实现，对外做功大小为 W1，传递热量的值为 Q1，内能变化为 U1； 如 果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为 W2，传递热量的值为 Q2，内能变 化为 U2，则( ) AW1W2，Q1U2 BW1W2，Q1Q2，U1U2 CW1U2 DW1W2，Q1Q2，U1U2
12、答案答案 B 解析解析 在 pV 图象作出等压过程和等温过程的变化图 线，如图所示，根据图象与坐标轴所围成的面积表示功， 可知：W1W2； 第一种情况，根据C(常数)可知，气体压强不变， pV T 体积增大， 因此温度升高，U10， 根据热力学第一定律有 ： U1Q1W1； 第二种情 况等温过程，气体等温变化，U20，根据热力学第一定律有 ： U2Q2W2， 则得 ： Q2W2； 由上可得 ： U1U2， Q1Q2， 故B正确， A、 C、 D 错误。故选 B。 第卷第卷 (非选择题，共非选择题，共 65 分分) 二、填空题(每小题 6 分，共 18 分) 12能源利用的过程，实质是_的过程。
13、煤、石油、天然气等燃料的 _能，能燃烧转化为_能；这种能可以直接供给生产、生活的需要， 也可以通过内燃机、汽轮机转化为_能，还可以进一步转化为_能， 然后被利用。 答案答案 能的转化 化学 内 机械 电 13大型抽水蓄能电站是一种配合主电站而建立的水蓄能发电站，它既是抽 水站，又是发电站，电网负荷低时，利用剩余电力抽水；用电高峰时，利用蓄水 发电。广州抽水蓄能电站是为大亚湾核电站安全、稳定运行而配套建设的电站， 它的最大水位(上、 下游水位差)535 m， 总装机容量为1 2109 W(发电机输出功率)， 电站发电效率60%。 假定全部机组运行每天必须发电4 h， 抽水泵总功率为1 0109
14、W，则每天至少抽水_h。 答案答案 8 解析解析 由 P1t1P2t260%代入数据可得：8 h。 14一定质量的理想气体，从初始状态 A 经状态 B、C、D 再回到 A，体积 V 与温度 T 的关系如图所示，图中 TA、VA和 TD为已知量。 (1)从状态 A 到 B， 气体经历的是_过程(填 “等温” “等容” 或 “等压” )。 (2)从 B 到 C 的过程中，气体的内能_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)从 C 到 D 的过程中，气体对外_(填“做正功”“做负功”或“不做 功”)，同时_(填“吸热”或“放热”)。 (4)气体在状态 D 时的体积 VD_。 答案答案 (1)等容
15、(2)不变 (3)做负功 放热 (4)VA TD TA 解析解析 (1)由题图可知，从状态 A 到 B，气体体积不变，故是等容变化。 (2)从 B 到 C 温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变。 (3)从 C 到 D 气体体积减小，外界对气体做正功，W0，所以气体对外做负功， 同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律 UWQ 知气体放热。 (4)从 D 到 A 是等压变化，由得 VDVA。 VA TA VD TD TD TA 三、计算题(共 47 分) 15(11 分)在如图所示的坐标系中，一定质量的某 种理想气体先后发生两种状态变化过程：第一种变化 是从状态 A 到状态 B
16、，外界 对该气体做功为 6 J；第二种 变化是从状态 A 至状态 C，该气体从外界吸收的热量为 9 J。已知图线 AC 的反向延长线通过坐标原点 O，B、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求 ： (1)从状态 A 到状态 C 的过程，该气体对外界做的功 W1和其内能的增量 U1； (2)从状态 A 到状态 B 的过程，该气体内能的增量 U2及其从外界吸收的热量 Q2。 答案答案 (1)0 J 9 J (2)9 J 3 J 解析解析 (1)由题意及题图可知， 从状态 A 到状态 C 的过程， 气体发生等容变化， 该气体对外界做的功 W10 J，根据热力学第一定律有 U1W1Q1 内能
17、的增量 U1Q19 J。 (2)从状态 A 到状态 B 的过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量 U2U19 J 根据热力学第一定律有 U2W2Q2 从外界吸收的热量 Q2U2W23 J。 16 (12 分)如图所示为一汽缸内封闭的一定质量的气体的 pV 图象， 当该系统 从状态 a 沿过程 acb 到达状态 b 时，有 335 J 的热量传入系统，系统对外界做 功 126 J，求： (1)若沿 adb 过程，系统对外做功 42 J，则有多少热量传入系统？ (2)若系统由状态 b 沿曲线过程返回状态 a 时，外界对系统做功 84 J，问系统 是吸热还是放热？热量传递是多少？ 答案答案 (1
18、)251 J (2)放热 293 J 解析解析 (1)沿 acb 过程， UWQ126 J335 J209 J。 沿 adb 过程， UWQ， QUW209 J(42) J251 J， 即有 251 J 的热量传入系统。 (2)由 ab，U209 J， 由 ba，UU209 J， UWQ84 JQ， Q209 J84 J293 J， 负号说明系统放出热量。 17(12 分)如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装 置，开始时被封闭的气体的长度为 32 cm， 某同学用力向下压缩气体， 使封闭气体的长度变为 12 cm， 该同学对活塞做 90 J 的功， 大气压强为 p 1105 Pa，
19、活塞的横截面积 S10 cm2，不计活塞的重力和摩擦，若 以适当的速度压缩气体， 在此过程中向外散热 20 J，求气体内能变化了 多少？ 答案答案 增加了 90 J 解析解析 大气对活塞做功 W0pV1105(0 320 12)(10104) J20 J， 该同学对气体做功 W90 J， 故外界对气体做功为 W总W0W110 J， 由热力学第一定律： UW总Q110 J(20) J90 J，即气体内能增加，增加了 90 J。 18(12 分)一辆汽车功率为 294 kW，以 10 m/s 的平均速度行驶，已知汽车 发动机的效率为 20%，汽油的燃烧值为 47107 J/kg，那么汽车行驶 50 km 的路 程需消耗多少汽油？ 答案答案 156 kg 解析解析 汽车行驶 50 km 所用时间 t s 50 103 10 5103 s。 WPt2941035103 J147106 J。 设消耗汽油质量为 m，则有 m4710720%147106，解得 m156 kg。