高中物理 第十章 熱力學定律章末檢測卷 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．在下列現象中不是通過做功使物體內能改變的是(　　) 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．夏天在室內放幾塊冰，室內會變涼一些 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；室內放上冰塊是通過熱傳遞的方式來改變室內溫度的． 2．柴油機使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產生高溫高壓的氣體，燃料

2、的化學能轉化為氣體的內能，高溫高壓的氣體推動活塞做功，氣體的內能又轉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，關于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關系，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 D．以上說法均不正確 答案　B 解析　氣體的內能不可能完全轉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、，產生高溫高壓的氣體，是一個高溫熱源；而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫熱源．根據能量守恒，這兩個熱源之間的能量差就是轉換的機械能，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，木質推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內封閉的氣體，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，氣體內能增加 D．外界對氣體做正功，氣體內能減少 答案　B 解析　外界對氣體做正功，其內能增加，溫度升高，分子熱運動加劇、體積變小，單位體積內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　一定質量的理想氣體的內能與溫度有關，若氣體的壓強和體積都不變，則溫度不變，其內能也一定不變，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；根據熱力學第一定律有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生的，與是否失重無關，D錯誤． 5.固定的水平氣缸內由活塞B封閉著一定質量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略．假設氣缸壁的導熱性能很好，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，關于氣缸內氣體的下列結論，正確的是(　　) 圖2 A．氣體對外做功，氣體內能減小 B．氣體對外做功，氣體內能不變 C．外界對氣體做功，氣體內能不變 D．氣體向外界放熱，氣體內能不變 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，但它的內能并不改變 D．若斜面粗糙，木塊的機械能減小，而它的內能將增大 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能將增大，故D正確．

7、 7．如圖3所示，是一定質量的理想氣體從狀態(tài)A經B至C的p－圖線，則在此過程中(　　) 圖3 A．氣體的內能改變 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，又因為氣體內能不變，由熱力學第一定律可知：氣體向外界放熱． 8.如圖4所示，水平放置的密封氣缸內的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內無摩擦滑動，右側氣體內有一電熱絲．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，根據熱力學第一定律，左邊氣體內能增加，氣體的溫度升高，壓強增大，選項B、C正確，選項A錯誤．右邊氣體內能的增加量為電熱絲產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，密閉絕熱容器內有一絕熱的具有一定質量的活塞，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)，現繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡狀態(tài)．經過此過程(　　) 圖5 A．Ep全部轉換為氣體的內能 B．Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能 C．Ep全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能 D．Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，一部分轉換為氣體的內能，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，所以氣體內能不變，則氣體的溫度也不變，則B、C錯誤；由熱力學第二定律知，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　理想氣體的內能僅與溫度有關，故將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中并不改變空氣的內能，只有潛入海底過程才改變內能，所以兩個過程中，空氣的內能共減小5 kJ，由熱力學第一定律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，內能減?。蔁崃W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)氣缸內封閉了一定質量、壓強為P＝1.0105 Pa、體積為V＝2.0 m3的理想氣體，現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)氣體內能變化了多少？ 答案　10

15、5　－2104 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 由熱力學第一定律得，氣缸內氣體內能的變化： ΔU＝Q＋W＝－1.2105＋105 J＝－2104 J 14.(12分)如圖8所示，為一氣缸內封閉的一定質量的氣體的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)由熱力學第一定律可得a→c→b過程系統(tǒng)增加的內能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過程內能的增量 ΔU′＝－ΔU＝－209 J 根據熱力學第一定律有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，一導熱氣缸放在水平面上，其內封閉一定質量的某種理想

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)氣體的內能如何變化？變化了多少？ 答案　(1)(273.15＋t) (2)氣體內能增加　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)設氣缸內

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， 由熱力學第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx. 由于氣體的溫度升高，其內能增加． 16．(14分)某壓力鍋結構如圖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．鍋內原有氣體的內能如何變化？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α>0.結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)根據熱力學第一定律：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，負號表示內能減少． 鍋內氣體內能減少，減少了3 J. (2)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，隨著海拔高度的增加，大氣壓強減小； 由p1＝p＋＝p0(1－αH)＋，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時鍋內氣體壓強減??； 根據查理定律＝可知，閥門被頂起時鍋內氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低． 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375