2024-2025学年高中物理第十章热力学定律单元评估卷含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE9《热力学定律》单元评估时间：90分钟分值：100分一、选择题(1～7为单选，8～10为多选，每小题4分，共40分)1．下列实例说明做功变更系统内能的是(B)A．热水袋取暖B．用双手摩擦给手取暖C．把手放在火炉旁取暖D．用嘴对手呵气给手取暖解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到温煦；A、C、D都是通过热传递来变更系统的内能，选项B正确．2．有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大．在小气泡上升的过程中(D)A．由于气泡克服重力做功，则它的内能削减B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加C．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能削减解析：在小气泡上升的过程中，重力和浮力的合力对气泡做功，或者气泡克服重力做功，它只能变更气泡的机械能，而不影响气泡内气体的内能，故A、B错；在上升的过程中，气泡内气体膨胀而对外界做功，使它的内能削减，故C错误，D正确．3．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程(D)A．有的只遵守热力学第肯定律B．有的只遵守热力学其次定律C．有的既不遵守热力学第肯定律，也不遵守热力学其次定律D．全部的都遵守热力学第一、其次定律解析：热力学第一、其次定律是热力学的基本定律对全部涉及热现象的宏观过程都成立．故选项D正确，A、B、C错误．4．某驾驶员发觉中午时车胎内的气压高于早晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为志向气体，那么(D)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．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：本题主要考查热力学第肯定律和分子动理论，意在考查考生对物理规律的理解实力和联系实际的实力．以胎内气体作为探讨对象，由于气体温度上升，内能增大，体积增大，胎内气体对外做功，所以D项正确．5.大约在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”．如图所示，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弯曲轨道，维尔金斯认为：假如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，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下．在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机尽然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权．关于维尔金斯“永动机”，正确的相识应当是(D)A．符合理论规律，肯定可以实现，只是实现时间早晚的问题B．假如忽视斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”肯定可以实现C．假如忽视斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违反能量转化和守恒定律，不行能实现解析：磁铁吸引小球上升，要消耗磁铁的磁场能，时间长了磁铁的磁性就会逐步减弱，直至不能把小球吸引上去，该思想违反了能量转化和守恒定律，不行能实现．6．下列说法中正确的是(C)A．任何物体的内能就是组成该物体的全部分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在变更内能的方式上是不同的D．满意能量守恒定律的物理过程都能自发进行解析：物体的内能是物体内全部分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误；将内能全部转化为机械能而不引起其他变更是不行能的，B选项错误；在热力学其次定律中，热传导是具有方向性的，不违反能量转化和守恒定律，但不能自发进行，D选项错误；做功和热传递是变更内能的两种方式，C选项正确．7．某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置探讨自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变更状况，车胎内气体温度随时间变更的状况如图所示．可获得的信息是(C)A．从起先打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能快速增大B．打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢削减C．拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧削减D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增大解析：从起先打气到打气结束的过程是外界对车胎内气体做功，故选项A错误；打气结束到拔出气门芯前由于热传递车胎内气体温度下降，故选项B错误；拔掉气门芯后车胎内气体冲出对外界做功，气体内能急剧削减，故选项C正确；放气后静置一段时间由于热传递车胎内气体温度上升，故选项D错误．8．下列关于熵的说法中正确的是(AD)A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序解析：熵是分子运动无序程度的量度，熵值越大，意味着系统无序程度越高；熵值越小，意味着系统越有序．故A、D正确．9．肯定质量的志向气体自状态A经状态C变更到状态B.这一过程在V－T图上表示如图所示，则(AC)A．在过程AC中，外界对气体做功，内能不变B．在过程CB中，外界对气体做功，内能增加C．在过程AC中，气体压强不断变大D．在过程CB中，气体压强不断变小解析：从图可看出AC过程是等温压缩，CB过程是等容升温．据气态方程可推断出：AC过程气体体积变小，外界对气体做功，气体内能不变，气体压强不断变大；CB过程气体体积不变，内能增加，明显气体从外界吸热，气体压强不断增大．10．如图是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成．制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟识的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下：①液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中快速汽化，并从低温的空气中汲取热能．②制冷剂汽化生成的蒸汽被压缩机压缩后变成高温高压的蒸汽进入冷凝器．③在冷凝器中，高温高压的蒸汽将热能传递给水并发生液化．制冷剂以此不断循环流淌，使水的温度不断上升．下列说法正确的是(ACD)A．空气能热水器实现了“热量由低温物体(空气)传向高温物体(水)”B．空气能热水器中的水被加热是由电干脆加热的C．空气能热水器的工作原理不违反热力学第肯定律D．空气能热水器的制冷系统能够不断地把空气内的热量传给水，是因为其消耗了电能解析：空气能热水器与空调的工作原理类似，它们在工作时都遵守热力学第肯定律，故选项C正确；空气能热水器工作时将外界低温空气中的热收集起来然后通过压缩机再传给里面温度较高的水，使水的温度上升，可知选项A、D正确，B错误．二、填空题(11题4分，12题4分，13题12分)11．(1)肯定质量的志向气体，其状态变更如图所示，则A→B过程中气体放热，B→C过程中气体吸热．(2)某气体初态时有100J内能，膨胀过程中对外做功30J，同时汲取了20J的热量，在这过程中内能削减(填“增加”或“削减”)10J.解析：(1)在p－T图中，等容线是过原点的倾斜直线，且斜率越小，对应的体积越大，故VA>VB＝VC.在A→B过程中，体积变小，外界对气体做功，W为正值；温度降低，内能削减，由ΔU＝W＋Q得该过程放热；在B→C过程中，气体做等容变更，做功W＝0；温度上升，内能增加，由ΔU＝W＋Q得该过程吸热．(2)由热力学第肯定律ΔU＝U2＋U1＝W＋Q，结合符号法则及其物理意义有：W＝－30J，Q＝20J，故ΔU＝U2－U1＝－10J，因而内能削减了10J.12.肯定质量的志向气体从状态A变更到状态B，再变更到状态C，其状态变更过程的p－T图象如图所示．已知该气体在状态A时的体积为1×10－3m3.①该气体在状态C时的体积为3×10－3m3；②该气体从状态A到状态B再到状态C的过程中，气体与外界传递的热量为0.解析：①A、B两状态体积相等，则有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)①得：TB＝eq\f(pBTA,pA)，从B到C压强相同，则：eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC).VC＝eq\f(VBTC,TB)＝eq\f(VBTCpA,pBTA)＝eq\f(VBpA,pB)，又因：VB＝VA故：VC＝3×10－3m3.②由于A到B再到C的过程中温度先降低向外散热，再温度上升从外界吸热，最终A和C的温度相同，因此气体内能相同，所以气体向外界传递的热量为零．13．我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法．潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主．(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的钱塘江入海口．(2)甲、乙是某类潮汐发电示意图．涨潮时开闸门(图甲)．水由通道进入海湾水库蓄水待水面升至最高点时关闭闸门．当落潮时，开闸放水发电(图乙)．设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为(ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2)(B)A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW(3)如图所示为双水库潮汐电站原理示意图．两个水库之间始终保持着水位差，可以全天发电．涨潮时，闸门的开关状况是A关B开；落潮时，闸门的开头状况是B关A开．从能量的角度说，该电站是将海水重力势能转化为水轮机的动能，再推动发电机发电的．解析：(1)钱塘江是世界闻名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮丽天下无”的说法．(2)发电时水削减的势能ΔEp＝mgh＝ρSΔhgh，一天发电两次，转化成的电能E＝2ΔEp×10%，所以P＝eq\f(E,t)，代入数值得：P＝5.2×104kW.(3)涨潮时，高水位水库储存水，因此闸门的开头状况为A关B开；落潮时，低水位水库放水，所以闸门应B关A开，从能量转化的角度来说，该电站是将海水的重力势能转化为水轮机的动能，动能再转化为电能．三、计算、论述题(每小题10分，共40分)14．某压力锅结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到肯定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．(1)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量．锅内原有气体的内能如何变更？变更了多少？(2)已知大气压强p随海拔高度H的变更满意p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体试验定律定性分析在不同的海拔高度运用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．解析：(1)依据热力学第肯定律：ΔU＝W＋Q，气体对外做功，W＝－1J；气体向外放热，热量为负，Q＝－2J.则有：ΔU＝W＋Q＝－3J，负号表示内能削减．锅内原有气体内能削减，削减了3J.(2)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；锅内气体压强p1＝p＋eq\f(mg,S)＝p0(1－αH)＋eq\f(mg,S)，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；依据查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)＝C可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．答案：(1)削减3J(2)温度随着海拔高度的增加而降低．15．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．(1)假如每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出2.858×105J的热量，写出H2燃烧的化学方程式．(2)有一辆氢气燃料汽车质量为6×103kg，阻力是车重的0.05倍，最大输出功率为60kW，求：①车以a＝0.5m/s2从静止匀加速起动，这个加速过程能持续多少时间？②最大行驶速度为多少？③若此车以最大速度行驶300km，发动机效率为50%，则须要多少氢做燃料？解析：(1)2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O.(2)①eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(F－Ff＝ma,Ff＝μmg,P额＝Fv′))⇒t＝eq\f(P额,ma2＋μmga)＝20s，②v＝eq\f(P额,Ff)＝20m/s.③F＝Ff＝μmg＝3×103N，W＝Fs＝9×108J，W总＝eq\f(W,η)＝1.8×109J.所以MH＝eq\f(1.8×109×2×10－3,2.858×105)kg＝12.6kg.答案：(1)2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O(2)①20s②20m/s③12.6kg16．我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超7000千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜试验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K．某同学利用该数据来探讨气体状态随海水温度的变更，如图所示，导热性良好的汽缸内封闭肯定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300K，压强p0＝1atm，封闭气体的体积V0＝3m3.假如将该汽缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为志向气体．(