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(cè)（三）熱力學(xué)基礎(chǔ)（含解析）粵教版選修3-3.doc

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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(yáng)能、風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源 C．鼓勵(lì)私人購(gòu)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(huì)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(yáng)能、風(fēng)能和氫能，無(wú)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(huì)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(méi)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(duì)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(guò)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)化為機(jī)械能，而沒(méi)有產(chǎn)生其他任何影響 B．打開(kāi)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(kāi) 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(guò)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(méi)在水和水銀的同一深度內(nèi)。當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大。如果開(kāi)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(wú)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(duì)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(shuō)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，可供人類長(zhǎng)期使用 C．能量被使用后雖然沒(méi)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(kāi)發(fā)和利用風(fēng)能、太陽(yáng)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(huì)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(méi)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(huì)不斷減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；人類不斷地開(kāi)發(fā)和利用新的能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能，本質(zhì)上都來(lái)源于太陽(yáng)，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(tái)“異想天開(kāi)”節(jié)目的活動(dòng)，他們提出了下列四個(gè)設(shè)想方案，從理論上講可行的是(　　) A．制作一個(gè)裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來(lái)做功 B．制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對(duì)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(yáng)能板，可直接用太陽(yáng)能來(lái)解決照明和熱水問(wèn)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(lái)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(duì)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(yáng)能最有前途的領(lǐng)域是通過(guò)太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能再加以利用，選項(xiàng)D正確。 7.A、B兩裝置，均由一支一端封閉，一端開(kāi)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(kāi)口向下豎直插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)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(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換，則下列說(shuō)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(duì)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，故大氣壓力做功是相同的，這些功一部分增加了水銀的重力勢(shì)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(shì)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(duì)的得4分，選對(duì)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(guò)足，又放在陽(yáng)光下暴曬，車胎極易爆裂，關(guān)于這一現(xiàn)象的描述，下列說(shuō)法正確的是(暴曬過(guò)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(guò)程中，氣體溫度升高，分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，氣體壓強(qiáng)增大 C．在車胎突然爆裂的瞬間，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(duì)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(shuō)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(duì)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(duì)外界做了功，且與外界沒(méi)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(duì)于一定量的理想氣體，下列說(shuō)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(guò)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(duì)外做功多少有關(guān)，即與經(jīng)歷的過(guò)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(guò)定滑輪后連接在一個(gè)小桶上，開(kāi)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(guò)程中，下列說(shuō)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 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(duì)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(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱，D對(duì)、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(guò)程1或者過(guò)程2到達(dá)狀態(tài)N，其pV圖像如圖所示。在過(guò)程1中，氣體始終與外界無(wú)熱量交換；在過(guò)程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氣體經(jīng)歷過(guò)程1，其溫度降低 B．氣體經(jīng)歷過(guò)程1，其內(nèi)能減小 C．氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外放熱 D．氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外做功 E．氣體經(jīng)歷過(guò)程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過(guò)程2的相同 解析：選ABE　氣體經(jīng)歷過(guò)程1，壓強(qiáng)減小，體積變大，膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，故溫度降低，選項(xiàng)A、B正確。氣體在過(guò)程2中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C，則開(kāi)始時(shí)，氣體體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，對(duì)外放熱；然后壓強(qiáng)不變，體積變大，膨脹對(duì)外做功，則溫度升高，吸熱，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；無(wú)論是經(jīng)過(guò)過(guò)程1還是過(guò)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)算題要有必要的文字說(shuō)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?，F(xiàn)對(duì)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(guò)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。隨著人類文明的進(jìn)步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法?！般@木取火”是通過(guò)________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(lái)，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(guò)程是做功的過(guò)程，是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)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(méi)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＝0.13103 J/(kg℃)] 解析：鉛彈在射入木塊的過(guò)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(guò)程中：W＝ΔU＝mv2① 對(duì)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(zhǎng)度和截面積分別為30 cm和20 cm2，C是可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞，D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＝2.0105 Pa的氮?dú)?。B內(nèi)有壓強(qiáng)pB＝1.0105 Pa的氧氣。閥門打開(kāi)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(guò)程中A中氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說(shuō)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(duì)A部分氣體有：pALS＝p(L＋x)S， 對(duì)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＝1.5105 Pa。 (2)活塞C向右移動(dòng)的過(guò)程中A中氣體對(duì)外做功，而氣體發(fā)生等溫變化，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　1.5105 Pa　(2)吸熱　理由見(jiàn)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(guò)滑輪組與一重物連接，并保持平衡，已知汽缸高度為h，開(kāi)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(kāi)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(duì)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