2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 熱力學(xué)第一定律 階段質(zhì)量檢測(三)熱力學(xué)基礎(chǔ)(含解析)粵教版選修3-3

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1、熱力學(xué)基礎(chǔ) (時(shí)間:90分鐘 滿分:100分) 第Ⅰ卷(選擇題,共48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,只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求) 1.下述做法能改善空氣質(zhì)量的是(  ) A.以煤等燃料作為主要生活燃料 B.利用太陽能、風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源 C.鼓勵(lì)私人購買和使用汽車代替公交車 D.限制使用電動(dòng)車 解析:選B 以煤為燃料會有SO2等物質(zhì)生成,污染空氣,燃油車增多,污染物排放越多,空氣質(zhì)量下降,故A,C錯(cuò)誤;使用電動(dòng)車和用太陽能、風(fēng)能和氫能,無污染物排放,不影響空氣質(zhì)量,故B正確,D錯(cuò)誤。 2.關(guān)于熱力學(xué)第一定律和

2、熱力學(xué)第二定律,下列論述正確的是(  ) A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化,而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故這兩條定律是相互矛盾的 B.內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能,只是會產(chǎn)生其他影響,故兩條定律并不矛盾 C.兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律,它們不但不矛盾,而且沒有本質(zhì)區(qū)別 D.其實(shí),能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 解析:選B 熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律并不矛盾,對于機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化所具有的方向性也是存在的,故B正確。 3.下列過程中,可能發(fā)生的是(  ) A.某工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?0 kJ的熱量,全部轉(zhuǎn)

3、化為機(jī)械能,而沒有產(chǎn)生其他任何影響 B.打開一高壓密閉容器,其內(nèi)氣體自發(fā)溢出后又自發(fā)溢進(jìn)去,恢復(fù)原狀 C.利用其他手段,使低溫物體溫度更低,高溫物體的溫度更高 D.將兩瓶不同液體混合,然后它們又自發(fā)地各自分開 解析:選C 根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體,而不引起其他的變化,但通過一些物理手段是可以實(shí)現(xiàn)的,故C項(xiàng)正確;內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不可能自發(fā)地進(jìn)行,要使內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必定要引起其他影響,故A項(xiàng)錯(cuò);氣體膨脹具有方向性,故B項(xiàng)錯(cuò);擴(kuò)散現(xiàn)象也有方向性,D項(xiàng)也錯(cuò)。 4.如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的球,分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi)。當(dāng)溫度稍微升

4、高時(shí),球的體積會明顯變大。如果開始水和水銀的溫度相同,且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高同一值,兩球膨脹后,體積相等。則(  ) A.A球吸收的熱量較多 B.B球吸收的熱量較多 C.兩球吸收的熱量一樣多 D.無法確定 解析:選B A、B兩球升高同樣的溫度,體積又相同,則二者內(nèi)能的變化相同,而B球是處在水銀中的,B球膨脹時(shí)受到的壓力大,對外做功多,因此B球吸收熱量多。故B項(xiàng)正確。 5.“綠色、環(huán)保、低碳”是當(dāng)今世界的關(guān)鍵詞,“低碳”要求我們節(jié)約及高效利用能源。關(guān)于能源與能量,下列說法正確的是(  ) A.能量被使用后就消失了,所以要節(jié)約能源 B.自然界中石油、煤炭等能源是可再生資源,可供人

5、類長期使用 C.能量被使用后雖然沒有減少,但可利用的品質(zhì)下降了,所以要節(jié)約能源 D.人類可以不斷開發(fā)和利用風(fēng)能、太陽能等新的能源,所以能量可以被創(chuàng)造 解析:選C 能量守恒定律告訴我們,能量是不會減少的,煤炭、石油、天然氣等化石能源使用后,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能耗散了,雖然總能量沒有減少,但是可以利用的品質(zhì)降低了,故依然要節(jié)約能源,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;自然界中石油、煤炭等能源是有限的,故會不斷減少,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;人類不斷地開發(fā)和利用新的能源,如風(fēng)能、太陽能,本質(zhì)上都來源于太陽,符合能量守恒定律,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6.某校中學(xué)生參加電視臺“異想天開”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

6、行的是(  ) A.制作一個(gè)裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功 B.制作一種制冷設(shè)備,使溫度降至絕對零度以下 C.汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣,想辦法使它們自發(fā)地分離,既清潔了空氣,又變廢為寶 D.將房屋頂蓋上太陽能板,可直接用太陽能來解決照明和熱水問題 解析:選D 根據(jù)熱力學(xué)第二定律知道,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,因此從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響是不可能實(shí)現(xiàn)的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;絕對零度是溫度的極值,是不能達(dá)到的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;有害氣體和空氣不可能自發(fā)地分離,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;利用太陽能最有前途的領(lǐng)域是通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能再加以利用

7、,選項(xiàng)D正確。 7.A、B兩裝置,均由一支一端封閉,一端開口且?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,開口向下豎直插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi)),水銀柱上升至如圖所示位置停止,假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換,則下列說法中正確的是(  ) 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 外界大氣壓力對水銀做功,使水銀進(jìn)入試管內(nèi),兩裝置將同樣多的水銀壓入管中,故大氣壓力做功

8、是相同的,這些功一部分增加了水銀的重力勢能,另一部分增加了水銀的內(nèi)能。由于A管中水銀重心高,增加的重力勢能大,故A管中水銀內(nèi)能的增量小。 二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分。在每小題給出的選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)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(cuò)或不答的得0分) 8.如果將自行車內(nèi)胎充氣過足,又放在陽光下暴曬,車胎極易爆裂,關(guān)于這一現(xiàn)象的描述,下列說法正確的是(暴曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)(  ) A.車胎爆裂,是車胎內(nèi)氣體溫度升高,氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果 B.在爆裂前的過程中,氣體溫度升高,分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇,氣體壓強(qiáng)增大 C.在車胎突然爆

9、裂的瞬間,氣體內(nèi)能增加 D.在車胎突然爆裂的瞬間,氣體內(nèi)能減少 解析:選BD 這是一個(gè)等容變化,溫度升高,壓強(qiáng)增大,在車胎爆裂的瞬間,氣體對外做功,內(nèi)能減少,故選項(xiàng)B、D正確。 9.下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說法正確的是(  ) A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的 B.分子動(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的 C.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,但單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能 D.氣體在大氣中做絕熱膨脹時(shí)做了功,但氣體的內(nèi)能不變 解析:選AB 系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,A選項(xiàng)正確;因?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,所以分子動(dòng)理論中引

10、入的內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的,B選項(xiàng)正確;做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;氣體做絕熱膨脹時(shí)對外界做了功,且與外界沒有熱交換,所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減少,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.對于一定量的理想氣體,下列說法正確的是(  ) A.若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變,其內(nèi)能也一定不變 B.若氣體的內(nèi)能不變,其狀態(tài)也一定不變 C.若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高,其壓強(qiáng)也一定不斷增大 D.氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān) E.當(dāng)氣體溫度升高時(shí),氣體的內(nèi)能一定增大 解析:選ADE p、V不變,則T不變,氣體的內(nèi)能不變,故選項(xiàng)A正確;內(nèi)能不變,溫度不變,p、V可能變化,選

11、項(xiàng)B錯(cuò)誤;氣體溫度升高,壓強(qiáng)不一定增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;氣體溫度每升高1 K吸收的熱量與氣體對外做功多少有關(guān),即與經(jīng)歷的過程有關(guān),故選項(xiàng)D正確;溫度升高,理想氣體的內(nèi)能一定增大,選項(xiàng)E正確。 11.如圖所示,水平固定不動(dòng)、導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的空氣,外界溫度恒定。一條細(xì)線的左端連接在活塞上,另一端跨過定滑輪后連接在一個(gè)小桶上,開始時(shí)活塞靜止?,F(xiàn)在不斷向小桶中添加細(xì)砂,使活塞緩慢向右移動(dòng)(活塞始終未被拉出氣缸)。忽略氣體分子間的相互作用,則在活塞移動(dòng)過程中,下列說法正確的是(  ) A.氣缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能變小 B.氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變小 C.氣缸內(nèi)氣體向外放出熱量

12、D.氣缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量 解析:選BD 將活塞作為研究對象有p0S=pS+T。 向小桶中添加細(xì)砂時(shí),拉力T增大,則p減小,B正確,因活塞緩慢移動(dòng),又氣缸導(dǎo)熱性能良好,則氣體溫度不變,內(nèi)能不變,分子的平均動(dòng)能不變,A錯(cuò),向右移動(dòng)時(shí)氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體吸熱,D對、C錯(cuò)。 12.(2016·海南高考)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過程1或者過程2到達(dá)狀態(tài)N,其p-V圖像如圖所示。在過程1中,氣體始終與外界無熱量交換;在過程2中,氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對于這兩個(gè)過程,下列說法正確的是(  ) A.氣體經(jīng)歷過程1,其溫度降低 B.氣體經(jīng)歷過程1,其內(nèi)能減小

13、 C.氣體在過程2中一直對外放熱 D.氣體在過程2中一直對外做功 E.氣體經(jīng)歷過程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過程2的相同 解析:選ABE 氣體經(jīng)歷過程1,壓強(qiáng)減小,體積變大,膨脹對外做功,內(nèi)能減小,故溫度降低,選項(xiàng)A、B正確。氣體在過程2中,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,則開始時(shí),氣體體積不變,壓強(qiáng)減小,則溫度降低,對外放熱;然后壓強(qiáng)不變,體積變大,膨脹對外做功,則溫度升高,吸熱,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤;無論是經(jīng)過過程1還是過程2,初、末狀態(tài)相同,故內(nèi)能改變量相同,選項(xiàng)E正確。 第Ⅱ卷(非選擇題,共52分) 三、非選擇題(本題共5小題,共52分。填空題要把正確結(jié)果填在相應(yīng)橫線上或按要求作答;計(jì)算題

14、要有必要的文字說明和演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13.(6分)(江蘇高考)如圖所示,內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置,一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi),外界大氣壓強(qiáng)為p0。現(xiàn)對氣缸緩慢加熱,氣體吸收熱量Q后,體積由V1增大為V2。則在此過程中,氣體分子平均動(dòng)能________(選填“增大”、“不變”或“減小”),氣體內(nèi)能變化了________。 解析:氣體等壓膨脹,由=C可知T增大,所以氣體分子平均動(dòng)能增大。由熱力學(xué)第一定律可得:ΔU=Q-p0(V2-V1)。 答案:增大 Q-p0(V2-V1) 14.(10分)(1)遠(yuǎn)古時(shí)代,取火是一件困難的事,火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃。隨著人類

15、文明的進(jìn)步,出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法。“鉆木取火”是通過________方式改變物體的內(nèi)能,把________轉(zhuǎn)變成內(nèi)能。 (2)某同學(xué)做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn):先把空的燒瓶放入冰箱冷凍,一小時(shí)后取出燒瓶,并迅速把一個(gè)氣球緊密地套在瓶頸上,然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里,氣球逐漸膨脹起來,如圖所示。這是因?yàn)闊坷锏臍怏w吸收了水的________,溫度________,體積________。 解析:(1)“鉆木”的過程是做功的過程,是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。 (2)燒瓶里的氣體吸收熱量后,由熱力學(xué)第一定律知,氣體的內(nèi)能增加,因而溫度升高,體積增大。 答案:(1)做功 機(jī)械能 (2)熱量 升高 增

16、大 15.(10分)鉛彈以速度v=200 m/s射入木塊后停在木塊中,木塊沒有移動(dòng)。增加的內(nèi)能的80%使鉛彈的溫度升高,鉛彈溫度升高多少?[c鉛=0.13×103 J/(kg·℃)] 解析:鉛彈在射入木塊的過程中,子彈克服阻力做功,機(jī)械能減少,子彈剛好靜止時(shí),機(jī)械能已完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 鉛彈在射入木塊的過程中:W=ΔU=mv2① 對鉛彈:80%×ΔU=c鉛 mΔt② 由①②兩式得:Δt== ℃≈123 ℃。 所以鉛彈溫度升高123 ℃。 答案:123 ℃ 16.(12分)如圖所示A、B汽缸的長度和截面積分別為30 cm和20 cm2,C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞,D

17、為閥門。整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成。起初閥門關(guān)閉,A內(nèi)有壓強(qiáng)pA=2.0×105 Pa的氮?dú)狻內(nèi)有壓強(qiáng)pB=1.0×105 Pa的氧氣。閥門打開后,活塞C向右移動(dòng),最后達(dá)到平衡。 (1)求活塞C移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng); (2)活塞C移動(dòng)過程中A中氣體是吸熱還是放熱?簡要說明理由。(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w,連接汽缸的管道體積可忽略) 解析:(1)由玻意耳定律: 對A部分氣體有:pALS=p(L+x)S, 對B部分氣體有:pBLS=p(L-x)S, 代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得: x=10 cm,p=1.5×105 Pa。 (2)活塞C向右移動(dòng)的過程中A中氣體對外做功,而氣體發(fā)生等

18、溫變化,內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU知Q<0,故A中氣體從外界吸熱。 答案:(1)10 cm 1.5×105 Pa (2)吸熱 理由見解析 17.(14分)如圖所示,一導(dǎo)熱汽缸放在水平面上,其內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體,活塞通過滑輪組與一重物連接,并保持平衡,已知汽缸高度為h,開始活塞在汽缸中央,初始溫度為t攝氏度,活塞面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0。物體重力為G,活塞質(zhì)量及一切摩擦不計(jì),緩慢升高環(huán)境溫度,使活塞上升Δx,封閉氣體吸收了Q的熱量。(汽缸始終未離開地面) 求:(1)環(huán)境溫度升高了多少度? (2)氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少? 解析:(1)活塞緩慢移動(dòng),任意狀態(tài)都處于平衡狀態(tài),故氣體做等壓變化,由蓋·呂薩克定律可知:= 得ΔT=·T=·(273+t)=(273+t)。 (2)設(shè)汽缸內(nèi)壓強(qiáng)為p, 由平衡條件得:pS=p0S-G 封閉氣體對外做功W=pSΔx=(p0S-G)Δx 由熱力學(xué)第一定律得: ΔU=Q+(-W)=Q-(p0S-G)Δx。 答案:(1) (273+t) (2)內(nèi)能增加Q-(p0S-G)Δx - 7 -

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