粵教版高中物理選修3-3綜合檢測(三)

高中物理學(xué)習(xí)材料（燦若寒星**整理制作）綜合檢測(三)第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)(滿分：100分鐘時間：60分)一、選擇題(本大題共9個小題，每小題6分，共54分，1－4題為單選，5－9小題為雙選，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不選的得0分)1．下列說法正確的是()A．冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵從熱力學(xué)第二定律B．空調(diào)工作時消耗的電能與室內(nèi)溫度降低所放出的熱量可以相等C．自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的D．不可能通過給物體加熱而使它運動起來，因為違背熱力學(xué)第一定律【解析】有外界的幫助和影響，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，空調(diào)消耗的電能必大于室內(nèi)溫度降低所放出的熱量，不可能通過給物體加熱而使它運動起來，因為違背了熱力學(xué)第二定律．【答案】C2．飛機在萬米高空飛行時，艙外氣溫往往在－50℃以下．在研究大氣現(xiàn)象時可把溫度、壓強相同的一部分氣體作為研究對象，叫做氣團．氣團直徑可達幾千米．由于氣團很大，邊緣部分與外界的熱交換對整個氣團沒有明顯影響，可以忽略．高空氣團溫度很低的原因可能是()A．地面的氣團上升到高空的過程中膨脹，同時對外放熱，使氣團自身溫度降低B．地面的氣團上升到高空的過程中收縮，同時從周圍吸收熱量，使周圍溫度降低C．地面的氣團上升到高空的過程中膨脹，氣團對外做功，氣團內(nèi)能大量減少，氣團溫度降低D．地面的氣團上升到高空的過程中收縮，外界對氣團做功，故周圍溫度降低【解析】由熱力學(xué)第一定律，物體的內(nèi)能的變化ΔU與做功W和熱傳遞Q有關(guān)，滿足ΔU＝W＋Q，氣團在上升的過程中，氣體不斷膨脹，氣體對外做功，又由于氣團很大，其邊緣與外界的熱傳遞作用可忽略，因而內(nèi)能不斷減小，所以氣團的溫度會很低，故選C.【答案】C3.某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖1所示．在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體()圖1A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內(nèi)能增大C．對外做負功，分子的平均動能增大D．對外做負功，內(nèi)能減小【解析】氣體膨脹，氣體對外做正功，又因氣體與外界無熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能減小，因忽略氣體分子間相互作用，沒有分子勢能，所以分子的平均動能減小，選項A正確．【答案】A4．在交通運輸中，常用“客運效率”來反映交通工具的某項效能．“客運效率”表示每消耗單位能量對應(yīng)的載客數(shù)和運送路程的乘積，即客運效率＝eq\f(人數(shù)×路程,消耗能量).一個人騎電動自行車，消耗1MJ(106J)的能量可行駛30km.一輛載有4人的普通國產(chǎn)轎車，消耗320MJ的能量可行駛100km.則電動自行車與這輛轎車的客運效率之比是()A．6∶1 B．12∶5C．24∶1 D．48∶7【解析】電動自行車的“客運效率”η1＝eq\f(1×30km,1MJ).普通國產(chǎn)轎車的“客運效率”η2＝eq\f(4×100km,320MJ)，二者效率之比為eq\f(η1,η2)＝eq\f(30×320,400)＝24∶1.【答案】C5．如圖2所示，絕熱的容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對其加熱時，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是()圖2A．單位時間內(nèi)氣體分子對活塞碰撞的次數(shù)減少B．電流對氣體做功，氣體對外做功，氣體內(nèi)能可能減少C．電流對氣體做功，氣體對外做功，其內(nèi)能可能不變D．電流對氣體做功一定大于氣體對外做功【解析】由題意知，氣體壓強不變，活塞上升，體積增大，由eq\f(pV,T)＝恒量知，氣體溫度升高，內(nèi)能一定增加，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知，電流對氣體做功一定大于氣體對外做功，B、C均錯，D項正確．由氣體壓強的微觀解釋知溫度升高，氣體分子與活塞碰一次對活塞的沖量增大，而壓強不變；單位時間內(nèi)對活塞的沖量不變．因此單位時間內(nèi)對活塞的碰撞次數(shù)減少，A對．【答案】AD6．用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖3所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關(guān)于這一現(xiàn)象的正確說法是()圖3A．這一實驗不違背熱力學(xué)第二定律B．在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實驗過程中，熱水的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能，電能則部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能D．在實驗過程中，熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化成電能，電能則全部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能【解析】自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學(xué)定律，本實驗現(xiàn)象也不違反熱力學(xué)第二定律，A正確；整個過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實驗過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能；電能除轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，C、D錯誤．【答案】AB7.如圖4所示，用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖?。畬①|(zhì)量和溫度都相同的理想氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分，然后提起銷子，使活塞可以無摩擦地滑動，當(dāng)活塞平衡時()圖4A．氫氣的溫度不變 B．氫氣的壓強減小C．氫氣的體積增大 D．氧氣的溫度降低【解析】氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同，但由于氫氣的摩爾質(zhì)量小，故氫氣物質(zhì)的量多，又體積和溫度相同，所以氫氣產(chǎn)生的壓強大．當(dāng)拔掉銷子后，氫氣會推動活塞向氧氣一方移動，這時氫氣對外做功，又無傳熱，由ΔU＝W＋Q可知，氫氣內(nèi)能減少，溫度降低．對氧氣而言，外界對它做功，體積減小，由ΔU＝W＋Q，在無傳熱的情況下，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高．【答案】BC8．(雙選)關(guān)于一定量的氣體，下列敘述正確的是()A．氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功B．氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少C．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少【解析】如果氣體等溫膨脹，則氣體的內(nèi)能不變，吸收的熱量全部用來對外做功，A正確；當(dāng)氣體體積增大時，對外做功，若同時吸收熱量，且吸收的熱量大于或等于對外做功的數(shù)值時，內(nèi)能不會減少，所以B錯誤；若氣體吸收熱量同時對外做功，其內(nèi)能也不一定增加，C錯誤；若外界對氣體做功同時氣體向外放出熱量，且放出的熱量多于外界對氣體所做的功，則氣體內(nèi)能減少，所以D正確．【答案】AD9．(雙選)文藝復(fù)興時期，意大利的達·芬奇設(shè)計了如圖5所示的裝置．他設(shè)計時認為，在輪子轉(zhuǎn)動過程中，右邊的小球總比左邊的小球離輪心更遠些，在兩邊不均衡的力矩作用下會使輪子沿箭頭方向轉(zhuǎn)動不息，而且可以不斷地向外輸出能量，但實驗結(jié)果卻是否定的．達·芬奇敏銳地由此得出結(jié)論：永動機是不可能實現(xiàn)的．下列有關(guān)的說法中正確的是()圖5A．如果沒有摩擦力和空氣阻力，該裝置中就能永不停息地轉(zhuǎn)動，并在不消耗能量的同時不斷地對外做功B．如果沒有摩擦力和空氣阻力，忽略碰撞中能量的損耗，并給它一個初速度就能永不停息地轉(zhuǎn)動，但在不消耗能量的同時，并不能對外做功C．右邊所有小球施加于輪子的動力矩并不大于左邊所有小球施于輪子的阻力矩，所以不可能在不消耗能量的同時，不斷地對外做功D．在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達的今天，這種裝置可以實現(xiàn)它永不停息的轉(zhuǎn)動，在不消耗其他能量的基礎(chǔ)上，而且還能源源不斷地對外做功【解析】該設(shè)計中，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，雖然右邊的小球總比左邊的小球離輪心更遠些，但是右邊小球的個數(shù)總比左邊的少，實際上右邊所有小球施加于輪子的動力矩等于左邊所有小球施于輪子的阻力矩，輪子在不受到外力作用時將保持平衡狀態(tài)．如果沒有摩擦力和空氣阻力，且忽略碰撞中的能量損耗，給輪子一個初速度，輪子就能依靠慣性永不停息地轉(zhuǎn)動．【答案】BC二、非選擇題(本題共4小題．共46分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)10．(9分)如圖6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到達狀態(tài)b時，有335J的熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126J，假若沿a→d→b過程，系統(tǒng)對外做功42J，則有________J熱量傳入系統(tǒng)，若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a時，外界對系統(tǒng)做功84J，問系統(tǒng)是吸熱還是放熱？________(填“吸熱”或“放熱”)，熱量傳遞是________J.圖6【解析】沿a→c→b過程，由熱力學(xué)第一定律可得：ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J，沿a→d→b過程，ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251J，即有251J的熱量傳入系統(tǒng)．由a→b過程，ΔU＝209J.由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209J.ΔU′＝W″＋Q″＝84J＋Q″，Q″＝(－209－84)J＝－293J.負號說明系統(tǒng)放出熱量．【答案】251放熱29311.(12分)如圖7所示的圓柱形容器內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，容器橫截面積為S，活塞質(zhì)量為m，大氣壓強為p0，重力加速度為g，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)對容器緩緩加熱使容器內(nèi)的氣體溫度升高t℃，活塞無摩擦地緩慢向上移動了h，在此過程中氣體吸收的熱量為Q，問：圖7(1)被密封的氣體對外界做了多少功？(2)被密封的氣體內(nèi)能變化了多少？【解析】(1)活塞緩慢上升，氣體推動活塞的力F＝mg＋p0S，則氣體對活塞做功W＝(mg＋p0S)h.(2)由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q，其中因為是氣體對外界做功，功代入負值運算，得到ΔU＝－(p0S＋mg)h＋Q.【答案】(1)(mg＋p0S)h(2)－(p0S＋mg)h＋Q12．(12分)下面是曉陽在題為《能源利用和節(jié)約能源》的研究性學(xué)習(xí)中收集到的有關(guān)太陽能的資料：太陽能是人類最基本的能源，它無污染、無費用，這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長，當(dāng)太陽光照射地面時，1m2地面上在1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J．太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經(jīng)逐漸地出現(xiàn)在我們的生活中．曉陽在網(wǎng)上下載了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告：eq\x(\a\al(容積V100L,集熱管的采光面積S1.5m2,效率η40%,使用年限z15年))(1)曉陽家每天大約需要100kg熱水，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要多長時間？(2)與效率為80%的電熱水器相比，曉陽家每天可節(jié)約多少電能？【解析】(1)設(shè)T為光照時間，k＝1.0×103J/(s·m2)，Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103×100×20J＝8.4×106J，太陽能熱水器傳給水的熱量Q放＝kSTη，因為Q吸＝Q放，所以T＝eq\f(Q吸,kSη)＝eq\f(8.4×106,1.0×103×1.5×40%)s＝1.4×104s≈3.9h.(2)由Q電＝Wη1得W＝eq\f(Q電,η1)＝eq\f(8.4×106,0.8)J＝1.05×107J≈2.9kW·h.【答案】(1)3.9h(2)2.9kW·h13．(13分)風(fēng)能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源．風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置．其主要部件包括風(fēng)輪機、齒輪箱、發(fā)電機等，如圖8所示．圖8(1)利用總電阻R＝10Ω的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能．輸送功率Pv＝300kW.輸電電壓U＝10kV.求導(dǎo)線上損失的功率與輸送功率的比值；(2)風(fēng)輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機可接受風(fēng)能的面積．設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為v，風(fēng)輪機葉片長度為r.求單位時間內(nèi)流向風(fēng)輪機的最大風(fēng)能Pm；在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機單位時間接受的風(fēng)能，簡述可采取的措施．【解析】(1)導(dǎo)線上損失的功率為P＝I2R＝(eq\f(Pv,U))2R＝(eq\f(300×103,10×103))2×10W＝9kW損失的功率與輸送功率的比值e