高中物理 第三章 熱力學基礎章末質(zhì)量評估 粵教版選修3-3

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章末質(zhì)量評估(三) (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分) 1．在以下事例中，通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是(　　) A．兩小球碰撞后粘合起來，同時溫度升高 B．冬天暖氣為房間供暖 C．點燃的爆竹在空中爆炸 D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱 解析：改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞．熱傳遞指內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩小球碰撞后粘在一起，溫度升高，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯；點燃的爆竹在空中爆炸，是化學能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，故C錯；車輪與地面摩擦生熱，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯． 答案：B 2．2013年，我國出現(xiàn)了大范圍的霧霾天氣，如何減少環(huán)境污染，已成為當務之急．下列發(fā)電方式會加劇大氣污染的是(　　) A．太陽能光伏發(fā)電　 B．風力發(fā)電 C．水力發(fā)電 D．火力發(fā)電 解析：太陽能光伏電池屬于清潔能源，不會帶來大氣污染，故A錯誤；風能屬于清潔的新能源，無污染，故B錯誤；水力發(fā)電，屬于清潔能源，不會帶來大氣污染，故C錯誤；火力發(fā)電要燃燒煤等化石能源，從而帶來大量的煙塵造成大氣污染，故D正確． 答案：D 3．如圖為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的壁上下滑動．設筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中(　　) A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小 解析：因為M、N內(nèi)被封閉氣體體積減小，所以外界對氣體做功．由熱力學第一定律及M、N內(nèi)氣體與外界沒有熱交換可知外界對氣體做功，內(nèi)能一定增加，故A正確，B、C、D錯誤． 答案：A 4．崔牛先生向客戶推銷他設計的“超級推進器”，該推進器由超導體、激光器、制冷劑以及計算機控制系統(tǒng)組成，其神奇之處在于能通過自身的循環(huán)工作，源源不斷地獲得動力，而不需要消耗任何能源．事實上，這是不可能實現(xiàn)的，因為他的設計違反了(　　) A．能量守恒定律 B．電荷守恒定律 C．機械能守恒定律 D．質(zhì)量守恒定律 解析：很多科學家致力于研究永動機，希望能造出不消耗能量而源源不斷地向外輸出能量的機器，但結果都以失敗告終．其原因是因為源源不斷地獲得動力，而不需要消耗任何能源的“永動機”違背了能量守恒定律． 答案：A 5．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)(　　) A．內(nèi)能減小，吸收熱量 B．內(nèi)能減小，外界對其做功 C．內(nèi)能增大，放出熱量 D．內(nèi)能增大，對外界做功 解析：因不計分子勢能，所以瓶內(nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小．空氣內(nèi)能減小、外界對空氣做功，根據(jù)熱力學第一定律可知空氣向外界放熱．故A、C、D錯誤，B正確． 答案：B 6．能量守恒定律的建立是人類認識自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一．下列說法中正確的是(　　) A．因為能量是守恒的，所以不需要節(jié)約能源 B．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 C．因為能量是守恒的，所以不可能發(fā)生能源危機 D．能量可以被消滅，也可以被創(chuàng)生 解析：自然界的總能量是守恒的，能量既不能被消滅，也不能被創(chuàng)生，但隨著能量的耗散，能源可以利用的品質(zhì)降低了，可利用的能源減少了，所以可發(fā)生能源危機，所以我們要節(jié)約能源，故A、C、D錯誤．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，如動能與勢能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，故B正確． 答案：B 7．下列說法中，正確的是(　　) A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加 B．物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變 C．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．氣體自由膨脹是可逆過程 解析：改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，物體吸收熱量，物體的內(nèi)能不一定增大，故A錯誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變，故B正確；熱量在一定的條件下可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱中熱量會由低溫物體傳遞給高溫物體，故C錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，氣體自由膨脹是不可逆過程，故D錯誤． 答案：B 8．下列說法中正確的是(　　) A．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可能全部轉(zhuǎn)化為機械能 B．電冰箱能制冷說明熱量能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體 C．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 D．熱力學第二定律說明熱量只能由高溫物體傳向低溫物體 解析：機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)熱力學第二定律知，在外界的影響下，內(nèi)能也可能全部轉(zhuǎn)化為機械能，故A正確．根據(jù)熱力學第二定律知，熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體．電冰箱能制冷是在壓縮機做功的情況下熱量才由低溫物體傳到高溫物體，熱量不是自發(fā)地自低溫物體傳到高溫物體，故B錯誤．根據(jù)熱力學第二定律知，在引起其他變化的情況下，熱量能從低溫物體傳到高溫物體，故C、D錯誤． 答案：A 9．對一些機械設備的科學性分析正確的是(　　) A．空調(diào)機既能制冷又能制熱，說明熱傳遞不存在方向性 B．第二類永動機不可能制成是因為它違反了能量守恒定律 C．即使科學技術有長足進步，將來的熱機的效率也達不到100% D．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學第二定律 解析：熱傳遞存在方向性是說熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，空調(diào)的制冷過程是熱量從溫度較高的室內(nèi)傳到溫度較低的制冷劑，再通過壓縮制冷劑將熱量傳到室外，而制熱過程也是這樣進行的，故A錯誤．第二類永動機不可能制成是因為它違反了熱力學第二定律，不違反能量守恒定律，故B錯誤．根據(jù)熱力學第二定律可知，即使科學技術有長足進步，將來的熱機的效率也達不到100%，故C正確．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，同時要消耗一定的電能，所以不違背熱力學第二定律，故D錯誤． 答案：C 10．如圖所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計．置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為零)．現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程(　　) A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能 B．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能 C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能 D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能 解析：以活塞為研究對象，設氣體壓強為p1，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，末態(tài)時壓強為p2，初態(tài)F彈>mg＋p1S，由題意可得末態(tài)位置必須高于初位置，否則不能平衡，則由ΔU＝W(絕熱)．W為正，ΔU必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢能增加，末態(tài)時，由力的平衡條件知F彈′＝mg＋p2S，仍然具有一部分彈性勢能，D正確． 答案：D 二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 11．一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高，當它們接觸在一起時，如果不和外界交換能量，則(　　) A．從兩者開始接觸到熱平衡的整個過程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量 B．在兩者達到熱平衡以前的任意一段時間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量 C．達到熱平衡時，銅塊的溫度T＝ D．達到熱平衡時，兩者的溫度相等 解析：一個系統(tǒng)在熱交換的過程中，如果不與外界發(fā)生熱交換，溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸收的熱量，直到溫度相等，不再發(fā)生熱交換為止，而熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量，所以選項A和D都正確，選項B錯誤．根據(jù)熱平衡方程c銅m(T1－T)＝c鐵 m(T－T2)，解得T＝，由此可知選項C是錯誤的． 答案：AD 12．下列說法不正確的是(　　) A．熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體 B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加 C．第一類水動機違反了熱力學第二定律 D．第二類水動機不能制成，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 解析：熱量在一定的條件下可以由低溫物體傳遞到高溫物體，比如電冰箱，故A錯誤；由公式ΔU＝W＋Q知做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，外界對物體做功若同時放出熱量，物體的內(nèi)能一定增加，故B錯誤；第一類永動機不消耗能量而對外做功，違反了能量守恒定律，故C錯誤；第二類永動機違背了熱力學第二定律，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故D正確． 答案：ABC 13．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a，b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 解析：因b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體對外界不做功，由ΔU＝W＋Q知內(nèi)能不變，故選項A錯誤．選項B正確．稀薄氣體可看作理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關，氣體的內(nèi)能不變，溫度也不變，由p1V1＝p1V2和V1p2，即氣體壓強變小，故選項C錯誤，選項D正確． 答案：BD 14．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A，則(　　) A．A→B過程氣體降溫 B．B→C過程氣體內(nèi)能增加，可能外界對氣體做了功 C．C→A過程氣體放熱 D．全部過程氣體做功為零 解析：A→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對外界做功，其對應的內(nèi)能必定減小，即氣體溫度降低，選項A正確；B→C過程氣體等容升壓，由＝C(常量)可知，氣體溫度升高，其對應內(nèi)能增加，因做功W＝0，選項B錯；C→A過程氣體等溫壓縮，故內(nèi)能變化為零，但外界對氣體做功，因此該過程中氣體放熱，選項C正確；A→B過程氣體對外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積．B→C過程氣體不做功．C→A過程外界對氣體做功，其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過程對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，選項D錯． 答案：AC 三、非選擇題(本大題共5小題，共54分．把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(6分)指出下面例子中各是什么物理過程改變物體內(nèi)能： (1)瓶內(nèi)的高壓氣體將瓶塞沖開，瓶內(nèi)氣體的溫度降低，_______． (2)子彈打中木塊，木塊和子彈的溫度升高，__________． (3)電流通過電爐絲，其溫度升高，____________． (4)將燒紅的鐵塊放入冷水中，水的溫度升高，____________． 解析：(1)中體積增大對外做功；(2)中子彈與木塊摩擦做功；(3)中電流做功；(4)中屬于熱傳遞． 答案：(1)做功　(2)做功　(3)做功　(4)熱傳遞 16．(12分)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關于氣泡中的氣體，下列說法中正確的是________(填寫選項前的字母)． A．氣體分子間的作用力增大 B．氣體分子的平均速率增大 C．氣體分子的平均動能減小 D．氣體組成的系統(tǒng)的熵增加 (2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，則此過程中氣泡__________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J．氣泡到達湖面后，溫度上升的過程中，又對外界做了0.1 J的功，同時吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J. 解析：(1)氣泡上升過程中溫度保持不變，壓強減小體積增大，所以A、B、C選項均錯，根據(jù)熵增加原理知D項正確． (2)氣泡上升過程中T不變，故ΔU＝0，由熱力學第一定律得氣體吸收熱量Q＝W＝0.6 J. 氣泡到達湖面后溫度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3 J－0.1 J＝0.2 J. 答案：(1)D　(2)吸收　0.6　0.2 17．(12分)如圖所示，為一氣缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量的氣體的p V圖線，當該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過程a→c→b到達狀態(tài)b時，有335 J的熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126 J. (1)若沿a→d→b過程，系統(tǒng)對外做功42 J，則有多少熱量傳入系統(tǒng)？ (2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a時，外界對系統(tǒng)做功84 J，問系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞多少？ 解析：(1)沿a→c→b過程 ΔU＝W＋Q＝(－126＋335) J＝209 J. 沿a→d→b過程 ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)] J＝251 J，即有251 J的熱量傳入系統(tǒng)． (2)由b→a，ΔU′＝－209 J. ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″， Q″＝(－209－84)J＝－293 J. 負號說明系統(tǒng)放出熱量． 答案：(1)251 J　(2)放熱　293 J 18．(12分)如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動，容器的橫截面積為S，將整個裝置放在大氣壓恒為p0的空氣中，開始時氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0，當氣體從外界吸收熱量Q后，活塞緩慢上升d后再次平衡，問： (1)外界空氣的溫度是多少？ (2)在此過程中的密閉氣體的內(nèi)能增加了多少？ 解析：(1)取密閉氣體為研究對象，活塞上升過程為等壓變化，由蓋呂薩克定律有＝. 得外界溫度T＝T0＝T0＝T0. (2)活塞上升的過程，密閉氣體克服大氣壓力和活塞的重力做功，所以外界對系統(tǒng)做的功W＝－(mg＋p0S)d， 根據(jù)熱力學第一定律得密閉氣體增加的內(nèi)能ΔU＝Q＋W＝Q－(mg＋p0S)d. 答案：(1)T0　(2)Q－(mg＋p0S)d 19．(12分)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變成狀態(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K. (1)求氣體在狀態(tài)B時的體積； (2)說明B→C過程壓強變化的微觀原因； (3)設A→B過程氣體吸收熱量為Q1，B→C過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小，并說明原因． 解析：(1)A→B由氣體定律得＝，則 VB＝VA＝0.3 m3＝0.4 m3. (2)B→C氣體體積不變，分子數(shù)不變，溫度降低，分子平均動能減小，壓強減?。? (3)A→B，氣體內(nèi)能增加，由熱力學第一定律： Q1－W＝ΔU，Q1＝ΔU＋W. B→C，氣體體積不變，內(nèi)能減少，Q2＝ΔU， 所以Q1>Q2. 答案：(1)0.4 m3　(2)(3)見解析