高中物理 第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)章末質(zhì)量評(píng)估 粵教版選修3-3

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章末質(zhì)量評(píng)估(三) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)的得3分，選錯(cuò)或不答的得0分) 1．在以下事例中，通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是(　　) A．兩小球碰撞后粘合起來，同時(shí)溫度升高 B．冬天暖氣為房間供暖 C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸 D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱 解析：改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞．熱傳遞指內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩小球碰撞后粘在一起，溫度升高，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)；點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，故C錯(cuò)；車輪與地面摩擦生熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)． 答案：B 2．2013年，我國(guó)出現(xiàn)了大范圍的霧霾天氣，如何減少環(huán)境污染，已成為當(dāng)務(wù)之急．下列發(fā)電方式會(huì)加劇大氣污染的是(　　) A．太陽能光伏發(fā)電　 B．風(fēng)力發(fā)電 C．水力發(fā)電 D．火力發(fā)電 解析：太陽能光伏電池屬于清潔能源，不會(huì)帶來大氣污染，故A錯(cuò)誤；風(fēng)能屬于清潔的新能源，無污染，故B錯(cuò)誤；水力發(fā)電，屬于清潔能源，不會(huì)帶來大氣污染，故C錯(cuò)誤；火力發(fā)電要燃燒煤等化石能源，從而帶來大量的煙塵造成大氣污染，故D正確． 答案：D 3．如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的壁上下滑動(dòng)．設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中(　　) A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小 解析：因?yàn)镸、N內(nèi)被封閉氣體體積減小，所以外界對(duì)氣體做功．由熱力學(xué)第一定律及M、N內(nèi)氣體與外界沒有熱交換可知外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能一定增加，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 答案：A 4．崔牛先生向客戶推銷他設(shè)計(jì)的“超級(jí)推進(jìn)器”，該推進(jìn)器由超導(dǎo)體、激光器、制冷劑以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，其神奇之處在于能通過自身的循環(huán)工作，源源不斷地獲得動(dòng)力，而不需要消耗任何能源．事實(shí)上，這是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)違反了(　　) A．能量守恒定律 B．電荷守恒定律 C．機(jī)械能守恒定律 D．質(zhì)量守恒定律 解析：很多科學(xué)家致力于研究永動(dòng)機(jī)，希望能造出不消耗能量而源源不斷地向外輸出能量的機(jī)器，但結(jié)果都以失敗告終．其原因是因?yàn)樵丛床粩嗟孬@得動(dòng)力，而不需要消耗任何能源的“永動(dòng)機(jī)”違背了能量守恒定律． 答案：A 5．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)(　　) A．內(nèi)能減小，吸收熱量 B．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功 C．內(nèi)能增大，放出熱量 D．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功 解析：因不計(jì)分子勢(shì)能，所以瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減?。諝鈨?nèi)能減小、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確． 答案：B 6．能量守恒定律的建立是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一．下列說法中正確的是(　　) A．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不需要?jié)約能源 B．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 C．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不可能發(fā)生能源危機(jī) D．能量可以被消滅，也可以被創(chuàng)生 解析：自然界的總能量是守恒的，能量既不能被消滅，也不能被創(chuàng)生，但隨著能量的耗散，能源可以利用的品質(zhì)降低了，可利用的能源減少了，所以可發(fā)生能源危機(jī)，所以我們要節(jié)約能源，故A、C、D錯(cuò)誤．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，如動(dòng)能與勢(shì)能之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，故B正確． 答案：B 7．下列說法中，正確的是(　　) A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加 B．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變 C．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．氣體自由膨脹是可逆過程 解析：改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，物體吸收熱量，物體的內(nèi)能不一定增大，故A錯(cuò)誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變，故B正確；熱量在一定的條件下可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱中熱量會(huì)由低溫物體傳遞給高溫物體，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，氣體自由膨脹是不可逆過程，故D錯(cuò)誤． 答案：B 8．下列說法中正確的是(　　) A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B．電冰箱能制冷說明熱量能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體 C．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 D．熱力學(xué)第二定律說明熱量只能由高溫物體傳向低溫物體 解析：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，在外界的影響下，內(nèi)能也可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A正確．根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體．電冰箱能制冷是在壓縮機(jī)做功的情況下熱量才由低溫物體傳到高溫物體，熱量不是自發(fā)地自低溫物體傳到高溫物體，故B錯(cuò)誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，在引起其他變化的情況下，熱量能從低溫物體傳到高溫物體，故C、D錯(cuò)誤． 答案：A 9．對(duì)一些機(jī)械設(shè)備的科學(xué)性分析正確的是(　　) A．空調(diào)機(jī)既能制冷又能制熱，說明熱傳遞不存在方向性 B．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律 C．即使科學(xué)技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，將來的熱機(jī)的效率也達(dá)不到100% D．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律 解析：熱傳遞存在方向性是說熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，空調(diào)的制冷過程是熱量從溫度較高的室內(nèi)傳到溫度較低的制冷劑，再通過壓縮制冷劑將熱量傳到室外，而制熱過程也是這樣進(jìn)行的，故A錯(cuò)誤．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，不違反能量守恒定律，故B錯(cuò)誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，即使科學(xué)技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，將來的熱機(jī)的效率也達(dá)不到100%，故C正確．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，同時(shí)要消耗一定的電能，所以不違背熱力學(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤． 答案：C 10．如圖所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)．置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep(彈簧處在自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零)．現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程(　　) A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能 B．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能 C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能 D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能 解析：以活塞為研究對(duì)象，設(shè)氣體壓強(qiáng)為p1，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，末態(tài)時(shí)壓強(qiáng)為p2，初態(tài)F彈>mg＋p1S，由題意可得末態(tài)位置必須高于初位置，否則不能平衡，則由ΔU＝W(絕熱)．W為正，ΔU必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢(shì)能增加，末態(tài)時(shí)，由力的平衡條件知F彈′＝mg＋p2S，仍然具有一部分彈性勢(shì)能，D正確． 答案：D 二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 11．一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高，當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，如果不和外界交換能量，則(　　) A．從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量 B．在兩者達(dá)到熱平衡以前的任意一段時(shí)間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量 C．達(dá)到熱平衡時(shí)，銅塊的溫度T＝ D．達(dá)到熱平衡時(shí)，兩者的溫度相等 解析：一個(gè)系統(tǒng)在熱交換的過程中，如果不與外界發(fā)生熱交換，溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸收的熱量，直到溫度相等，不再發(fā)生熱交換為止，而熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量，所以選項(xiàng)A和D都正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．根據(jù)熱平衡方程c銅m(T1－T)＝c鐵 m(T－T2)，解得T＝，由此可知選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的． 答案：AD 12．下列說法不正確的是(　　) A．熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體 B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增加 C．第一類水動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律 D．第二類水動(dòng)機(jī)不能制成，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 解析：熱量在一定的條件下可以由低溫物體傳遞到高溫物體，比如電冰箱，故A錯(cuò)誤；由公式ΔU＝W＋Q知做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，外界對(duì)物體做功若同時(shí)放出熱量，物體的內(nèi)能一定增加，故B錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)不消耗能量而對(duì)外做功，違反了能量守恒定律，故C錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故D正確． 答案：ABC 13．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a，b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低 D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變 解析：因b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體對(duì)外界不做功，由ΔU＝W＋Q知內(nèi)能不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．選項(xiàng)B正確．稀薄氣體可看作理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，溫度也不變，由p1V1＝p1V2和V1p2，即氣體壓強(qiáng)變小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 14．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A，則(　　) A．A→B過程氣體降溫 B．B→C過程氣體內(nèi)能增加，可能外界對(duì)氣體做了功 C．C→A過程氣體放熱 D．全部過程氣體做功為零 解析：A→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對(duì)外界做功，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)能必定減小，即氣體溫度降低，選項(xiàng)A正確；B→C過程氣體等容升壓，由＝C(常量)可知，氣體溫度升高，其對(duì)應(yīng)內(nèi)能增加，因做功W＝0，選項(xiàng)B錯(cuò)；C→A過程氣體等溫壓縮，故內(nèi)能變化為零，但外界對(duì)氣體做功，因此該過程中氣體放熱，選項(xiàng)C正確；A→B過程氣體對(duì)外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積．B→C過程氣體不做功．C→A過程外界對(duì)氣體做功，其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過程對(duì)氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，選項(xiàng)D錯(cuò)． 答案：AC 三、非選擇題(本大題共5小題，共54分．把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(6分)指出下面例子中各是什么物理過程改變物體內(nèi)能： (1)瓶?jī)?nèi)的高壓氣體將瓶塞沖開，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度降低，_______． (2)子彈打中木塊，木塊和子彈的溫度升高，__________． (3)電流通過電爐絲，其溫度升高，____________． (4)將燒紅的鐵塊放入冷水中，水的溫度升高，____________． 解析：(1)中體積增大對(duì)外做功；(2)中子彈與木塊摩擦做功；(3)中電流做功；(4)中屬于熱傳遞． 答案：(1)做功　(2)做功　(3)做功　(4)熱傳遞 16．(12分)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法中正確的是________(填寫選項(xiàng)前的字母)． A．氣體分子間的作用力增大 B．氣體分子的平均速率增大 C．氣體分子的平均動(dòng)能減小 D．氣體組成的系統(tǒng)的熵增加 (2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對(duì)外界做了0.6 J的功，則此過程中氣泡__________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J．氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過程中，又對(duì)外界做了0.1 J的功，同時(shí)吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J. 解析：(1)氣泡上升過程中溫度保持不變，壓強(qiáng)減小體積增大，所以A、B、C選項(xiàng)均錯(cuò)，根據(jù)熵增加原理知D項(xiàng)正確． (2)氣泡上升過程中T不變，故ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律得氣體吸收熱量Q＝W＝0.6 J. 氣泡到達(dá)湖面后溫度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3 J－0.1 J＝0.2 J. 答案：(1)D　(2)吸收　0.6　0.2 17．(12分)如圖所示，為一氣缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量的氣體的p V圖線，當(dāng)該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過程a→c→b到達(dá)狀態(tài)b時(shí)，有335 J的熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)外界做功126 J. (1)若沿a→d→b過程，系統(tǒng)對(duì)外做功42 J，則有多少熱量傳入系統(tǒng)？ (2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功84 J，問系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量傳遞多少？ 解析：(1)沿a→c→b過程 ΔU＝W＋Q＝(－126＋335) J＝209 J. 沿a→d→b過程 ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)] J＝251 J，即有251 J的熱量傳入系統(tǒng)． (2)由b→a，ΔU′＝－209 J. ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″， Q″＝(－209－84)J＝－293 J. 負(fù)號(hào)說明系統(tǒng)放出熱量． 答案：(1)251 J　(2)放熱　293 J 18．(12分)如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動(dòng)，容器的橫截面積為S，將整個(gè)裝置放在大氣壓恒為p0的空氣中，開始時(shí)氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0，當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q后，活塞緩慢上升d后再次平衡，問： (1)外界空氣的溫度是多少？ (2)在此過程中的密閉氣體的內(nèi)能增加了多少？ 解析：(1)取密閉氣體為研究對(duì)象，活塞上升過程為等壓變化，由蓋呂薩克定律有＝. 得外界溫度T＝T0＝T0＝T0. (2)活塞上升的過程，密閉氣體克服大氣壓力和活塞的重力做功，所以外界對(duì)系統(tǒng)做的功W＝－(mg＋p0S)d， 根據(jù)熱力學(xué)第一定律得密閉氣體增加的內(nèi)能ΔU＝Q＋W＝Q－(mg＋p0S)d. 答案：(1)T0　(2)Q－(mg＋p0S)d 19．(12分)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變成狀態(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K. (1)求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積； (2)說明B→C過程壓強(qiáng)變化的微觀原因； (3)設(shè)A→B過程氣體吸收熱量為Q1，B→C過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小，并說明原因． 解析：(1)A→B由氣體定律得＝，則 VB＝VA＝0.3 m3＝0.4 m3. (2)B→C氣體體積不變，分子數(shù)不變，溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，壓強(qiáng)減?。? (3)A→B，氣體內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律： Q1－W＝ΔU，Q1＝ΔU＋W. B→C，氣體體積不變，內(nèi)能減少，Q2＝ΔU， 所以Q1>Q2. 答案：(1)0.4 m3　(2)(3)見解析