高中物理第十章热力学定律过关检测新人教版选修3-31 5页

3第十章热力学定律过关检测(时间：45分钟　总分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确。全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不选的得0分)1．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2．如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐改变水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是(　　)A．快速挤压时，瓶内气体压强变大B．快速挤压时，瓶内气体温度不变C．快速挤压时，瓶内气体体积不变D．缓慢挤压时，气球下降3．下列说法中正确的有(　　)A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律，因此不可能制成B．根据能量守恒定律，经过不断的技术改造，热机的效率可以达到100%C．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能真正出现的D．自然界中的能量是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，因此要节约能源4．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图①)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图②)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是(　　)A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分5．如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的(　　) A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J6．下列说法正确的是(　　)A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流通过导体，电能转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成电能，形成与原来大小相同的电流C．可以制成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律7．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　)A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小8．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是(　　)A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大二、填空题(共20分)9．(10分)如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中，气体分子平均动能______(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了______。10．(10分)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是______(选填“A”“B”或“C”)，该过程中气体的内能______(选填“增加”“减少”或“不变”)。 三、计算题(共32分。要求写出必要的文字说明、主要方程和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分)11．(18分)某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式。(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量。锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α＞0。结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同。12．(14分)如图所示p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J。求：(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？ 参考答案1.答案：AD　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，选项A正确；根据热力学第一定律可知，选项B、C错误；根据热力学第一定律可知，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，选项D正确。2．答案：AD　解析：快速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传递，由W＋Q＝ΔU，内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必然减小，则重力mg大于浮力ρgV，气球下降，则D项正确。3.答案：D　解析：第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，A错。热机的效率永远小于100%，因为要向低温热源散热，B也错。虽然能量守恒，但可利用的能量越来越少，因此要节约能源。4.答案：C　解析：理想气体在绝热的条件下，向真空做自由膨胀的过程是一个既与外界没有热交换，又没有对外界做功的过程，由热力学第一定律可知，气体的内能不变，而理想气体的分子势能为零，所以分子动能不变，温度不变。5.答案：A　解析：由ΔU＝W＋Q得：ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＞0说明温度升高，A正确。6.答案：C　解析：热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A错误；功和内能的转化具有方向性，在不引起其他变化时其逆过程是不可能实现的，故B错误；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律。D错误。7.答案：A　解析：M筒向下滑动的过程中压缩气体，对气体做功，又由于气体不与外界发生热交换，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，选项A正确。8.答案：D　解析：一定量气体吸收热量的同时对外做功，则其内能可能不变或减小，选项A错误；在外力做功的前提下，热量可以由低温物体传递到高温物体，选项B错误；若两分子间距增大，分子力可能做正功或负功，其势能可能减小或增大，选项C错误；根据分子动理论可知，若分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力都增大，选项D正确。9.答案：增大　Q－p0(V2－V1)解析：气体的温度最终升高，分子平均动能增大，内能增大，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，由于气体对外做功，故W＝－p0(V2－V1)，所以ΔU＝Q－p0(V2－V1)。百度文库-让每个人平等地提升自我10.答案：C　增加解析：由题图知，图C是等压变化，等压的过程是升温膨胀，温度是理想气体内能的决定因素，由此判断知，内能增加。11.答案：(1)　(2)减少了3J　(3)温度随着海拔高度的增加而降低。解析：(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，设锅内气体分子数为n，则：。(2)根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，气体对外做功，功为负，W＝－1J；向外放热，热量为负，Q＝－2J；则有：ΔU＝W＋Q＝－3J，负号表示内能减少。锅内气体内能减少，减少了3J。(3)由p＝p0(1－αH)(其中α＞0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；由，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；根据查理定律可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低。 12.答案：(1)增加　130J(2)放热　330J解析：(1)ACB过程内能增加，ACB过程中W1＝－280J，Q1＝410J由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝130J气体内能的变化量为130J。(2)BDA过程中气体放热因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量UA－UB＝－130J又因外界对气体做功200J由热力学第一定律UA－UB＝W2＋Q2，Q2＝－330J放出热量330J。