2022-2022学年高中物理第10章热力学定律单元测试含解析新人教版选修3-3.doc

第十章单元测试(时间60分钟总分值100分)一、选择题(此题共14小题，每题4分，共56分，每题至少有一个选项正确，全部选对的得4分，漏选的得2分，错选的得0分)1以下说法中，正确的选项是()A从甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多B热机的效率从理论上讲可达100%C对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机D自然界的总能量并没有变，能量耗散使可利用的能量减少了解析自发的热传递的条件是必须存在温差，而不是内能差，甲物体传递热量给乙物体，说明甲物体的温度比乙物体高，应选项A错误由热力学第二定律“不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化可知，任何热机的机械效率都不可能达100%，因此，B错自然界的总能量并没有变，能量耗散使可利用的能量减少了，C项错，D项对答案D2根据你学过的热学中的有关知识，判断以下说法正确的选项是()A机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化为机械能B在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C尽管技术不断进步，热机的效率仍不能到达100%，制冷机却可以使温度降到293 D第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和开展，第二类永动机可以制造出来解析机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A项正确；在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B项错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能到达100%，制冷机也不能使温度降到293 ，只能无限接近273 ，却永远不能到达，C项错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D项错答案A3关于热力学第二定律的理解，以下正确的选项是()A宏观与热有关的自发的物理过程都是不可逆的B所有热过程都是从有序变为无序C熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性D热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能100%全部转变为机械能且不能引起其他变化解析所有自发的热过程都是从有序变为无序，注意“自发，B项错答案ACD4关于一定量的气体，以下表达正确的选项是()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项正确；根据热力学第一定律可知，B、C两项错误；根据热力学第一定律可知，假设外界对气体做功的同时气体放热，那么气体的内能可能减少，D项正确答案AD5一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，那么在整个过程中一定有()AQ1Q2W2W1BQ1Q2CW1W2 DQ1Q2解析因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以内能没有变化U0，根据热力学第一定律可知W1W2Q1Q2U0，即Q1Q2W2W1，故A项正确答案A6分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0)假设分别经历如下两种变化过程：从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1T0)；从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热在上述两种变化过程中，如果V1V2V0，那么()Ap1p2，T1T2 Bp1p2，T1T2Cp1p2，T1T2 Dp1T2解析过程是等温膨胀，遵守玻意耳定律，过程是绝热膨胀，系统对外做功，内能减少，温度降低，T1T2，根据气态方程pV/TC，p1p2，故A项正确答案A7如下图，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中()A气体吸收热量，内能不变B气缸内分子的平均动能增大C单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大解析由题图可知，该过程气体对外做功，由于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量内能不变A项正确答案A8.如下图，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A体积必然变大B有可能经过体积减小的过程C外界必然对气体做正功D气体必然从外界吸热解析在pT图像中，斜率越大，体积越小，A项对有可能经过体积先减小再增大的过程体积增大，气体对外界做功，C项错由于温度增加，内能增加，必然吸热答案ABD9.如下图，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程AB、等容过程BC、等温过程CA又回到了状态A，那么()AAB过程气体降温BBC过程气体内能增加，可能外界对气体做了功CCA过程气体放热D全部过程气体做功为零解析AB过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，选项A正确；BC过程气体等容升压，由p/TC(常量)可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功W0，选项B错；CA过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，选项C正确；AB过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积BC过程气体不做功CA过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，选项D不正确答案AC10.如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两局部a内有一定量的稀薄气体，b内为真空抽开隔板K后，a内气体进入b，最终到达平衡状态在此过程中()A气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变解析因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由UWQ知内能不变，应选项A错误选项B正确稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1p1V2和V1p2，即气体压强变小，应选项C错误，选项D正确答案BD11.如下图的导热气缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，如果迅速向下压活塞时气体的温度会骤然升高(设为甲过程)如果缓慢地向下压活塞时，里面的气体温度不变(设为乙过程)甲、乙两个过程中气体初态和末态的体积相同，不考虑活塞与气缸的摩擦，那么以下说法正确的选项是()A甲过程中气体的内能增加，乙过程中气体的内能不变B两过程中外界对气体做的功一样多C乙过程中气体的压强不变，甲过程中气体的压强不断增大D乙过程的末态气体压强比甲过程的末态气体压强小解析温度是理想气体分子平均动能的标志，由题意知甲过程中气体温度升高，乙过程中气体温度不变，所以A项正确外界对气体做功WV，体积变化相同，但甲过程平均压强大于乙过程平均压强，B项错；乙过程为等温压缩过程，压强变大，C项错可以将两过程末态看做一个等容过程，甲过程末态温度较高，压强较大，D项正确答案AD12温室效应严重威胁着人类生态环境的平安，为了减少温室效应造成的负面影响，有的科学家受到了啤酒在较高压强下能够溶解大量的二氧化碳的启发，设想了一个方法；可以用压缩机将二氧化碳送入深海底，永久贮存起来海底深处，压强很大，温度很低，海底深水肯定能够溶解大量的二氧化碳，这样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的“家，从而防止温室效应在将二氧化碳送入深海底的过程中，以下说法错误的选项是()A压缩机对二氧化碳做功，能够使其内能增大B二氧化碳与海水间的热传递能够使其内能减少C二氧化碳分子平均动能会减少D每一个二氧化碳分子的动能都会减少解析压缩机压缩气体对气体做功，气体温度升高，内能增大，A项对二氧化碳压入海底时比海水温度高，因此将热量传递给海水而内能减小，B项是对的二氧化碳温度降低，分子平均动能减少，但不是每个分子的动能都减少，C项正确，D项错答案D13.导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，那么()A气体压强增大，内能可能不变B外界对气体做功，气体温度降低C气体体积减小，压强增大，内能一定减小D外界对气体做功，气体内能一定增加解析由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、大气压力不变，那么气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，那么气体内能减少，由UWQ知Q0，即向外放热答案BC14.如下图的两端开口的U形管中，盛有同种液体，并用阀门K将液体隔成左、右两局部，左边液面比右边液面高现翻开阀门K，从翻开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为U，动能变化量为Ek；大气对液体做功为W1，重力做功为W2，液体克服阻力做功为W3，由功能关系可得：W10 W2W3EkW2W3QU W3QU其中正确的选项是()A BC D解析由动能定理可知W2W3W1Ek，其中W1pV左pV右0，可知、正确由热力学第一定律UWQ，得UW3Q，可知正确，错误综合以上分析可知B项正确答案B二、非选择题(有4个题，共44分)15.(10分)如下图，为一气缸内封闭的一定质量的气体的pV图线，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)假设沿adb过程，系统对外做功42 J，那么有多少热量传入系统？(2)假设系统由状态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？解析(1)沿acb过程UWQ(126335) J209 J.沿adb过程，UWQ，QUW209(42) J251 J，即有251 J的热量传入系统(2)由ba，U209 J.UWQ84 JQ，Q(20984) J293 J.负号说明系统放出热量答案(1)251 J(2)放热293 J16.(10分)我国“蛟龙号深海探测船载人下潜超7 000米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中，“蛟龙号探测到990 m深处的海水温度为280 K某同学利用该数据来研究气体状态随海水温度的变化，如下图，导热性良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 atm，封闭气体的体积V03 m3.如果将该气缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)(2)下潜过程中封闭气体_(填“吸热或“放热)，传递的热量_(填“大于或“小于)外界对气体所做的功解析(1)当气缸下潜至990 m时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意知：p100 atm根据理想气体状态方程，得代入数据，得V2.8102 m3(2)根据UWQ，可知下潜过程中封闭气体放热；放出的热量大于外界对气体所做的功答案(1)2.8102 m3(2)放热大于17(12分)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒，气体温度由T0300 K升至T1350 K.(1)求此时气体的压强；(2)保持T1350 K不变，缓慢抽出局部气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因解析(1)由题意知，气体体积不变，由查理定律，得所以此时气体的压强p1p0p0p0(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V2，由玻意耳定律可得p1V0p0V2可得V2V0所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体的体积膨胀对外做功由热力学第一定律UWQ可知，气体一定从外界吸收热量答案(1)p0(3)吸热原因见解析18.(12分)如下图，体积为V，内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度：气体内能U与温度T的关系为UT，为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的求：(1)汽缸内气体与大气到达平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.解析(1)在缸内气体由压强p1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T2.4T0变为T1，由查理定律，得在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖吕萨克定律，得由式，得V1V(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为Wp0(VV1)在这一过程中，气体内能的减少为U(T1T0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为QWU由式，得Qp0VT0答案(1)V(2)p0VT0