高中物理 第10章热力学定律限时检测随堂课时作业 新人教版选修3-2

"【成才之路】-学年高中物理第10章热力学定律限时检测随堂课时作业新人教版选修3-2"第十章限时检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小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．以下说法正确的是()A．热量自发地从甲物体传到乙物体，甲的内能不一定比乙大B．液化气是一种清洁能源C．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100%D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的答案：A解析：热量自发地从甲传到乙，说明甲的温度高于乙的温度，但物体的内能除与温度有关外，还与物体体积及物质的量等因素有关，甲的内能不一定大于乙的内能，A正确；液化气燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错误；水能虽然是可再生能源，由热力学第二定律可知，效率不可能达到100%，C错误；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错误。2.(·泰安模拟)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()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：该题考查热力学第一定律，绝热过程中，气体膨胀，对外做功；内能减小，温度降低，分子的平均动能减小，A选项正确。3.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。第一种表述方式可以用如右图示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是()答案：B解析：第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体。4．如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中()A．气体吸收热量，内能不变B．气缸内分子的平均动能增大C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D．气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大答案：A解析：由题图可知，该过程气体对外做功，由于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量。内能不变。A正确。5．温室效应严重威胁着人类生态环境的安全，为了减少温室效应造成的负面影响，有的科学家受到了啤酒在较高压强下能够溶解大量的二氧化碳的启发，设想了一个办法；可以用压缩机将二氧化碳送入深海底，永久贮存起来。海底深处，压强很大，温度很低，海底深水肯定能够溶解大量的二氧化碳，这样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的“家”，从而避免温室效应。在将二氧化碳送入深海底的过程中，以下说法错误的是()A．压缩机对二氧化碳做功，能够使其内能增大B．二氧化碳与海水间的热传递能够使其内能减少C．二氧化碳分子平均动能会减少D．每一个二氧化碳分子的动能都会减少答案：D解析：压缩机压缩气体对气体做功，气体温度升高，内能增大，A对。二氧化碳压入海底时比海水温度高，因此将热量传递给海水而内能减小，B是对的。二氧化碳温度降低，分子平均动能减少，但不是每个分子的动能都减少，C正确，D错。6．下面提供了科技发展的四则信息。①低温技术已有重大突破，1933年低温已达0.25K,1957年达到了2×10－5K,1995年通过一系列巧妙的方法已达到1×10－8K。随着低温技术的出现和发展，科学家一定能把热力学温度降到绝对零度以下；②随着火箭技术的发展，人类一定能够在地球上任意位置的上空发射一颗同步卫星；③一个国际科研小组正在研制某种使光速大大降低的介质，这些科学家希望在不久的将来能使光的速度降到每小时40m左右，慢到几乎与乌龟爬行的速度相仿；④由于太阳的照射，海洋表面的温度可达30℃左右，而海洋深处的温度要低得多，在水深600～1000m的地方，水温约4℃，因此人们正在研制一种抗腐蚀的热交换器，利用海水温差发电，并取得了成功。请辨别、判断以上信息中正确的是()A．①② B．②④C．①③ D．③④答案：D解析：四则信息均为与当今科技发展前沿相关的信息，但①项违背了热力学第二定律，即绝对零度不可达到；②项中同步卫星只能定点在赤道正上方；③项中光速与介质有关，光在不同介质中传播速度不相同；④项中叙述符合能量守恒定律而不违背其他物理原理。7．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变答案：BD解析：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由ΔU＝W＋Q知内能不变，故选项A错误。选项B正确。稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1＝p1V2和V1<V2知p1>p2，即气体压强变小，故选项C错误，选项D正确。8．(·淄博模拟)有关物体的内能，以下说法中正确的是()A．1g温度为0℃水的内能比1g温度为0℃冰的内能大B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的C．气体膨胀，它的内能一定减小D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加答案：AD解析：0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量(忽略此过程的膨胀力)，说明相同质量的水的内能大(水的分子势能比冰的分子势能大)，选项A正确。电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而不是热传递过程，故B选项错误。气体膨胀对外做功，但有可能吸收更多的热量，C选项错误。橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大，故选项D正确。9．导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则()A．气体压强增大，内能可能不变B．外界对气体做功，气体温度降低C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小D．外界对气体做功，气体内能一定增加答案：BC解析：由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，则气体内能减少，由ΔU＝W＋Q知Q<0，即向外放热。10．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则()A．A→B过程气体降温B．B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功C．C→A过程气体放热D．全部过程气体做功为零答案：AC解析：A→B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，选项A正确；B→C过程气体等容升压，由p/T＝C(常量)可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功W＝0，选项B错；C→A过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，选项C正确；A→B过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积。B→C过程气体不做功。C→A过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，选项D不正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11．(5分)(吉林一中～学年高二下学期期末)如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一容器中，活塞与容器壁间无摩擦，外界大气压强保持不变。当气体的温度升高时，气体体积________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，从微观角度看，产生这种现象的原因是____________________。答案：增大温度升高时，分子平均动能增大，只有气体的体积随同增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变12．(6分)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________。(填写选项前的字母)A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J。答案：(1)D(2)吸收0.60.2解析：(1)气泡上升过程中温度保持不变，压强减小体积增大，所以A、B、C选项均错，根据熵增加原理D项正确。(2)气泡上升过程∵T不变∴ΔU＝0，由热力学第一定律得气体吸收热量Q＝W＝0.6J。气泡到达湖面后温度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3J－0.1J＝0.2J13．(7分)开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图所示，下方是像日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管的下方是一块光亮的铝合金反光板，做成凹凸一定的曲面。(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应，水箱为何安装在顶部而非下部？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)下图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为______________________。C是辅助加热器，其作用是______________________。请在下图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由。答案：(1)日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。(2)顺；集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，沿管向右上方运动；在阴天用电加热的方式使水温升高；在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。三、论述·计算题(共4小题，42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)我国东部季风区某新建城市分布如图所示，城市的四周都有广阔地带，现要在城市附近建一座比较大型的火力发电厂。(1)请在图中A、B、C、D、E、F处选一最佳建厂处，说明理由。(2)请你预测此工厂将有哪些方面会对环境造成污染？(3)请你用物理、化学、生物等方面的知识设计一个保护环境、控制污染的方案。答案：(1)应选在D处建厂。原因：①在季风区工厂应建在位于垂直于盛行风风向的郊外，可尽量减少粉尘，有毒气体在居民区的污染。②在河的下游，水源充足。③紧靠铁路和公路，交通便利。(2)有废气、废渣和废水。(3)①利用该厂的废渣可在附近建一个矿渣水泥厂或砖厂，变废为宝。②根据可产生废水的情况，在建厂的同时，建一个利用化学分解和生物降解的废水处理设备。③根据该厂将产生粉尘和有毒气体较严重的情况，在厂区里多栽一些如美人蕉、月季、丁香、菊花等能吸收有毒气体的植物，搞好厂区绿化保护，在工厂周围和居民区之间建立森林防护林带，尽量选一些生长快能吸收粉尘和有毒气体的树种作为绿化的主要品种。15．(10分)如图所示为焦耳测定热功当量的实验装置，若重物P、P′的质量共为m＝26.320kg，每次下落的高度均为h＝160.5cm，共下落n＝20次，量热器及其中的水和其他物体的平均热容量为C＝6316cal/℃，实验中测得温度升高Δt＝0.31℃，试根据这些数据算出热功当量的值。(热功当量J＝eq\f(W,Q))答案：4.23J/cal解析：重物下落n＝20次共做功W＝nmgh量热器中的水及容器等温度升高Δt需吸热Q＝CΔt由热功当量的定义得J＝eq\f(W,Q)＝eq\f(nmgh,CΔt)＝eq\f(20×26.320×9.8×160.5×10－2J,6316×0.31cal)≈4.23J/cal。16．(10分)如图所示，为一气缸内封闭的一定质量的气体的p－V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335J的热量传入系统，系统对外界做功126J，求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？答案：(1)251J(2)放热293J解析：(1)沿a→c→b过程ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J。沿a→d→b过程，ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251J，即有251J的热量传入系统。(2)由b→a，ΔU′＝－209J。ΔU′＝W″＋Q″＝84J＋Q″，Q″＝(－209－84)J＝－293J。负