20192020学年高中物理第十章热力学定律测评(含解析)新人教选修33

20192020学年高中物理第十章热力学定律测评(含分析)新人教版选修3320192020学年高中物理第十章热力学定律测评(含分析)新人教版选修3316/16肇PAGE16羇蒇螃衿节袀蝿袃蚅螈螃膇蚃20192020学年高中物理第十章热力学定律测评(含分析)新人教版选修33

第十章热力学测评

(时间:60分钟满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每题5分,共50分。在每题给出的四个选项中,第1~5题只有一

项吻合题目要求,第6~10题有多项吻合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选

错的得0分)

1.高温物体甲和低温物体乙发生热传达,最后达到热平衡,这个过程的实质是()

,最后甲、乙两者温度相等

,最后甲、乙两者内能相等

,最后甲、乙两者内能相等

,最后甲、乙两者温度相等

分析宏观上甲的温度降低,乙的温度高升,所以有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传达了温度,

而实质上是甲将内能传达给了乙,所以选项A、C错误;热传达完成后,最后甲、乙两物体达到热平

衡,即两者温度同样,其实不是内能相等,选项B错误,而选项D正确。答案D

2.以下列图,在紫铜管内滴入乙醚,盖紧管塞。用手拉住绳子两端迅速往来拉动,管塞会被冲开。管

塞被冲开前()

,气体内能增大

,气体内能减小

,压强变大

,压强变大

分析战胜绳与金属管间的摩擦做功,使管壁内能增大,温度高升。经过热传达,乙醚的内能增大,温度高升,直至沸腾;管塞会被冲开。管塞被冲开前管内气体内能增大,压强变大。选项D正确。答案D3.以下列图,两个完好同样的金属球A和,其中A球放在不导热的水平面上,B球用不导热的细线B悬挂起来,现供给两球同样的热量,它们的温度分别高升了t、t,则()AB

A.tA>tBB.tA<tBC.tA=tBD.tA、tB无法比较分析两球受热后体积都要增大,A球由于放在不导热的水平面上,受热膨胀后,重心高升,重力做负功,依照能量守恒定律可知,A球吸取的热量一部分转变成自己的内能,使温度高升,另一部分需要战胜

1

重力做功,使重力势能增加;关于B球,同样要受热膨胀,膨胀时重心下降,重力做正功,同样由能量

守恒定律可知,B球吸取的热量和重力做的功都要转变成自己的内能,从而使温度高升,由以上分析

可知,B球增加的内能要比A球多,B球的温度高升得多,所以有tA<tB。

答案B

4.以下哪个过程拥有方向性()

①热传导过程②机械能向内能的转变过程③气体的扩散过程④气体向真空中的膨胀

A.①②B.②③

C.①②③D.①②③④

分析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程,依照热力学第二定律可知,它们都是不能逆的,拥有

方向性。

答案D

5.关于能量和能源,以下说法正确的选项是()

A.化石能源是干净能源,水能是可再生能源

B.人类在不停地开发和利用新能源,所以能量能够被创立

C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源

D.能量耗散现象说明:在能量转变的过程中,诚然能的总量其实不减少,但能量质量降低了

分析化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体,形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是干净能源,

选项A错误;能量是守恒的,但能量质量会下降,故要节约能源,选项B、C均错误,D正确。

答案D

6.(2018全国卷Ⅰ)如图,必然质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e,

对此气体,以下说法正确的选项是()

A.过程①中气体的压强逐渐减小

B.过程②中气体对外界做正功

C.过程④中气体从外界吸取了热量

D.状态c、d的内能相等

E.状态d的压强比状态b的压强小

分析过程①是等容变化,温度高升,由查理定理可知压强增大,故A项错误。过程②中,体积增大,气体对外做功,故B项正确。过程④是等容变化,温度降低,放出热量,故C项错误。过程③是等温变

化,温度不变,故状态c、d的内能相等,故D项正确;连接Ob,并延长,交cd所在直线于f点,则由盖—吕萨克定律可知,由b到f,压强不变;由f到d是等温变化,体积增大,由玻意耳定律可知压强减小,故E项正确。

答案BDE

7.关于气体的内能,以下说法正确的选项是()

A.质量和温度都同样的气体,内能必然同样

2

B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大

C.气体被压缩时,内能可能不变

D.必然量的某种理想气体的内能只与温度有关

分析气体的内能在宏观上由物质的量、温度和体积决定,质量同样的气体,物质的量不用然同样,选

项A错误;若是理想气体,不考虑分子势能,其内能由物质的量和温度共同来决定;若是必然质量的

理想气体,其内能仅由温度来决定,选项D正确;气体整体运动的速度对应气体的宏观动能,属于机

械能,选项B错误;改变内能有两种方式:做功和热传达,气体被压缩时,外界对气体做功,但气体吸、放热情况不知,气体内能可能高升、不变或降低,应选项C正确。

答案CD

8.关于热力学定律,以下说法正确的选项是()

A.气体吸热后温度必然高升

B.对气体做功能够改变其内能

C.理想气体等压膨胀过程必然放热

D.热量不能能自觉地从低温物体传到高温物体

分析依照热力学第必然律可知,气体吸热假好像时对外做功,其温度不用然高升,选项A错误;由热

力学定律可知选项B、D正确;理想气体在等压膨胀的过程中,温度高升,内能增加,对外做功,由

U=W+Q知,气体必然吸热,选项C错误。

答案BD

9.以下列图的两端张口的U形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左侧液面

比右侧液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内

能变化量为U,动能变化量为Ek;大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体战胜阻力做功为W3,

由功能关系可得以下选项正确的选项是()

A.0B.W-W=E123kC.W2-W3=Q=UD.W3-Q=U分析由动能定理可知W-W+W=E,其中·ΔV-p·ΔV0,可知A、B正确。由热力学第必然231k1左右律得3,可知D正确,C错误。U=W+QU=W-Q答案ABD10.以下列图,两个相通的容器、Q间装有阀门,中充满气体,为真空,整个系统与外界没有热PKPQ交换。打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最后达到平衡,则()

A.气体体积膨胀,内能不变

B.气体分子势能减少,内能增加

3

C.气体分子势能增加,压强可能不变

D.Q中气体不能能自觉地全部退回到P中

分析气体的膨胀过程没有热交换,能够判断Q=0;由于容器Q内为真空,所以气体是自由膨胀,诚然体积变大,但是气体其实不对外做功,即W=0;依照热力学第必然律U=W+Q,由以上能够判断该过程U=0,即气体的内能不变,显然选项A正确,B错误。由于气体分子间的作用力表现为引力,所以气体体积变大时分子引力做负功,分子势能增加,由此进一步推断分子动能减小,温度降低;体积变大、温度降低,则气体压强变小,所以选项C错误。宏观中的热现象都是不能逆的,所以D正确。答案AD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.(6分)蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化,我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后,工质从高温热源吸热Q1,对外做功W,又向低温热源放热Q2,工质完好恢复初始状态,内能没有变化。依照热力学第必然律,在工质的一个循环中,1、2、三者之间满足的关系是。热机的效率??不能能达到100%,从能量转变的QQWη=??1角度,说明能不能够完好转变成能而不产生其他影响。分析由热力学第必然律,热量、做功、内能的符号规定得Q1+(-Q2)+(-W)=0,即Q1-Q2=W。再由热力学第二定律知,内能不能能全部转变成机械能而不产生其他影响。答案Q1-Q2=W内机械12.(10分)以下列图,内壁圆滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞。容器固定放置在倾角为θ的斜面上。必然量的气体被密封在容器内,温度为T0,活塞底面与容器底面平行,距离为h。已知大气压强为p0,重力加速度为g。

(1)容器内气体压强为;??(2)由于环境温度变化,活塞缓慢下移;此过程中容器内气体(选填时气体温度为2“吸热”或“放热”),气体分子的平均速率(选填“增大”“减小”或“不变”)。分析(1)对活塞受力分析以下列图,依照力的平衡条件有

pS=p0S+mgcosθ,

????cos??解得p=p0+。??

依照题意,气体发生等压变化,由盖—吕萨克定律得

功,0,气体温度降低,内能减小0,由热力学第必然律W>U<气体分子平均动能减小,分子的平均速率减小。????cos????0放热减小答案(1)p0+??(2)2

????????????=2??,解得T=20。外界对气体做0可知,0,气体放热,温度降低,U=W+QQ<

4

三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有

数值计算的题,答案中必定明确写出数值和单位)

13.(10分)一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热资料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0,开始

时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒,气体温度由T0=300K升至T1=350K。

求此时气体的压强。

(2)保持T1=350K不变,缓慢抽出部分气体,赌气体压强再变回到p0。求集热器内节余气体的质量与

原来总质量的比值。判断在抽气过程中节余气体是吸热还是放热,并简述原因。

分析(1)由题意知,气体体积不变,由查理定律得

??0??1=

所以此时气体的压强1??10350070p=??0p=300p=6p抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的整体积为V2,由玻意耳定律可得p1V0=p0V2

可得2??1??070V=??0=6V????06所以集热器内节余气体的质量与原来总质量的比值为=7??·67??0由于抽气过程中气体温度不变,故内能不变,而气体的体积膨胀对外做功。由热力学第必然律

U=W+Q可知,气体必然从外界吸取热量。

答案(1)7p0(2)6吸热原因见分析6714.(10分)必然质量的气体从外界吸取了4.2×105J的热量,同时气体对外做了6×105J的功,问:物体的内能是增加还是减少?变化量是多少?

分子势能是增加还是减少?

分子的平均动能是增加还是减少?

分析(1)气体从外界吸热为42×105J,气体对外做功6×105J,由热力学第必然律Q=.W=-(6×105J)(42×105J)=-1.8105J。U为负,说明气体的内能减少了。所以,气体U=W+Q=-+.×内能减少了1.8×105J。(2)由于气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功,气体分子势能增加了。(3)由于气体内能减少,同时气体分子势能增加,说明气体分子的平均动能必然减少了。答案(1)减少18×105J(2)增加(3)减少.15.(14分)以下列图,质量为40kg的汽缸张口向上放置在水平川面上,缸内活塞面积为002m2,S=.活塞及其上面放置的重物总质量为100kg。开始时活塞到缸底的距离为02m,缸内气体温度m=h=.是127℃,系统处于平衡状态。后温度缓慢地上升到2127℃,系统又达到新的平衡状态。已知t=t=气体的内能U与摄氏温度t之间满足关系·(t+273),外界大气压为010105Pa,g取10U=cp=.×m/s2。求:

5

缸内气体的压强p;

活塞搬动的距离h;

缸内气体对外做的功W;

缸内气体吸取的热量Q的表达式。

????5100×105分析(1)缸内压强由大气压和活塞共同产生,故p=p0+??=10Pa+Pa=1.5×10Pa。????'??????1(2)气体做等压变化,则??=??'=??=??,解得h=273+27×100m=15m。(3)缸内气体对外做的功W=pV=1.5×105×1×0.02J=200J。15

(4)内能变化为U=(273+127)c-(273+27)c=100×c=-W+Q,所以Q=100c+200。

答案(1)1.5×105Pa(2)1m(3)200J15

(4)100c+200

综合测评

(时间:60分钟满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每题5分,共50分。在每题给出的四个选项中,第15题只有一~项吻合题目要求,第610题有多项吻合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选~错的得0分)1.关于热现象,以下说法正确的选项是()A.分子间的距离增大时,分子势能必然增大B.温度越高,分子扩散越快C.物体吸热时,它的内能必然增加D.依照热力学第二定律可知,热量不能能从低温物体传到高温物体分析分子间距离由0开始增大时,分子势能先减小后增大,故A错误;扩散的快慢与温度的高低有关,温度越高,分子的运动越快,引起物质的扩散加速,故B正确;物体吸热时,若同时对外做功,它的内能不用然增加,故C错误;依照热力学第二定律可知自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都拥有方向性,但是在必然的条件下,热量可能从低温物体传到高温物体,如空调,故D错误。答案B2.以下说法错误的选项是()A.某气体的摩尔质量为M,分子质量为m,若1摩尔该气体的体积为V,则该气体单位体积内的分子数为??

????

6

B.气体若是失去了容器的拘束会散开,这是由于气体分子热运动的结果

C.改进内燃机结构,提高内燃机内能转变率,最后可能实现内能完好转变成机械能

D.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体资料中掺入其他元素,能够在高温条件下利用分子的扩

散来完成??分析某气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1摩尔气体的分子数??,若1摩尔该气体的体积为V,则该气体单位体积内的分子数为??,选项A正确;气体若是失去了容器的拘束会散开,这是由于气体????

分子热运动的结果,选项B正确;依照热力学第二定律,热机的效率不能能到达100%,即使改进内燃

机结构,提高内燃机内能转变率,最后也不能能实现内能完好转变成机械能,选项C错误;生产半导

体器件时,需要在纯净的半导体资料中掺入其他元素,能够在高温条件下利用分子的扩散来完成,选

项D正确。答案C

3.以下说法错误的选项是()

熵是物体内分子运动无序程度的量度

B.若容器中用活塞封闭着恰好饱和的一些水蒸气,当保持温度不变向下缓慢压活塞时,水蒸气的质

量减小,水蒸气压强不变

C.农民在干旱天气里锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管

D.用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只需再知道油的密度即可

分析熵指系统的凌乱程度,是物体内分子运动无序程度的量度,选项A正确;饱和汽压只与温度有关,

体积减小,只会使一部分水蒸气变成水,选项B正确;农民锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管,来

阻拦水分的蒸发,C选项正确;油膜法测量出分子直径后,再知道摩尔体积,就可以计算阿伏加德罗常

数,故D项错误。答案D

4.如图中、B两点代表必然质量理想气体的两个不同样的状态,状态A的温度为T,状态B的温度为ATB;由图可知()

TB=2TA

TB=4TA

TB=6TA

TB=8TA

????????????????3??0×4分析关于A、B两个状态应用理想气体状态方程===????????可得????????2??×=6,即????0??0BAT=T答案C

7

5.(2018江苏卷)以下列图,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在

蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计

示数减小,则()

空气的相对湿度减小

空气中水蒸气的压强增大

C.空气中水的饱平和压减小

D.空气中水的饱平和压增大

分析温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发变快,空气的相对湿度减小,故A正确,B、C、D错误。

答案A

6.以下说法正确的选项是()

A.理想气体放出热量,其分子平均动能可能不变

B.机械能不能能全部转变成内能,内能也无法所实用来做功而转变成机械能

C.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关

D.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是非晶体

分析理想气体放出热量,依照热力学第必然律的表达式U=Q+W,若是外界对气体做功,且W=-Q,则

气体内能不变,温度可能不变,温度是分子平均动能的标志,故A正确;机械能可能全部转变成内能,

如运动的物体在摩擦力作用下减速运动直到静止;热机在内能转变成机械能时,不能防备地要有一

部分热量被传导出来,所以热机效率达不到100%,即任何热机都不能够够把获取的全部内能转变成机

械能,故B错误;气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关,故C正

确;蔗糖是单晶体,故D错误。答案AC

7.以下列图四幅图分别对应四种说法,正确的选项是()

8

A.甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动

B.乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等

C.丙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是同样的

D.丁图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用

分析布朗运动是液体分子对物质微粒的无规则撞击其实不是物质分子的热运动,故A错误。当两个相

邻的分子间距离为r0时,图象与横轴订交可知,它们间相互作用的引力和斥力大小相等,B正确。食

盐是晶体,但它的物理性质沿各个方向不是同样的,故C错误。小草上的露珠由于液体表面张力的

作用而呈球形,故D正确。

答案BD

8.以下说法正确的选项是()

A.水的饱和汽压随温度的高升而增大

B.扩散现象表示,分子在永不暂停地运动

C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小

D.必然质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小

分析温度高升,就有更多的水分子走开液体,变成水蒸气,所以温度越高,水的饱和汽压越大,应选项

A正确。扩散现象说明分子在永不暂停地运动,应选项B正确。分子间的引力与斥力都随着分子间

????距离的增大而减小,应选项C错误。必然质量的理想气体等压膨胀,由理想气体状态方程??=C可知,

因p不变而V变大,则T变大,气体分子的平均动能增大,应选项D错误。

答案AB

9.某驾驶员发现中中午车胎内的气压高于清晨时的气压,且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质

量不变且可视为理想气体,那么()

A.外界对胎内气体做功,气体内能减小

B.外界对胎内气体做功,气体内能增大

C.胎内气体分子运动加剧

D.胎内气体对外界做功,内能增大

????分析依照气态方程??=C可知,p、V增加,则T必高升,内能增大;因胎内气体体积增大,所以气体对外界做功,选项D正确。胎内气体内能增大,温度高升,分子运动加剧,C正确。

9

答案CD

10.如图,用隔板将一绝热气缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真

空。现将隔板抽开,气领悟自觉扩散至整个气缸。待气体达到牢固后,缓慢推压活塞,将气体压回到

原来的体积。假设整个系统不漏气。以下说法正确的选项是()

气体自觉扩散前后内能同样

气体在被压缩的过程中内能增大

C.在自觉扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变分析气体向真空扩散过程中不对外做功,且气缸绝热,可知气体自觉扩散前后内能同样,选项A正确,C错误;气体在被压缩的过程中活塞对气体做功,因气缸绝热,则气体内能增大,选项BD正确;气体在被压缩的过程中,因气体内能增加,则温度高升,分子的平均动能增大,选项E错误。答案ABD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.(12分)用油膜法估测分子的大小实验的方法及步骤以下:①向体积V油=1mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=500mL。②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=80滴时,测得其体积恰好是V0=1mL。③先往边长为3040cm的浅盘里倒入2cm深的水,尔后将平均地撒在水面上。~④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状牢固后,将早先准备好的玻璃板放在浅

盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状。

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以下列图,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l=10mm。

依照以上信息,回答以下问题:

(1)步骤③中应填写:。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'是mL。(3)油酸分子的直径是m。分析(1)为了显示单分子油膜的形状,需要在水面上撒痱子粉或石膏粉。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积11-5V'=500×80mL=2.5×10mL

10

(3)油膜形状据有的方格数大体为23278个,所以油膜面积S=78×10×10mm=7.8×10mm??'×10-5×103油酸分子的直径d=??=×103mm-6-9=3.2×10mm=3.2×10m答案(1)痱子粉或石膏粉(2)2.5×10-5-9(3)3.2×1012.(4分)甲图和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动地址连线的图片,记录炭粒地址的时间间隔均为30s,两方格纸每格表示的长度同样。比较两张图片可知:若水温同样,(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小同样,(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较激烈。

分析温度同样,颗粒越大,布朗运动越不显然,所以若水温同样,甲中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相

同,温度越高,布朗运动越显然,故乙中水分子的热运动较激烈。答案甲乙

三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必定明确写出数值和单位)13.(10分)必然质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态,其状态变化过程的-V图Cp象以下列图。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求:

该气体在状态B、C时的温度各为多少?

该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热?传达的热量是多少?

分析(1)气体从状态A到状态B????????得B200K,即B=-73℃??=??T=t????气体从状态B到状态C????????得C300K,即C27℃。??=??T=t=????(2)气体从状态A到状态C过程中是吸热,且、C状态温度相等,则A到C吸取的热量等于由BA到C过程对外做的功Q=p200J。V=答案(1)-73℃27℃(2)吸热200J

11

14.(12分)一种水下重物打捞方法的工作原理以下列图。将一质量m=3×10303的kg、体积V=0.5m重物捆绑在张口朝下的浮筒上。向浮筒内充入必然量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h=401132时,拉力减为m,筒内气体体积V=1m。在拉力作用下浮筒缓慢上升。当筒内液面到水面的距离为h零,此时气体体积为V,随后浮筒和重物自动上浮。求V和h。已知大气压强p=1×105水的密Pa,2220332,度ρ