2019人教物理选修33章末综合测评4热力学定律

2019-2020年人教版物理选修3-3章末综合测评4热力学定律2019-2020年人教版物理选修3-3章末综合测评4热力学定律2019-2020年人教版物理选修3-3章末综合测评4热力学定律章末综合测评(四)热力学定律(时间：90分钟

分值：100分)一、选择题

(本题包括

12小题，每题

4分，共

48分．第

1～7题为单项选择，8～12题为多项选择，每题有

3项吻合题目要求，选对

1个得

1分，选对

2个得

2分，选对

3个得

4分，每选错

1个扣

2分，最低得分为

0分)1．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复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前()A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增大，压强变大[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．]2．如图为某种椅子与其起落部分的结构表示图，M、N两筒间密闭了必然质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增加B．外界对气体做功，气体内能减少C．气体对外界做功，气体内能增加D．气体对外界做功，气体内能减少[M筒向下滑动的过程中压缩气体，对气体做功，又由于气体不与外界发生热交换，依照热力学第必然律可知气体的内能增加，选项A正确．]3．以下列图，两个完好同样的金属球A和B，其中A球放在不导热的水平面上，B球用不导热的细线悬挂起来，现供给两球同样的热量，它们的温度分别高升了tA、tB，则()A．A＞tBB．tA＜tBtC．A＝tBD．A、tB无法比较tt[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为自己的内能，使温度高升，另一部分需要战胜重力做功，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为自己的内能，从而使温度高升，由以上解析可知，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.]4．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．人类在不断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D[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．]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，左边液面比右边液面高．现打开阀门K，从打开阀门的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①W1＝0；②W2－W3＝Ek；③W2－W3＝Q＝U；④W3－Q＝U，其中，正确的选项是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③[由动能定理可知W2－W3＋W1＝Ek，其中W1＝p·ΔV左－p·ΔV右＝0，可知①②正确．由热力学第必然律U＝W＋Q得U＝W3－Q，可知④正确，③错误．综合以上解析可知B正确．]6．以下列图，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()A．气体体积膨胀，内能增加B．气体分子势能减少，内能增加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D[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、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．]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．必然量的某种气体的内能只与温度有关[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错误；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．]8.必然量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图象以下列图，其中对角线ac的延长线过原点O.以下判断正确的选项是()A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程

da中气体从外界吸取的热量小于气体对外界做的功E．在过程

bc中外界对气体做的功等于在过程

da中气体对外界做的功ABE

[由

ac的延长线过原点

O知，直线

Oca为一条等容线，气体在

a、c两状态的体积相等，选项

A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态

a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第必然律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸取的热量大于气体对外界做的功，选pVpVpVpVdaabbccd项D错误；由理想气体状态方程知：Ta＝Tb＝Tc＝Td＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，过程da中压强为p′0＝pd＝pa.由外界对气体做功W＝p·ΔV知，过程bc中外界对气体做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝p′0(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确(此选项也可用消除法直接判断更快捷)．]9．关于热力学定律，以下说法正确的选项是()A．为了增加物体的内能，必定对物体做功或向它传达热量B．对某物体做功，必然会使该物体的内能增加C．能够从单一热源吸取热量，使之完好变为功D．不能能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实质宏观过程是不能逆过程ACE[本题观察热力学定律，主要观察考生对热力学定律中内能变化、做功关系及热量变化之间的关系．选项A，内能的改变能够经过做功或热传达进行，故A正确；选项B，对某物体做功，物体的内能不用然增加，B错误；选项C，在引起其他变化的情况下，能够从单一热源吸取热量，将其全部变为功，C正确；选项D，在引起其他变化的情况下，能够使热量从低温物体传向高温物体，D错误；选项E，涉及热现象的宏观过程都拥有方向性，故E正确．]10.以下列图，a、b、c、d表示必然质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的选项是()A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热E．从状态b到a，气体放热BCD[从状态d到c，温度不变．理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，要保持内能不变，必然要吸取热量，应选项A错；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小，就必然要陪同放热，应选项

B正确；气体从状态

a到状态

d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，选项

C正确；气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，没有做功，气体内能的增大是由于气体吸热的结果．应选项D正确，E错误．]11．如图是某研究小组为了研究“鱼鳔的作用”所制作的装置．详尽制作方法以下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中．经过在水中放盐改变水的密度后，赌气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖．设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度同样．当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，以下说法正确的是()A．迅速挤压时，瓶内气体压强变大B．迅速挤压时，瓶内气体温度不变C．迅速挤压时，瓶内气体体积不变D．缓慢挤压时，瓶内气体温度不变E．缓慢挤压时，气球下降ADE[迅速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传达，由

W＋Q＝

U，内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则

A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，

D正确；对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必然减小，则重力

mg大于浮力ρgV，气球下降，则

E项正确．]12．大体在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”．以下列图，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的波折轨道，维尔金斯认为：若是在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔

P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的波折轨道返回斜坡底端

Q，由于有速度而能够对外做功，尔后又被磁铁吸引回到上端，到小孔

P处又掉下．在今后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然焕然一新地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转变和守恒定律确定20年后，竟在德国获取了专利权．关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是()A．不吻合理论规律，必然不能能实现B．若是忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”必然能够实现C．若是忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”能够实现D．违犯能量转变和守恒定律，不能能实现E．“既要马儿不吃草，又要马儿跑”，是根本不能能存在的ADE[磁铁吸引小球上升，要耗资磁铁的磁场能，时间长了磁铁的磁性就会渐渐减弱，直至不能够把小球吸引上去，该思想违犯了能量转变和守恒定律，不可能实现．]二、非选择题(本题共4小题，共52分)13．(12分)必然质量的非理想气体(分子间的作用力不能忽略)，从外界吸取了×105J的热量，同时气体对外做了×5的功，则：610J气体的内能________(填“增加”或“减少”)，其变化量的大小为________J.(2)气体的分子势能________(填“增加”或“减少”)．(3)分子平均动能如何变化？[解析](1)因气体从外界吸取热量，所以Q＝×105J气体对外做功6×105J，则外界对气体做功W＝－6×105J由热力学第必然律U＝W＋Q，得U＝－6×105J＋×105J＝－×105J5所以物体内能减少了×10J.(2)由于气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了．(3)由于气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量必然大于分子势能的增加量．[答案](1)减少×105(2)增加(3)见解析14．(12分)以下列图，一长为L、内横截面积为S的绝热汽缸固定在水平川面上，汽缸内用一质量为m的绝热活塞封闭了必然质量的理想气体，开始时活塞用销钉固定在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为p.外界大气压为p0(p>p0)．现释放活塞，测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v0求：(1)此过程战胜大气压力所做的功；(2)活塞从释放到将要走开缸口，缸内气体内能改变了多少？[解析](1)设大气作用在活塞上的压力为F，则：F＝p0S1依照功的计算式W＝Fl得：W＝2p0LS.12(2)设活塞走开汽缸时动能为Ek，则：Ek＝2mv依照能量守恒定律得：U＝－121122mv－2p0LS＝－2(mv＋p0LS)12即内能减少了2(mv＋p0LS)．1[答案](1)2p0LS12(2)内能减少了2(mv＋p0LS)15．(12分)以下列图，必然质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D.已知在状态A时，气体温度tA＝327℃.(1)求气体在状态B时的温度；(2)已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明原因．[解析](1)气体由状态A变化到状态BpApB由查理定律TA＝TB可得pB1TB＝pATA＝2×(327＋273)K＝300K所以tB＝27℃.(2)由B→D的过程，气体温度高升，内能增大，由热力学第必然律U＝QW>0可得Q>W.[答案](1)27℃(2)Q>W原因见解析16．(16分)以下列图，体积为V、内壁圆滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为0、压强为0的理想气体．p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的全部变化过程都是缓慢