第十章水平测试

1、第十章水平测试本试卷分第 I 卷 选择题和第 U 卷非选择题 两局部。总分值 100 分，考试时 间 90 分钟。第 I 卷选择题，共 40分一、选择题 此题共 10 小题，每题 4分，共 40 分。第 1? 6题只有一个选 项 符合题目要求，第 7? 10 题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选 不全的 得 2 分，有选错或不答的得 0 分1关于热力学定律，以下说法正确的选项是 A ? 在一定条件下物体的温度可以降到 0KB ? 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C. 吸收了热量的物体，其内能一定增加D ? 压缩气体总能使气体的温度升高 答案 B解析 绝对零度只能无限趋近，永

2、远无法到达，A 错误；物体从单一热源吸 收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B 正确；内能的变化 决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功物体的内能都不一 定增加，温度 也不一定升高， C、 D 错误2在功与热的转变过程中，以下表达中不正确的选项是 A ? 不可能制成一种循环运作的热机，它只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不发生任何其他变化B ? 热机的效率恒小于 1C. 功可以完全变成热能，而热能不能完全变为功D . 绝热过程对外做正功，那么系统的内能必减小答案 C解析 由热力学第二定律的两种表述可知， 功和热在转变过程中不是单一的， 总 要引起其他变

3、化，如向低温热源放热等， A 显然与热力学第二定律相符合，正 确；热 机的效率不可能等于1,反映了热机的特性，B正确；C中没有附加条件，是不正确的； 由AJ = Q + W知Q = 0,对外做功 W<0，贝U AUvO，系统内能必减 小，D正确。3.河面水温高于河底温度， 一个气泡从河底加速上升到水面， 在这一过程中， 气泡内空气质量不变， 气泡内吸热为Q,内能增加为AU，那么A . 重力对气泡做负功， AU>QB . 浮力对气泡做正功， Q< AUC. 合力对气泡做正功， Q<AUD ?气体膨胀对外做功，Q> AU答案D解析 根据热力学第一定律 AU= Q +

4、W,即Q=AU - W。因为上升时气泡膨 胀对 外做功W<0,所以Q>AU，应选D。4.装置，某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如下图。在此过程中，假设缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，那么缸内气体A .对外做正功，分子的平均动能减小B .对外做正功，内能增大C. 对外做负功，分子的平均动能增大D. 对外做负功，内能减小答案A解析 汽缸内气体膨胀时其向外推动活塞做正功，C、D错误；因缸内气体 与外界无热交换，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故B错误；忽略气体分子间作用力时，气体的内能就是所有分子的

5、动能之和。密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为A。5. 如下图，圆柱形容器圭寸有一定质量的空气，质量为m的光滑活塞C和容器都用良好的隔热材料制成。一个质量为 M的物体A从活塞上方的某一位置由 静止 自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低处，在这一过程中，物体A下落的高度为h,活塞C下落的高度为Ah，那么在这一过程中，空气内能的改变量 AU、外 界对空气做的功 W与物体A及活塞C的重力势能的变化关系为 A . Mgh+ mgAh = AU + WB. AU = W= Mgh + mg AC. AU = W<Mgh + mgAhD. W= Mgh

6、 + mg AIM AU答案C解析 物体A与活塞C碰撞过程中要损失一局部机械能，因为活塞、容器都 是绝 热的，不存在与外界热交换，应选 C。6. 飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在 -50 °以下。在研究大气现象 时可把温度、压强相同的一局部气体作为研究对象， 叫做气团。气团直径可 达几千米， 由于气团很大，边缘局部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，气团

7、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，物体的内能的变化 AU与做功W和热传递Q有关，满 足AU =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。7. 关于一定质量的气体，以下表达正确的选项是A. 气体吸收的热量可以完全转化为功B ?气体体积增大时，其内能一定减少C.气体从外界吸收热量，其内能一定增加D ?外界对气体做功，气体内能可能减少答案AD解析由热力学第二定律知吸收的热量不能自发地全部转

8、化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故 A正确；气体体积增大，对外做功，假设同时伴随着吸热，其内其内能不一定增能不一定减少， B 错误；气体从外界吸热，假设同时伴随着对外做功，加， C 错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D 正确8下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的选项是( )A 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B ?一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C?有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D ?在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小答案 AD解析系统的热力学过程就是大量分子

9、无序运动状态的变化， 从微观角度看， 热 力学第二定律是一个统计规律， A 正确。热力学第二定律的微观意义是 “一切自然 过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一 个孤立系 统的总熵不会减小 ，B、C均错误，D正确。9对于一定质量的理想气体，在以下各种过程中，可能发生的过程是()A ?气体膨胀对外做功，温度升高B ?气体吸热，温度降低C ?气体放热，压强增大D ?气体放热，温度不变答案 ABCD解析A过程中，气体膨胀对外做功 W<0，气体温度升高AU>0，根据热力学第 一定律4U二Q + W,说明只要气体吸收足够的热量，A过程可以发生；B过程中，气 体吸热

10、Q>0，温度降低AU<0，根据热力学第一定律，假设气体对外界做适量的功，B过 程也可以发生； C 过程中，气体压强增大且气体在放热，外界必 须压缩气体对气体做 功才能实现这种情况， 故Q<0，W>0，根据热力学第一定律，C过程可以发生；D过程中，气体放热Q<0，温度不变AU= 0，根据热力学第一定律，只要外界对气体做适 量的功， D 过程可以发生。10 如下图， A、 B 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态。当气体答案A.体积必然变大B. 有可能经过体积减小的过程C. 外界必然对气体做正功D. 气体必然从外界吸热答案ABD解析 在p-T图象中，等容线为过原点

11、的倾斜直线，且斜率越大，体积越小，即VavVb, A正确。中间过程不确定，B正确；从A变化到B，体积增大，气体 对外做功 W<0, C错误；由题图可看出TavTb，即内能增加，AU>0o由热力学第 一定律AU = Q + W可知Q>0, D正确。第U卷非选择题，共60分二、填空题此题共3小题，每题4分，共12分。把答案直接填在横线上 11?如下图，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为poo现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量 Q后，体积由 Vi增大为V2。那么在此过程中，气体分子平均动能 选填“增大“不变0申1 '?或“减，气体内能变

12、id增大 Q- poV2- Vi气体等压膨胀，由C可知T增大，所以气体分子平均动能增大。由热力学第一定律可得：AU = Q- po V2 Vi。12.有人设想让丰富的海水温度降低 0.1 C，把所放出的能量应用于生解析它相当于1800万个功率均为100万千瓦的电站一年的发电量，这是一件既经济又 没有环境污染的事情，但它违背了 ，属于 动机。答案热力学第二定律第二类解析尽管没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，属于第二类永动机。不可能把内能全部转化为机械能，而不引起其他变化，所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性。13?个截面积为S的圆形绝热容器装有质量为 m的水。水的比热容为 c,水

13、 的温度为ti,在阳光下照射时间T后，温度升高到t2,假设照射时阳光与水平 方向的夹角为cm t2 tiSTs in a答案a，那么可估算出太阳光垂直照射时单位面积热辐射的功率为解析 水吸收的热量Q = cm t2 ti，设照射容器的太阳光能量为E，使水升温的能量那么为Esin a=Q。垂直照射单位面积的热辐射功率为P =昇联立可得Pcm t2 ti二 STsin a 0三、论述、计算题此题共4小题，共48分。解容许写出必要的文字说明、 方 程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位14. 10分如下图，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两

14、局部，S与汽缸壁的接触是光滑的。两局部中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b，气体分子之间相互作用可忽略不计，现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自到达新的平衡状态，试分析a、b两局部气体与初状态相比， 体积、 压强、温度、内能各如何变化？答案见解析解析汽缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，体积增大、压强增大， 内能增大；a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。15. 12分压强为1个标准大气压1.013X 105 Pa，1 mol的水在100 C时变成同温度的水蒸气，问它的内能增加了多少？在此压强和温度下，水和水蒸气 的摩尔体积分别为 18.8 c

15、m3/mol>3.01 x 104 cm3 /mol，水的汽化热 L= 4.06X 104 J/mol答案 3.76X 104 J解析水的汽化是等温、等压的变化过程，可想象为水从热库缓慢吸热汽化， 水汽 缓慢地推动活塞移动对外做功。那么 1 mol 水变为同温度和同压强的水汽过程 中，水从热库吸热4 4Q= ML = 1 X 4.06X 104 J= 4.06X 104 J,水汽对外做功W= p(V 汽一 V 水) =1.013 X 105 X (3.01 X 104- 18.8) X 10_6 J 3.05X 103 J, 系统变化过程前、后的内能增量AJ = Q-W= (4.06 X

16、 104- 3.05X 103) J3.76X 104 J。16. (12 分)一个质量为 2 kg 的木块静止在光滑水平面上，一颗质量为20 g的子弹以 600 m/s 的速度水平射入木块，穿出后的速度变为200 m/s 。这一过程中系统损失的机械能 60%转化为子弹的内能。子弹的比热容为 400 J/(kg G)， 求子弹升高的温度。答案 239 C解析由动量守恒定律有：mvo= mvi + Mv,代入数据解得 v= 4 m/s 。损失的机械能为：1 2 1 2 1 2圧=2mvo- qmvi qMv =1X 2oX 1o-3X 6oo2-2X 2oX 1o-3X 2oo2-? 2X 42

17、 J= 3184 JAEAEX 60%= cm At, At = AX 60%239 C。17. (14 分 )氢气燃料汽车，氢在发动机内燃烧过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，因此不会产生温室效应，是环保汽车。每摩尔氢气燃烧后生成水 蒸气并放 出 2.858 X 104 J 的热量。有一辆氢气燃料汽车质量为 6X 103 kg, 阻力是 车重的 0.05 倍，最大输出功率为 60 kW ，问：(1) 汽车以加速度 a = 0.5 m/s 2从静止匀加速启动， 这个加速过程能持续多少时 间？(2) 最大行驶速度为多少？(3) 假设此车以最大速度行驶 300 km ，发动机效率为 50% ，那么需要多少氢气做 燃料？ 答案 (1)20 s (