人教版(新教材)高中物理选择性必修3第三章 热力学定律章末测评验收卷(三)

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1章末测评验收卷(三)(时间：75分钟满分：100分)一、单项选择题(共8个小题，每小题4分，共32分)1.(2021·辽宁大连市高二期中)下列说法中正确的是()A.自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的B.电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置C.电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的D.能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少〖答案〗C〖解析〗自然界的能量的总和是守恒的，但人类可以利用的能源是有限的，节约能源不仅能使我们长久利用能源，并且可以减小由常规能源在使用中带来的污染，节约能源对人类社会的发展有很大的意义，故A错误；电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B错误；通过电场力做功，把电能转化为其他形式的能量，故C正确；能量耗散是针对一个系统(或一个物体)而言，能量在自然界中是守恒的，故D错误。2.根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293℃D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来〖答案〗A〖解析〗机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能无限接近－273.15℃，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误。3.一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为()A.60J B.－60JC.－140J D.140J〖答案〗C〖解析〗由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝－100J－40J＝－140J，故选项C正确。4.(2021·济宁市月考)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低。此过程中()A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强一定增大C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量〖答案〗B〖解析〗气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误；海水压强随深度增加而增加，而容器内外的压强平衡，气体压强增大，故B正确；温度降低，所以气体分子的平均动能减小，故C错误；温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，封闭气体向外界放出热量，故D错误。5.地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)()A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变〖答案〗C〖解析〗随着气团上升，大气压强变小，外界对气团压力减小，气团膨胀，体积变大，气团对外做功，不考虑热交换，根据热力学第一定律，气团的内能减小，若不计分子势能，则内能减小体现为分子平均动能减小，宏观表现为温度降低。故C正确。6.(2020·天津卷，5)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体()A.压强变大B.对外界做功C.对外界放热D.分子平均动能变大〖答案〗B〖解析〗在水向外不断喷出的过程中，罐内气体体积增大，根据玻意耳定律可知，罐内气体的压强减小，选项A错误；由于罐内气体温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项B正确，C错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，温度不变，分子平均动能不变，选项D错误。7.如图所示的p－V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm＝1.01×105Pa，则以下说法正确的是()A.气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度保持不变B.由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功C.由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功D.由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功〖答案〗C〖解析〗因为pAVA＝pBVB，所以气体在A、B两状态时的温度相等。由图像可知，由状态A到状态B的过程中，气体温度先升高后降低，A错误；因为气体在A、B两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，B错误；由状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为W＝pΔV＝1.01×105×(3－1)×10－3J＝202J，C正确；由状态C到状态A的过程中，压强增大，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加量，D错误。8.(2021·江苏南通市一模)一定质量的理想气体分别经历A→B→D和A→C→D两个变化过程，如图所示。A→B→D过程，气体对外做功为W1，与外界交换的热量为Q1；A→C→D过程，气体对外做功为W2，与外界交换的热量为Q2。两过程中()A.气体吸热，Q1＞Q2B.气体吸热，W1＝W2C.气体放热，Q1＝Q2D.气体放热，W1＞W2〖答案〗A〖解析〗p－V图像中，图线与横轴所包围的面积为气体对外所做的功，所以W1＞W2，根据热力学第一定律，由于两过程的初末状态pV乘积相同。由理想气体状态方程可得初末状态温度相同，则气体内能相同，故两过程气体吸热，且Q1＞Q2。故选项A正确。二、多项选择题(共4小题，每小题5分，共20分)9.关于热现象和热学定律，下列说法中哪些符合事实()A.布朗运动不是液体分子的热运动，是小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小颗粒运动B.用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，若空气向外界放出热量1.5×105J，则空气内能增加5×104JC.第一类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律D.一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大〖答案〗BCD〖解析〗布朗运动是液体分子的热运动引起的固体颗粒的运动，A错误；根据热力学第一定律，B正确；第一类永动机违背了能量守恒定律，C正确；由气体实验定律知，D正确。10.关于热力学定律，下列说法正确的是()A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传热B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体〖答案〗AC〖解析〗改变内能的方法有做功和传热两种，所以为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，选项A正确；对物体做功的同时向外界放热，则物体的内能可能不变或减小，选项B错误；根据热力学第二定律可知，在对外界有影响的前提下，可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功，选项C正确；在有外界做功的条件下，可以使热量从低温物体传递到高温物体，选项D错误。11.(2021·湛江市二十一中高二月考)如图，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分。已知a内有一定质量的稀薄气体，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，温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，还能全部自动回到a部分〖答案〗BC〖解析〗绝热容器内的稀薄气体与外界没有传热，Q＝0，稀薄气体向真空扩散没有做功，W＝0，由热力学第一定律可知，气体内能不变，则温度不变，稀薄气体扩散，体积增大，压强必然减小，故A错误，B、C正确；根据热力学第二定律可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故D错误。12.(2021·江苏星海实验中学高二期中)一定质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图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是()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da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功D.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〖答案〗ABD〖解析〗由图示图像可知，对角线ac的延长线过原点O，气体沿直线ac从c到a的过程压强与热力学温度成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，即a、c两状态体积相等，故A正确；一定质量的理想气体内能由温度决定，由图示图像可知，气体在状态a时的温度比在状态c时的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，故B正确；由图示图像可知，从d到a过程气体的压强不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体的体积增大，气体对外界做功，W＜0，气体温度升高，内能增大，ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0，气体从外界吸收热量，且吸收的热量大于气体对外界做的功，故C错误；在过程bc中，等压变化，温度降低，内能减小，ΔU＜0，体积减小，外界对气体做功，根据eq\f(pV,T)＝C可知，bc过程中，外界对气体做功Wbc＝pΔVbc＝CΔTbc，因为|Wda|＝|p′ΔVda|＝|CΔTda|，所以|Wbc|＝|Wda|，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，故D正确。三、计算题(共5小题，第13题8分，第14、15、16、17题各10分，共48分)13.利用燃料燃烧时产生的能量对外做功的机器叫热机。热机是依靠由某些热力学过程组成的特定热力学循环进行工作的。如图所示的p－V图表示的是某一热机的循环图。一定质量的气体(可看成理想气体)由状态2经过状态1至状态4，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态4经状态3回到状态2，这一过程中外界对气体做功200J。求：(1)2→1→4过程中气体的内能是增加还是减少，变化量是多少；(2)4→3→2过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？〖答案〗(1)增加130J(2)放热330J〖解析〗(1)2→1→4过程中，气体对外界做功280J，则W1＝－280J，气体吸收热量410J，则Q1＝410J由热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1＝130J故在2→1→4的过程中气体的内能增加，增加量为130J。(2)4→3→2过程中气体内能的变化量为ΔU2＝－ΔU1＝－130J由题知，此过程中外界对气体做功200J，则W2＝200J由热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2＝－130J解得Q2＝－330J故在4→3→2的过程中气体放热，放出的热量为330J。14.(2021·江苏南通市期末)如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，现倒入热水，封闭活塞a，其与液面间封闭一定质量的理想气体，此时瓶内气体温度为T1，压强为p0，经过一段时间温度降为T2，忽略这一过程中气体体积的变化。(1)求温度降为T2时瓶内气体的压强p；(2)封闭气体温度由T1降为T2过程中，其传递的热量为Q，则气体的内能如何变化，求变化量的大小ΔU。〖答案〗(1)eq\f(T2,T1)p0(2)内能减少Q〖解析〗(1)由查理定律得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p,T2)解得p＝eq\f(T2,T1)p0。(2)温度由T1下降到T2过程为等容过程，W＝0，温度降低，内能减少，由W＋Q＝ΔU得ΔU＝Q。15.一定质量的理想气体从状态1开始，经历a、b、c、d四个变化过程又回到状态1，已知气体在状态1时的压强p1＝2×105Pa，在状态4时温度为T4＝600K，41和32的延长线均经过原点O，其他参数如图所示。(1)求气体在状态2时的压强p2；(2)若气体沿直线从状态1直接变化到状态3，求气体对外界做的功。〖答案〗(1)1×105Pa(2)－5×102J〖解析〗(1)由于41和32的延长线均经过原点O，由eq\f(pV,T)＝C可知气体在b、d过程均做等温变化，因此T1＝T4＝600K，T2＝T3由图可知p3＝p1，由1、3状态得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V3,T3)1到2过程气体做等容变化，有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)解得p2＝1×105Pa。(2)气体沿直线从状态1直接变化到状态3过程中压强不变，体积减小，气体对外界做负功，设为W，有W＝－Fx＝－p1Sx＝－p1·ΔV其中ΔV＝2.5×10－3m3，所以W＝－5×102J。16.(2021·石首市一中高二月考)一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比。在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0。该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p－T图如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA平行于p坐标轴。求：(1)从状态B到状态C的体积变化量；(2)从状态B经由状态C，最终回到状态A的过程中，气体与外界交换的热量是多少。〖答案〗(1)eq\f(2V0,3)(2)2p0V0〖解析〗(1)由图可知，从状态A到状态B气体温度为T1＝T0为等温变化过程，状态B时气体压强为p1＝3p0，设体积为V1，由玻意耳定律有p0V0＝p1V1解得V1＝eq\f(V0,3)由图可知，从状态B到状态C气体压强为p2＝p1＝3p0为等压变化过程，状态C时气体温度为T2＝3T0，设体积为V2，由盖－吕萨克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得V2＝V0从状态B到状态C的体积变化量ΔV＝V0－eq\f(V0,3)＝eq\f(2V0,3)。(2)从状态B到状态C