高中物理 第十章 熱力學(xué)定律章末檢測卷 新人教版選修33

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1、 第十章 熱力學(xué)定律 章末檢測卷(十) (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分) 1．在下列現(xiàn)象中不是通過做功使物體內(nèi)能改變的是(　　) A．用打氣筒給自行車打氣時，筒壁溫度升高 B．在陽光照射下，水的溫度升高 C．鐵錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高 D．夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)會變涼一些 答案　BD 解析　活塞與筒壁發(fā)生摩擦，摩擦力做功使筒壁溫度升高；在陽光照射下，水溫升高是靠太陽的熱輻射來升溫的；鐵錘打鐵塊是做功過程；室內(nèi)放上冰塊是通過熱傳遞的方式來改變室內(nèi)溫度的． 2．柴油機使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，燃料

2、的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，高溫高壓的氣體推動活塞做功，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能．燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明柴油機越節(jié)能．是否節(jié)能，是衡量機器性能好壞的重要指標，有經(jīng)驗的柴油機維修師傅，不用任何儀器，只是將手伸到柴油機排氣管附近，去感知一下尾氣的溫度，就能夠判斷出這臺柴油機是否節(jié)能，關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關(guān)系，你認為正確的是(　　) A．尾氣的溫度越高，柴油機越節(jié)能 B．尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能 C．尾氣的溫度高低與柴油機是否節(jié)能無關(guān) D．以上說法均不正確 答案　B 解析　氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能，柴油機使柴油燃料在它的氣缸中燃燒

3、，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，是一個高溫?zé)嵩?；而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫?zé)嵩矗鶕?jù)能量守恒，這兩個熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機械能越多，尾氣的溫度就要越低． 3．景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖1所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中(　　) 圖1 A．氣體溫度升高，壓強不變 B．氣體溫度升高，壓強變大 C．氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加 D．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少 答案　B 解析　外界對氣體做正功，其內(nèi)能增加，溫度升高，分子熱運動加劇、體積變小，單位體積內(nèi)分子的密集程度增加，

4、故其壓強變大．正確選項為B. 4．對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是(　　) A．若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變 B．若氣體的溫度不斷升高，其壓強也一定不斷增大 C．若氣體溫度升高1 K，其等容過程所吸收的熱量一定大于等壓過程所吸收的熱量 D．在完全失重狀態(tài)下，氣體的壓強為零 答案　A 解析　一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，若氣體的壓強和體積都不變，則溫度不變，其內(nèi)能也一定不變，A正確；由＝C知，氣體的溫度不斷升高，壓強不一定增大，B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W，氣體溫度升高1 K，ΔU相同，等容過程W＝0，等壓過程，體積增大，則W<0，故等容過程

5、所吸收的熱量一定小于等壓過程所吸收的熱量，C錯誤；氣體的壓強是由于分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的，與是否失重?zé)o關(guān)，D錯誤． 5.固定的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略．假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，外界環(huán)境的溫度保持不變．若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，如圖2所示，則在拉動活塞的過程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，正確的是(　　) 圖2 A．氣體對外做功，氣體內(nèi)能減小 B．氣體對外做功，氣體內(nèi)能不變 C．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變 D．氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變 答案　B 解析　用力F緩慢拉活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于氣缸的導(dǎo)熱性

6、很好，環(huán)境溫度又不變，氣體會從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項正確． 6．一木塊沿斜面向下滑，下列說法正確的是(　　) A．不管斜面是否光滑，下滑過程中重力對木塊做了功，它的內(nèi)能將增大 B．若斜面光滑且不計空氣阻力，木塊滑到斜面底部時，速度增大，內(nèi)能也將增大 C．若斜面粗糙，木塊在重力作用下雖速度增大，但它的內(nèi)能并不改變 D．若斜面粗糙，木塊的機械能減小，而它的內(nèi)能將增大 答案　D 解析　斜面光滑且不計空氣阻力時，木塊下滑過程中機械能守恒，內(nèi)能不變；斜面粗糙，木塊下滑時要克服摩擦力做功，故木塊的機械能減小，由能量守恒定律知它的內(nèi)能將增大，故D正確．

7、 7．如圖3所示，是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的p－圖線，則在此過程中(　　) 圖3 A．氣體的內(nèi)能改變 B．氣體的體積增大 C．氣體向外界放熱 D．氣體對外界做功 答案　C 解析　由題圖可以看出，圖線延長線過原點，所以A→B→C的變化過程為等溫過程，內(nèi)能不變．因為在此過程中，氣體體積是變小的，所以，外界對氣體做功，又因為氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知：氣體向外界放熱． 8.如圖4所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲．氣缸壁和隔板均絕熱．初始時隔板靜止，左、右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲提供

8、一較弱電流，通電一段時間后切斷電源．當缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比(　　) 圖4 A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變 B．左、右兩邊氣體溫度都升高 C．左邊氣體壓強增大 D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量 答案　BC 解析　當電熱絲通電后，右邊氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，左邊氣體內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，壓強增大，選項B、C正確，選項A錯誤．右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲產(chǎn)生的熱量減去對左邊的氣體所做的功，選項D錯誤． 9.如圖5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

9、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(繩未畫出)，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(fù)運動后活塞靜止，氣體達到平衡狀態(tài)．經(jīng)過此過程(　　) 圖5 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 答案　D 解析　彈簧靜止后仍有彈性勢能，最后活塞重心升高

10、，重力勢能增加，由于氣體的體積變小，活塞對氣體做了功，氣體內(nèi)能增加．故正確答案為D. 10.我國神九航天員的漫步太空已成為現(xiàn)實．神九航天員漫步太空，此舉震撼世界，意義重大無比．其中，飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進入航天器后要“升壓”，因此飛船將此設(shè)施專門做成了一個艙，叫“氣閘艙”，其原理如圖6所示，兩個相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換．打開閥門K后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡，則(　　) 圖6 A．氣體體積膨脹，對外做功 B．氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加 C．體積變大，溫度降低 D．B中氣體不可

11、能自發(fā)地全部退回到A中 答案　D 解析　當閥門K被打開時，A中的氣體進入B中，由于B中為真空，所以A中的氣體不會做功，則A錯誤；又因為系統(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，則氣體的溫度也不變，則B、C錯誤；由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時，B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中．故D正確． 二、填空題(本題共2小題，共14分) 11．(6分)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功．現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量．在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小________kJ，空氣_

12、_________(填“吸收”或“放出”)的總熱量為________kJ. 答案　5　放出　29 解析　理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，故將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中并不改變空氣的內(nèi)能，只有潛入海底過程才改變內(nèi)能，所以兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小5 kJ，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＝－29 kJ，故空氣放出的總熱量為29 kJ. 12．(8分)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖7所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量． 圖7 (1)氣體狀態(tài)從A到B是________(填“等容”“等壓”或“等溫”)過程； (2)氣體狀態(tài)從B到C

13、的變化過程中，氣體的溫度________(填“升高”“不變”或“降低”)； (3)氣體狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體________(填“吸熱”或“放熱”) (4)氣體狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界所做的總功為________________________． 答案　(1)等壓　(2)降低　(3)放熱　(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2) 解析　(1)從A到B壓強不變，所以是等壓過程． (2)從B到C為等容過程，由查理定律＝可知溫度降低． (3)從C到D為等壓壓縮過程，體積減小，溫度降低，因此外界對氣體做功，內(nèi)能減?。蔁崃W(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體放出

14、熱量． (4)從A到B過程體積增大，氣體對外界做功W1＝p2(V3－V1)．從B到C過程體積不變，不做功．從C到D，外界對氣體做功W2＝p1(V3－V2)，所以從A→B→C→D過程中，氣體對外界所做的總功W＝W1－W2＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)． 三、計算題(本題共4小題，共46分) 13．(8分)氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量、壓強為P＝1.0105 Pa、體積為V＝2.0 m3的理想氣體，現(xiàn)使氣體保持壓強不變，體積緩慢壓縮至V′＝1.0 m3，此過程氣體向外界釋放了Q＝1.2105 J的熱量，則： (1)壓縮過程外界對氣體做了多少功？ (2)氣體內(nèi)能變化了多少？ 答案　10

15、5?。?104 解析　封閉氣體做等壓變化的壓強為P 外界對氣體做功： W＝FS＝PSΔh＝PΔv 解得：W＝105 J 由熱力學(xué)第一定律得，氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化： ΔU＝Q＋W＝－1.2105＋105 J＝－2104 J 14.(12分)如圖8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熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126 J．求： 圖8 (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的過程中，外界對系統(tǒng)做功84 J，則系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞

16、的熱量是多少？ 答案　(1)251 J　(2)放熱　293 J 解析　(1)由熱力學(xué)第一定律可得a→c→b過程系統(tǒng)增加的內(nèi)能ΔU＝W＋Q＝(－126＋335) J＝209 J，由a→d→b過程有ΔU＝W′＋Q′ 得Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)] J＝251 J，為正，即有251 J的熱量傳入系統(tǒng)． (2)由題意知系統(tǒng)由b→a過程內(nèi)能的增量 ΔU′＝－ΔU＝－209 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84) J＝－293 J 負號說明系統(tǒng)放出熱量，熱量傳遞為293 J. 15.(12分)如圖9所示，一導(dǎo)熱氣缸放在水平面上，其內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想

17、氣體．活塞通過滑輪組與一重物連接，并保持平衡．已知氣缸高度為h，開始活塞在氣缸中央，初始溫度為t攝氏度，活塞面積為S，大氣壓強為p0，物體重力為G，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計．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．(活塞、氣缸底的厚度不計，且氣缸始終未離開地面)求： 圖9 (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？ 答案　(1)(273.15＋t) (2)氣體內(nèi)能增加　Q－(p0S－G)Δx 解析　(1)活塞緩慢移動，任意時刻都處于平衡狀態(tài)，故氣體做等壓變化，由蓋—呂薩克定律可知： ＝，得ΔT＝(273.15＋t)． (2)設(shè)氣缸內(nèi)

18、氣體壓強為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. 由于氣體的溫度升高，其內(nèi)能增加． 16．(14分)某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖10所示．蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當鍋內(nèi)氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時，停止加熱． 圖10 (1)假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1 J，并向外界釋放了2 J的熱量．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ (2)已知大氣壓強p隨海拔高度H的變化滿足p＝p0(1－αH)，其中

19、常數(shù)α>0.結(jié)合氣體實驗定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當壓力閥被頂起時鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同． 答案　(1)減少　3 J　(2)溫度隨著海拔高度的增加而降低． 解析　(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q，氣體對外做功，W＝－1 J；向外放熱，熱量為負，Q＝－2 J. 則有：ΔU＝W＋Q＝－3 J，負號表示內(nèi)能減少． 鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了3 J. (2)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，隨著海拔高度的增加，大氣壓強減??； 由p1＝p＋＝p0(1－αH)＋，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體壓強減小； 根據(jù)查理定律＝可知，閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低． 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375