2019-2020学年高中物理阶段测试7热力学定律和能量守恒含解析新人教版选修3-3 5页

阶段测试7　热力学定律和能量守恒 一、选择题(本题共10小题，每题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎1．当把打足气的车胎内的气体迅速放出时，会发现车胎气嘴处的温度明显降低，这是因为这个过程中(　　)‎ A．气体对外做功，同时向外发散热量 B．气体对外做功，胎内气体温度降低，从外界吸热 C．外界对气体做功，胎内气体向外传递热量 D．外界对胎内气体做功，同时向胎内气体传递热量 ‎【答案】B　‎ 解析：气体迅速放出时，气体体积膨胀对外做功，同时温度降低从外界吸热．‎ ‎2．飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在－50 ℃以下．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团．气团直径可达几千米．由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略．高空气团温度很低的原因可能是(　　)‎ A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低 B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低 C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气体对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低 D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低 ‎【答案】C　‎ 解析：由热力学第一定律，物体内能的变化ΔU与做功W和热传递Q有关，满足ΔU＝W＋Q，气团在上升的过程中，气体不断膨胀，气体对外做功，又由于气团很大，其边缘与外界的热传递作用可忽略，因而内能不断减小，所以气团的温度会很低．‎ ‎3．下列过程中哪些是可逆的(　　)‎ A．将两块0 ℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0 ℃的水 B．汽缸与活塞的组合中装有气体，当活塞上没有加外力时，活塞与汽缸的摩擦较大，使气体缓慢地膨胀 C．忽略空气阻力时的竖直上抛运动 D．桶中上层是清水，下层是泥沙，不停地搅动它，再静置一段时间后 ‎【答案】C　‎ 解析：由热力学第二定律知，A、B、D这些过程都具方向性，是不可逆的．‎ ‎4．下列关于热现象的说法，正确的是(　　)‎ 5‎ A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．气体的温度升高，气体的压强一定增大 C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体 D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 ‎【答案】D　‎ 解析：外界对物体做功，物体的内能增加、减小还是不变要看吸放热情况，所以A错误；气体压强与温度和体积两个因素有关，所以B错误；在一定条件下热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱，C错误；根据热力学第二定律，D正确．‎ ‎5．封有理想气体的导热汽缸开口向下被竖直悬挂，活塞下系有钩码P，整个系统处于静止状态，如图所示．若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢．下列说法中正确的是(　　)‎ A．外界温度升高，气体的压强一定增大 B．外界温度升高，外界可能对气体做正功 C．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热 D．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小 ‎【答案】C　‎ 解析：由于汽缸导热和整个过程进行足够缓慢，汽缸内气体的温度始终与外界温度相等，理想气体的内能只与气体的分子平均动能有关而与分子势能无关，根据活塞受力平衡 p0S＝pS＋(M＋m)g可知，气体的压强不变，当温度升高时，气体的体积将增大而对外做功，故选项A、B错误；保持物体的内能不变，就是保持气体的温度不变，增加了钩码质量，也就是减小了气体的压强，气体体积增大而对外做功，内能减小，题设条件是内能不变，故物体必须从外界吸收热量，D错误，C正确．‎ ‎6．如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则(　　)‎ A．气体体积膨胀，内能增加 B．气体分子势能减少，内能增加 C．气体分子势能增加，压强可能不变 D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中 ‎【答案】D　‎ 解析：‎ 5‎ 气体自由膨胀，不做功，又因为绝热，由热力学第一定律可知内能不变，A、B错误；气体体积膨胀，压强减小，C错误；由热力学第二定律可知D正确．‎ ‎7．下列关于熵的说法中正确的是(　　)‎ A．熵是热力学中的一个状态量 B．熵是热力学中的一个过程量 C．熵值越大，无序程度越大 D．熵值越小，无序程度越大 ‎【答案】AC　‎ 解析：由熵的定义可知A、C正确．‎ ‎8．一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B．这一过程在V－T图上表示如图所示，则(　　)‎ A．在过程AC中，外界对气体做功，内能不变 B．在过程CB中，外界对气体做功，内能增加 C．在过程AC中，气体压强不断变大 D．在过程CB中，气体压强不断变小 ‎【答案】AC　‎ 解析：从图可看出AC过程是等温压缩，CB过程是等容升温．据气态方程可判断出：AC过程气体体积变小，外界对气体做功，气体内能不变，气体压强不断变大；CB过程气体体积不变，内能增加，显然气体从外界吸热，气体压强不断增大．‎ ‎9．某物体温度升高了，则(　　)‎ A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体不可能做了功 D．物体可能吸收了热量 ‎【答案】BD　‎ 解析：由ΔU＝W＋Q来分析，物体温度升高了，一定有物体的内能增加，ΔU>0.要满足ΔU>0，可能有各种情况：(1)W>0，Q＝0；(2)W＝0，Q>0；(3)W>0，Q>0；(4)W>0，Q<0，W>|Q|；(5)W<0，Q>0，Q>|W|.由(1)否定选项A；(4)与选项B一致；(2)(3)(5)与选项D一致，故B、D正确．‎ ‎10．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则(　　)‎ 5‎ A．A→B过程气体降温 B．B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功 C．C→A过程气体放热 D．全部过程气体做功为零 ‎【答案】AC　‎ 解析：A→B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；B→C过程气体等容升压，由＝恒量可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功W＝0，即选项B错误；C→A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；A→B过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积．B→C过程气体不做功．C→A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错误．‎ 二、非选择题(本题2小题，共40分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和主要演算或推导步骤，有数值计算的题要有相应的单位，只写出最后答案不得分，非解答题不需写过程)‎ ‎11．(20分)(1)孤立系统在一定条件下的________态，对应热力学概率为最大值的宏观状态，亦即该系统内分子运动__________的状态．熵的大小反映了某一宏观态所对应的________的数目的多少．‎ ‎(2)若孤立系统的初态S________Smax，则该初态为非平衡态，系统将自发地向着分子运动无序的方向过渡，并最后到达具有Smax的宏观态，即________内进行的自然过程总是沿着使系统的S增大的方向进行．(填“微观态”“最有序”“最无序”“增大”“减少”“孤立系统”“平衡”“非平衡”“>”“＝”或“<”)‎ ‎【答案】(1)平衡　最无序　微观态　(2)<　孤立系统 ‎12．(20分)现代典型的燃煤发电厂，总效率一般为40%.有一座大型燃煤发电厂，如果发出1.0×109 J的电力，可供一个大城市使用．如图所示表示这座发电厂的能量流向．请回答：‎ ‎(1)燃煤提供的能量应等于哪几项能量之和？‎ ‎(2)图中烟囱废气所带走的能量没有标出，请你算出来，在图中补上．‎ ‎(3)算出这座发电厂的总效率．‎ ‎(4)根据如图所示的电厂能量流向，你认为在哪些地方作些改进，可以提高发电厂的总效率？‎ 5‎ ‎【答案】(1)见解析　(2)0.3×109 J　见解析 ‎(3)40%　(4)见解析 解析：(1)燃煤提供的热量等于进入涡轮机的能量和通过烟囱排出的能量．‎ ‎(2)根据(1)中的解析可得通过烟囱废气所带走的能量 E＝2.5×109 J－2.2×109 J＝0.3×109 J．‎ ‎(3)由能量流向图可知该发电厂产生的电能为1.0×109 J 消耗的总能量为2.5×109 J 所以总效率η＝×100%＝40%．‎ ‎(4)从能量流向图中可以看出，该热电厂的损耗共达到了 1.6×109 J，最主要的损耗是涡轮机的损耗，由冷凝器排出，所以这个地方应作为改造的重点．降低通过冷凝器时能量的消耗，以此提高涡轮机的效率，进而提高整个电厂的效率，另外，也要尽可能降低另外两条途径的损耗，一是通过烟囱废气带走的能量，对燃煤锅炉及其烟囱进行改造；二是输电过程中的电能损耗．‎ 5‎