新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第三章熱力學(xué)定律質(zhì)量評(píng)估新人教版選擇性必修第三冊

第三章質(zhì)量評(píng)估(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.下列說法正確的是()A.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體B.電流流過導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,反過來,這些內(nèi)能會(huì)自發(fā)地收集起來,再轉(zhuǎn)化成相同大小的電流C.可以做成一種熱機(jī),由熱源吸收一定的熱量而對(duì)外做功D.冰可以融化成水,水也可以結(jié)成冰,這個(gè)現(xiàn)象違背了熱力學(xué)第二定律解析:在外界做功的情況下,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.功和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性,其逆過程是不可能自發(fā)實(shí)現(xiàn)的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.冰融化成水,水結(jié)成冰,伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,不是自發(fā)進(jìn)行的,沒有違背熱力學(xué)第二定律,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C2.下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的是()A.根據(jù)熱力學(xué)定律,熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%B.做功和傳熱都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C.溫度是描述分子熱運(yùn)動(dòng)的物理量,一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同D.物體由大量分子組成,單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的,大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無規(guī)律的解析:熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.做功是能量轉(zhuǎn)化的過程,傳熱是能量轉(zhuǎn)移的過程,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.若兩系統(tǒng)溫度不同,熱量將從高溫物體傳遞到低溫物體,達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同,選項(xiàng)C正確.大量分子的運(yùn)動(dòng)是具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C3.某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的,且車胎體積增大.如果從清晨到中午這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,那么()A.外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能減小B.外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增大C.胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減小D.胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能增大解析:中午,車胎體積增大,胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功;車胎內(nèi)氣壓高于清晨的,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,胎內(nèi)氣體溫度升高,胎內(nèi)氣體內(nèi)能增大,選項(xiàng)D正確.答案:D4.(2023·廣東廣州)如圖,某同學(xué)將空的玻璃瓶開口向下緩緩壓入水中,設(shè)水溫均勻且恒定,瓶內(nèi)空氣無遺漏,不計(jì)氣體分子間的相互作用,則被淹沒的玻璃瓶在下降過程中,瓶內(nèi)氣體()A.內(nèi)能增加B.向外界放熱C.對(duì)外界做正功D.分子平均動(dòng)能減小解析:在玻璃瓶下降過程中,瓶內(nèi)氣體溫度不變,壓強(qiáng)變大,根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程pV=nRT可知,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做正功;由于氣體溫度不變,氣體分子平均動(dòng)能不變,氣體內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體向外界放熱,B正確,A、C、D錯(cuò)誤.答案:B5.如圖所示,兩個(gè)相通的容器P、Q間裝有閥門K,P中充滿理想氣體,Q內(nèi)為真空,整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換.打開閥門K后,P中的氣體進(jìn)入Q中,最終達(dá)到平衡,則()A.氣體體積膨脹,內(nèi)能增加B.氣體分子勢能減少,內(nèi)能增加C.氣體分子勢能增加,壓強(qiáng)可能不變D.Q中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中解析:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,自然界涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性,選項(xiàng)D正確.容器內(nèi)氣體向真空膨脹,氣體不做功,也沒有熱交換,氣體的內(nèi)能不變,壓強(qiáng)減小,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤.答案:D6.0℃的水結(jié)成0℃的冰,對(duì)此過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律,下列關(guān)系正確的是()A.Q>0,W>0,ΔU>0B.Q>0,W<0,ΔU<0C.Q<0,W<0,ΔU<0D.Q<0,W>0,ΔU<0解析:水結(jié)成冰,要放出熱量,Q<0;水結(jié)成冰,體積變大,物體對(duì)外界做功,W<0.由ΔU=Q+W可知C正確.答案:C7.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B至狀態(tài)C的p-1V圖線如圖所示,則在此過程中(A.氣體的內(nèi)能改變B.氣體的體積增大C.氣體向外界放熱 D.氣體對(duì)外界做功解析:由題圖可以看出,圖線延長線過原點(diǎn),所以A→B→C的過程為等溫變化過程,內(nèi)能不變.因?yàn)樵诖诉^程中,氣體體積是變小的,所以外界對(duì)氣體做功,又因?yàn)闅怏w內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體向外界放熱.答案:C二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分.8.下列現(xiàn)象不屬于通過做功使物體內(nèi)能改變的是()A.用打氣筒給自行車輪胎打氣時(shí),筒壁溫度升高B.在陽光照射下,水的溫度升高C.鐵錘打鐵塊,鐵塊溫度升高D.夏天在室內(nèi)放幾塊冰,室內(nèi)會(huì)變涼一些解析:用打氣筒給車胎打氣,活塞對(duì)筒內(nèi)氣體做功,筒壁溫度升高;在陽光照射下,水溫升高是靠傳熱實(shí)現(xiàn)的;鐵錘打鐵塊的過程是做功過程;室內(nèi)放上冰塊是通過傳熱的方式來改變室內(nèi)溫度的.答案:BD9.在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的物體,受到一個(gè)與速度同方向的推力,物體的溫度與環(huán)境溫度相同,不計(jì)空氣阻力,在這個(gè)過程中,以物體為研究對(duì)象,則()A.與傳熱等效的功是正功,物體的內(nèi)能增加B.與傳熱等效的功是0,內(nèi)能不變C.動(dòng)能定理中的功是正功,動(dòng)能增加D.動(dòng)能定理中的功是0,動(dòng)能不變解析:根據(jù)動(dòng)能定理,推力對(duì)物體做正功,物體動(dòng)能增加;不存在其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化,物體的內(nèi)能不變.答案:BC10.如圖所示,水平放置的密封汽缸內(nèi)的理想氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分,隔板可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng),右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲.汽缸壁和隔板均絕熱.初始時(shí)隔板靜止,左、右兩邊氣體溫度相等.現(xiàn)給電熱絲提供一較弱電流,通電一段時(shí)間后切斷電源.當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí),與初始狀態(tài)相比()A.右邊氣體溫度升高,左邊氣體溫度不變B.左、右兩邊氣體溫度都升高C.左邊氣體壓強(qiáng)增大D.右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量解析:當(dāng)電熱絲通電后,右邊氣體溫度升高,氣體膨脹,將隔板向左推,對(duì)左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,左邊氣體內(nèi)能增加,氣體的溫度升高,壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)B、C正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲產(chǎn)生的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:BC三、非選擇題:共54分.11.(8分)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程a→b到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程a→c到達(dá)狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,V-T圖線如圖所示.氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)關(guān)系為pbpc,在過程a→b和a→c中吸收的熱量的關(guān)系為QabQac.(均選填“>”“<”或“=”)

解析:由V=CpT可知V-T圖線的斜率越大,壓強(qiáng)p越小,pb<pc.由熱力學(xué)第一定律可知Q=ΔU-W,因?yàn)門b=Tc,所以ΔUab=ΔUac,而Wab<Wac,所以Qab>Qac答案:<>12.(10分)汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量、壓強(qiáng)為p=1.0×105Pa、體積為V=2.0m3的理想氣體,現(xiàn)使氣體保持壓強(qiáng)不變,體積緩慢壓縮至V'=1.0m3,此過程氣體向外界釋放了Q=1.2×105J的熱量.(1)壓縮過程外界對(duì)氣體做了多少功?(2)氣體內(nèi)能變化了多少?解析:(1)封閉氣體做等壓變化的壓強(qiáng)為p,外界對(duì)氣體做功W=Fs=pS·s=p·ΔV,解得W=105J.(2)由熱力學(xué)第一定律得,汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化ΔU=Q+W=-1.2×105J+105J=-2×104J.即氣體內(nèi)能減少2×104J.答案:(1)105J(2)減少2×104J13.(10分)如圖所示,一長為l、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平地面上,汽缸內(nèi)用一質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,開始時(shí)活塞固定在汽缸正中央,汽缸內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p,外界大氣壓強(qiáng)為p0(p>p0).現(xiàn)釋放活塞,測得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時(shí)的速度為v.(1)求此過程中活塞克服大氣壓力所做的功.(2)活塞從釋放到將要離開缸口,缸內(nèi)氣體內(nèi)能改變了多少?解析:(1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F,則F=p0S,活塞克服大氣壓力所做的功W=Fl2(2)設(shè)活塞離開汽缸時(shí)的動(dòng)能為Ek,則Ek=mv根據(jù)能量守恒定律得缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量ΔU=-mv22即內(nèi)能減少了12mv2+12p答案:(1)p0Sl2(2)減少了12mv2+14.(12分)右下圖所示p-V圖中,一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過A→C→B過程至狀態(tài)B,氣體對(duì)外做功280J,放出熱量410J;氣體又從狀態(tài)B經(jīng)B→D→A過程回到狀態(tài)A,這一過程中外界對(duì)氣體做功200J.(1)A→C→B過程中氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少?(2)求B→D→A過程中氣體吸收或放出的熱量.解析:(1)A→C→B過程中W1=-280J,Q1=-410J,由熱力學(xué)第一定律可得ΔU=W1+Q1=-690J,負(fù)號(hào)表示氣體內(nèi)能減少,故氣體減少的內(nèi)能為690J.(2)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān),B→D→A過程中氣體內(nèi)能變化量ΔU'=-ΔU=690J,由題意知W2=200J,由熱力學(xué)第一定律解得Q2=490J,即氣體吸收熱量490J.答案:(1)內(nèi)能減少690J(2)吸收熱量490J15.(14分)某壓力鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示.蓋好密封鍋蓋,將壓力閥套在出氣孔上,給壓力鍋加熱,當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí),氣體就把壓力閥頂起.設(shè)定在壓力閥被頂起時(shí),停止加熱.(1)若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V',摩爾體積為Vm,阿伏加德羅常數(shù)為NA,寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達(dá)式.(2)假定在一次放氣過程中,鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1J,并向外界釋放了2J的熱量.鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少?(3)已知大氣壓強(qiáng)p與海拔h的關(guān)系滿足p=p0(1-αh),其中常數(shù)α>0,p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓.結(jié)合理想氣體實(shí)驗(yàn)定律定性分析在不同的海拔使用壓力鍋,當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同.解析:(1)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁,設(shè)鍋內(nèi)氣體分子數(shù)為N,則N=V'Vm(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q