2023春新教材高中物理第3章熱力學定律達標檢測卷新人教版選擇性

第三章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)班級：________座號：________姓名：________分數：________一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．)1．關于物體內能的變化，以下說法正確的是()A．物體放出熱量，內能一定減少B．物體對外做功，內能一定減少C．物體放出熱量，同時對外做功，內能可能不變D．物體吸收熱量，同時對外做功，內能可能不變【答案】D【解析】物體放出熱量，若外界對物體做的功大于放出的熱量，其內能增加，故A錯誤；物體對外做功，如同時從外界吸收的熱量，則內能不一定減少，故B錯誤；物體放出熱量，同時對外做功，內能一定減小，故C錯誤；物體吸收熱量，同時對外做功，如二者相等，則內能可能不變，故D正確．2．如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)．現通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞達到新的平衡，不計氣體分子勢能，不計活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變，則下列判斷正確的是()A．氣體A吸熱，但對外做功，內能不變B．氣體B吸熱，對外做功，內能不變C．氣體A和氣體B內每個分子的動能都增大D．氣體B分子單位時間內對器壁單位面積碰撞次數減少【答案】D【解析】氣體A吸熱Q>0，體積不變，W＝0，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU>0，氣體溫度升高，故A錯誤．對B上方活塞進行受力分析，根據平衡條件可知，B氣體的壓強不變；由于隔板導熱性良好，B氣體會吸收A氣體的熱量后溫度上升，內能增大；再由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，在壓強不變，溫度升高的情況下，體積增大，則氣體對外做功，故B錯誤．氣體A和氣體B溫度都上升了，分子的平均動能都增大；分子平均動能是大量分子的一種統(tǒng)計規(guī)律，分子的平均動能都增大，并非每一個分子的動能都會增大，故C錯誤．根據氣體壓強的微觀意義，氣體壓強和分子單位時間內對器壁單位面積碰撞次數、分子平均動能有關；在壓強不變的情況下，氣體B的分子平均動能增大，氣體B分子單位時間內對器壁單位面積碰撞次數減少，故D正確．3．蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實驗任務時，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通．已知海水溫度隨深度增加而降低，則在深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A．每個氧氣分子的動能均減小B．氧氣放出的熱量等于其內能的減少量C．氧氣分子單位時間撞擊缸壁單位面積的次數增加D．氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力增大【答案】C【解析】氧氣的溫度降低則分子的平均動能降低，并不是每一個分子的動能都降低，故A錯誤；海水溫度隨深度增加而降低，則氧氣的溫度也降低，內能降低，ΔU為負值；而汽缸內的氧氣的壓強隨深度增加而增加，根據理想氣體的狀態(tài)方程可知氧氣的體積減小，則外界對氣體做功，W為正值；根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知氧氣放出的熱量大于其內能的減少量，故B錯誤；氧氣的溫度降低，則氧氣分子的平均動能減小，單個分子對器壁的平均撞擊力減小，由于氧氣的壓強增大，根據壓強的微觀意義可知，氧氣分子單位時間撞擊缸壁單位面積的次數增加，故C正確，D錯誤．4．下列說法中錯誤的是()A．物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加B．熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，也能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體C．氣體被壓縮時，內能可能不變D．第二類永動機雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來的【答案】B【解析】做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體吸收熱量，Q>0，同時對外做功，W<0，內能可能增加，故A正確；根據熱力學第二定律可知，熱傳遞具有方向性，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，故B錯誤；氣體被壓縮，則W>0，如果放熱，W<0，根據熱力學第一定律可知，內能可能不變，故C正確；第二類永動機雖然不違反能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律，是制造不出來的，故D正確．5．(2021年杭州期中)浙江最大抽水蓄能電站2016年在縉云開建，抽水蓄能電站結構如圖所示．抽水蓄能電站有兩種工作模式，一種為抽水蓄能模式，居民用電低谷時(如深夜)，電站利用居民電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫；另一種為放水發(fā)電模式，居民用電高峰時，再將上水庫中的水放到下水庫進行發(fā)電，將產生的電能輸送到居民電網供居民使用．一抽一放起到了均衡電網負荷的作用．關于抽水蓄能電站下列說法正確的是()A．抽水蓄能的過程中，能量守恒B．放水發(fā)電的過程中，機械能守恒C．抽水蓄能電站建成之后，可以使能量增多D．抽水蓄能電站建成之后，就不會再有能源危機問題了【答案】A【解析】抽水蓄能的過程中，總的能量是守恒的，故A正確；放水發(fā)電的過程中，有部分重力勢能轉化為內能，機械能不守恒，故B錯誤；抽水蓄能，并不能使能量增多，總的能量保持不變，故C錯誤；抽水蓄能電站，能夠合理調節(jié)用電高峰期和低峰期的調峰問題，但是能量總量并沒有增加，我們仍面臨著能源危機，還需節(jié)約能源，故D錯誤．6．如圖所示，一定質量的理想氣體，從狀態(tài)A經絕熱過程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過程氣體內能增加，可能外界對氣體做了功C．C→A過程氣體吸熱D．全部過程氣體做功為零【答案】A【解析】A→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對外界做功，其對應的內能必定減小，即氣體溫度降低，A正確；B→C過程氣體等容升壓，由eq\f(p,T)＝恒量可知，氣體溫度升高，其對應的內能增加，因氣體體積不變，做功W＝0，B錯誤；C→A過程氣體等溫壓縮，故內能變化為零，但外界對氣體做功，因此該過程中氣體放熱，C錯誤；A→B過程氣體對外做功，其數值等于AB線與橫軸包圍的面積，B→C過程氣體不做功，C→A過程外界對氣體做功，其數值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過程外界對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，D錯誤．7．如圖所示，某同學將空的薄金屬筒開口向下壓入水中．設水溫均勻且恒定，筒內空氣無泄漏，不計氣體分子間的相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中，筒內空氣體積減小，空氣一定()A．從外界吸熱 B．內能增大C．向外界放熱 D．內能減小【答案】C【解析】本題考查氣體性質和熱力學第一定律，由于不計氣體分子之間的相互作用，且整個過程緩慢進行，所以可看成溫度不變，即氣體內能不變，故B、D錯誤．熱力學第一定律公式ΔU＝W＋Q，因為在這個過程中氣體體積減小，外界對氣體做了功，式中W取正號，ΔU＝0，所以Q為負，即氣體向外放熱，故A錯誤，C正確．8．地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023J的熱量，有人曾設想利用海水放出的熱量使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，關于其原因下列說法中正確的是()A．內能不能轉化成機械能B．內能轉化成機械能不滿足熱力學第一定律C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機械不滿足熱力學第二定律D．機械能可全部轉化為內能，內能不可能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化【答案】CD【解析】本題考查熱力學第一定律和熱力學第二定律的應用，內能可以轉化成機械能，如熱機，A錯誤；內能轉化成機械能的過程滿足熱力學第一定律，即能量守恒定律，B錯誤；熱力學第二定律告訴我們：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，C、D正確．9．一定質量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，有如圖所示①、②兩個過程，則下列說法正確的是()A．狀態(tài)a的體積大于狀態(tài)b的體積B．在過程①中，氣體對外界做功，同時氣體也向外界放熱C．過程①、②中氣體都對外界放出熱量，但過程②中氣體對外界放出的熱量比過程①中要少D．過程①、②中外界都對氣體做功，但過程②中外界對氣體做的功比過程①中要少【答案】ACD【解析】一定質量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，壓強增大，溫度降低，由eq\f(pV,T)＝C，可知，狀態(tài)a的體積大于狀態(tài)b的體積，A正確；在過程①中，氣體體積減小，外界對氣體做功，氣體內能減小，根據熱力學第一定律，氣體向外界放熱，B錯誤；外界對氣體做功可表示為W＝pΔV，對于每一個體積相等的狀態(tài)，過程②的壓強小于過程①的壓強，所以過程①外界對氣體做的功大于過程②外界對氣體做的功，根據熱力學第一定律，過程②中氣體對外界放出的熱量比過程①中要少，C、D正確．10．如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經等壓過程ca回到初態(tài)a.下列說法正確的是()A．在過程ab中氣體的內能增加B．在過程ca中外界對氣體做功C．在過程ab中氣體對外界做功D．在過程bc中氣體從外界吸收熱量【答案】ABD【解析】過程ab，溫度T增加，內能增加，A正確；過程ca，體積V減小，外界對氣體做功，B正確；過程ab，體積V不變，氣體不做功，C錯誤；過程bc，溫度T不變，ΔU＝0，體積V增加，對外做功，W<0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得Q>0，D正確．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(8分)一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的狀態(tài)變化．已知從A到B的過程中，氣體的內能減少了300J，氣體在狀態(tài)C時的溫度TC＝300K，則從A到B氣體放出的熱量是______J；氣體在狀態(tài)A時的溫度為______K.【答案】12001200【解析】從A到B，外界對氣體做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3J＝900J，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，得Q＝ΔU－W＝－1200J，即從A到B氣體放出的熱量是1200J，根據理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，代入數據解得TA＝1200K.12．(10分)進行如下實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖．若某時刻該密閉氣體的體積為V，密度為ρ，平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，則該密閉氣體的分子個數為________；若將該密閉氣體視為理想氣體，氣球逐漸膨脹起來的過程中，氣體對外做了0.8J的功，同時吸收了0.9J的熱量，則該氣體內能變化了________J，若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內氣體的溫度________(填“升高”或“降低”)．【答案】eq\f(ρV,M)NA0.1降低【解析】氣體的物質的量為n＝eq\f(ρV,M)，該密閉氣體的分子個數為N＝nNA＝eq\f(ρV,M)NA．氣體對外做了0.8J的功，同時吸收了0.9J的熱量，根據熱力學第一定律，有ΔU＝W＋Q＝－0.8J＋0.9J＝0.1J．若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內氣體迅速絕熱膨脹，對外做功，內能減少，溫度降低．13．(10分)如圖所示，一輕活塞將體積為V，溫度為2T0的理想氣體，密封在內壁光滑的圓柱形導熱汽缸內．已知大氣壓強為p0，大氣溫度為T0，氣體內能U與溫度T的關系為U＝aT(a為正的常數)．在汽缸內氣體溫度緩慢降為T0的過程中，求：(1)氣體內能的減少量ΔU；(2)氣體放出的熱量Q.解：(1)由題意可知氣體內能U與溫度的關系為U＝aT，所以開始時氣體的內能U1＝a×2T0，末狀態(tài)U2＝aT0，內能的減少量ΔU＝U1－U2＝aT0.(2)設溫度降低后的體積為V′，由蓋－呂薩克定律eq\f(V,2T0)＝eq\f(V′,T0)，外界對氣體做功W＝p0(V－V′)，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，解得氣體放出的熱量Q＝eq\f(1,2)p0V＋aT0.14．(12分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食．如圖為高壓爆米花的裝置原理圖，玉米在鐵質的密閉容器內被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當打開容器蓋后，“砰”的一聲氣體迅速膨脹，壓強急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．設當地溫度t1＝