新教材同步辅导2023年高中物理章末质量评估三第三章热力学定律粤教版选择性必修第三册

章末质量评估(三)(时间：75分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，错选、不选或多选不得分．)1．(2023·全国高三专题练习)下列说法正确的是()A．运送沙子的卡车停于水平地面，在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体对外界放热B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．其原因是当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C．第二类永动机违反能量守恒定律，因而永远无法制成D．已知水的摩尔质量为18g/mol，水的密度为1g/cm3，由以上数据可估算出1mol水分子的个数解析：在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体的压强减小，温度不变，根据玻意耳定律pV＝C，分析知气体的体积增大，对外做功，即W<0，温度不变，即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可得Q>0，胎内气体从外界吸热，故A错误；当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据查理定律eq\f(p,T)＝C分析知，气体的压强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地“吸”在皮肤上，故B正确；第二类永动机没有违反能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，故C错误；依据阿伏伽德罗常量，可知1mol水分子的个数，不需要再计算，故D错误．答案：B2．有经验的养殖户经常通过池塘中的气泡判断池塘内的水质．设在水下气泡内空气(可视为理想气体)的压强等于气泡表面外侧水的压强，当水的温度上下一致且保持不变时，气泡缓慢上升的过程中，下列说法正确的是()A．气泡对外做功，气泡从外界吸热B．外界对气泡做功，气泡向外放热C．气泡对外做功，气泡向外放热D．外界对气泡做功，气泡从外界吸热解析：气泡上升过程中，气泡内的压强减小，且温度不变，根据p1V1＝p2V2可知，气泡的体积变大，则气体对外界做功；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，由于温度不变，则ΔU＝0，其中W<0，所以Q>0，气泡从外界吸热．答案：A3．气压式升降椅通过气缸上下运动来调节椅子升降，其简易结构如图甲所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，柱状气缸杆与底座固定连接，可上下移动的气缸与气缸杆之间封闭一定质量的理想气体．设气缸气密性、导热性良好，忽略摩擦力．气体的压强和体积倒数的关系如图乙所示，升降椅无人坐时，气体的状态为A.某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，气体达到稳定状态B.然后打开空调调节室内温度，经过一段时间室内温度缓慢变化到设定温度，稳定后气体状态为C.最后人缓慢离开椅面，气体最终达到另一个稳定状态D.已知气缸的横截面积为S，重力加速度大小为g.下列说法正确的是()A．人的质量可表示为eq\f(（p1＋p2）S,g)B．气体在状态A的温度高于状态D的温度C．气体从状态A到状态D，气体向外放出的热量小于外界对气体做的功D．气体在状态C比在状态A时单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数少解析：升降椅无人坐时，气体的状态为A.某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，气体达到稳定状态B.根据ΔpS＝mg，得m＝eq\f(（p2－p1）S,g)，故A错误．根据p＝eq\f(1,V)cT，图像与原点连线的斜率代表温度的大小，所以气体在状态A的温度高于状态D的温度，故B正确．气体从状态A到状态D，体积减小，温度降低，外界对气体做功，气体内能减小，根据热力学第一定律，气体向外放出的热量大于外界对气体做的功，故C错误．状态C体积小，温度低，分子平均动能小，但是压强高，根据压强微观解释可知，在状态C比在状态A时单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数多，故D错误．答案：B4．如图是一自热米饭盒，盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热量，盖上盒盖便能在10～15分钟内加热食品．自热米饭盒的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列说法正确的是()A．饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，则盒内每一个气体分子速率都增大了B．饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压强增大导致的结果C．在饭盒爆炸的瞬间，外界对盒内气体做正功D．在饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度急剧升高解析：饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子的平均动能增大，但是不是盒内每一个气体分子速率都增大了，故A错误；饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子的平均动能增大，所以气体压强增大导致饭盒爆炸，故B正确；在饭盒爆炸的瞬间，气体体积增大，气体对外界做正功，故C错误；根据热力学第一定律可知，爆炸前气体温度升高，内能增大，在饭盒爆炸的瞬间，气体对外界做功，其内能应减小，盒内气体温度急剧下降，故D错误．答案：B5．(2023·全国高三专题练习)体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行．每次打气筒活塞都将一个标准大气压的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体．设篮球的体积不变，气体温度不变，则下列说法正确的是()A．整个打气过程中气体的内能增大B．整个打气过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力变大C．后一次与前一次推活塞过程比较，篮球内气体压强的增加量相等D．后一次与前一次推活塞过程比较，压入的气体分子数少解析：在缓慢充气过程中，气体温度保持不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，则整个打气过程中气体的内能不变，故A错误；由于气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，则整个打气过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，故B错误；设篮球的容积为V0，打气筒的容积为V，打第n次气后篮球内气体的压强为pn，打第n＋1次气后篮球内气体的压强为pn＋1，根据玻意耳定律可得pnV0＋p0V＝pn＋1V0，可得pn＋1－pn＝eq\f(V,V0)p0，即后一次与前一次推活塞过程比较，篮球内气体压强的增加量相等，故C正确；每次压入的气体体积、温度和压强都相同，所以每次压入的气体分子数相同，故D错误．答案：C6.如图所示，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．管内气体内能增加，压强变大解析：克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增加，温度升高．进一步乙醚的温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增加，压强变大．答案：D7．(2021·南宁二中月考)把水和酒精混合后，用蒸发的方式可以分开，然后液化可恢复到原来的状态，这说明()A．扩散现象没有方向B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性解析：扩散现象是不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象，具有自发性，说明扩散现象具有方向性，故选项A错误；酒精具有易挥发的特性，所以用蒸发的方式使酒精挥发，然后再液化成酒精，这个过程引起了其他变化，所以说扩散现象具有方向性，故选项B正确，C、D错误．答案：B二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分．)8．若某个封闭的热力学系统与外界之间热传递良好，而外界的热容量极大，这样，在外界与系统交换热量时，其内部就只经历等温的可逆变化，称之为“恒退热源”(如大量的冰水混合物、沸水、某温度下的恒温水浴等)；同时，外界对系统的压缩或系统的膨胀又进行得十分缓慢，这样的系统所经历的过程可认为是可逆的等温过程，现某封闭的热力学系统内有一定质量的理想气体，若该气体经历了这样的等温过程，则下列说法中正确的是()A．膨胀过程中系统内气体内能增大B．膨胀过程中系统内气体压强增大C．压缩过程中外界对气体做功，内能不变D．压缩过程中，气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大解析：由于气体为理想气体，其平均动能和内能只与温度有关，膨胀和压缩过程均为等温变化，内能不变，故A错误，C正确；根据理想气体状态方程，温度不变而体积增大，压强一定减小，故B错误；压缩过程中气体体积减小，单位体积内分子数增大，分子的平均速率不变，故与器壁碰撞的频繁程度增大，故D正确．答案：CD9．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，最后变化到状态A，其变化过程的p-T图像如图所示，AB的反向延长线通过坐标原点O，BC平行于T轴，CA平行于p轴．已知该气体在状态B时的体积为4×10－3m3，在状态C时的体积为6×10－3m3，则下列说法正确的是()A．从状态A到状态B过程中气体分子热运动的平均动能减小B．从状态B到状态C的过程中外界对气体做的功为200JC．从状态A经状态B到状态C的过程中气体从外界吸收的热量为200JD．从状态A经状态B和状态C，最后又回到状态A，在整个过程中气体从外界吸收的热量大于向外界放出的热量解析：从状态A到状态B过程中气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，A正确．从状态B到状态C过程中气体体积增大，气体对外做功，即对气体做负功，气体压强为p＝1.0×105Pa，气体在状态B时的体积为4×10－3m3，在状态C时的体积为6×10－3m3，则外界对气体做的功为W＝－p(VC－VB)＝－200J，B错误．由于状态A与状态C的温度相同，所以该气体从状态A到状态C的过程中，内能变化量ΔU＝0.根据热力学第一定律ΔU＝Q－W1，从状态A到状态B过程气体体积不变，则气体不做功，则此过程外界对气体做功为W1＝－200J．所以此过程中吸收的热量Q1＝200J，C正确．从状态C回到状态A过程，气体温度不变，则内能不变，即ΔU＝0，气体体积减小，则外界对气体做功，即W2>0.根据热力学第一定律ΔU＝Q2－W2，则有Q2<0，即气体对外界放热，从图像可得气体对外做功时气体的压强小于外界对气体做功时气体的压强，则W1<W2，Q1<|Q2|，在整个过程中气体从外界吸收热量小于向外界放出的热量，D错误．答案：AC10．中国制造的列车空气弹簧实现了欧洲高端铁路市场全覆盖，空气弹簧安装在列车车厢底部，可以起到有效减震、提升列车运行平稳性的作用．空气弹簧主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量气体构成．列车上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢震动．上下乘客时气缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若外界温度恒定，气缸内气体视为理想气体，则()A．乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界放热B．乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界做正功C．剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体的内能增加D．剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体分子的平均动能减小解析：乘客上车造成气体压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能不变，则空气弹簧内气体对外界放热，A正确，B错误；剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，气体与外界来不及热交换，外界对气体做功，则空气弹簧内气体的内能增加，气体分子的平均动能增大，C正确，D错误．答案：AC三、非选择题(本大题共5小题，共54分．)11．(8分)一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，气体对活塞________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体________(选填“吸热”或“放热”)．解析：取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，外界对气体做正功，由于气缸导热，缸内气体温度不变，气体内能不变．外界对气体做正功，气体对活塞做负功，根据热力学第一定律，可知W＋Q＝0，气体放热．答案：不变做负功放热12．(10分)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．(1)从状态A到B，气体经历的是________(选填“等温”“等容”或“等压”)过程．(2)从B到C的过程中，气体的内能__________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(3)从C到D的过程中，气体对外________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时________(选填“吸热”或“放热”)．(4)气体在状态D时的体积VD＝________．解析：(1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化．(2)从B到C温度T不变，即分子平均动能不变，对理想气体即内能不变．(3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W>0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热．(4)从D到A是等压变化，由eq\f(VA,TA)＝eq\f(VD,TD)得VD＝eq\f(TD,TA)VA.答案：(1)等容(2)不变(3)做负功放热(4)eq\f(TD,TA)VA13.(10分)如图所示，内壁光滑的圆柱体气缸竖直固定在水平地面上，气缸开口向上，一面积为0.01m2的活塞密封了一定的空气，在活塞的上方竖直固定一支架，在支架的O点通过细线系一质量为m＝8kg的球，球心到O点的距离为L＝2m．活塞与支架的总质量为M＝12kg，已知当地的重力加速度g＝10m/s2，大气压强p＝1.00×105Pa，气缸和活塞都是绝热的．现将细线拉直到水平，稳定后由静止释放球，当球第一次运动到最低点时，活塞下降了h＝0.2m且恰好活塞的速度为零，此时细线中的拉力F＝252N．求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能ΔE.解析：设球在第一次运动到最低点时的速度为v，根据牛顿第二定律得F－mg＝meq\f(v2,L).根据热力学第一定律和能量守恒定律可知，球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能ΔE为ΔE＝pSh＋Mgh＋mg(L＋h)－eq\f(1,2)mv2，联立两式，代入数值得ΔE＝228J.答案：228J14．(14分)(2022·广东珠海第二中学高二阶段练习)一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C、C→A三个过程后回到初始状态A，其p-V图像如图所示，已知状态A的气体温度为TA＝200K.(1)求状态B的气体温度；(2)在C→A过程中，外界对气体做了多少功？(3)在A→B→C→A一个循环过程中，气体从外界吸收的热量是多