2019-2020学年高中物理第十章热力学定律测试卷含解析新人教版选修3-3

2019-2020学年高中物理第十章热力学定律测试卷含解析新人教版选修3-3

热力学定律 时间：90分钟　分数：100分 一、选择题(本题有16小题，每小题4分，共64分．其中1～9题为单选题，10～16题为多选题)‎ ‎1．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程(　　)‎ A．有的只遵守热力学第一定律 B．有的只遵守热力学第二定律 C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律 D．所有的都遵守热力学第一、第二定律 解析：热力学第一、第二定律是热力学的基本定律，对所有涉及热现象的宏观过程都成立．选项D正确．‎ 答案：D ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 C．电流的能不可能全部转化为内能 D．热量不可能从低温物体传到高温物体 解析：由ΔU＝W＋Q可知，A项错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，所以制造不出来，B项正确；电流通过纯电阻电路可使电能全部转化为内能，C项错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，D项错误．‎ 答案：B ‎3.‎ 如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中(　　)‎ A．气体的压强相等 B．气体分子的平均动能相等 C．气体的内能相等 D．气体分子的平均速率相等 解析：由于温度是分子平均动能的标志，Ek＝mv2，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等，B项正确，D项错误；因为总分子数不同，所以内能不相等，C项错误；由pV＝nRT可知，氮气的压强大，A项错误．‎ 答案：B ‎4．下列说法中正确的是(　　)‎ A．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，因此做功与传热是没有区别的 B．虽然做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是传热改变内能的 C．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过传热来实现 D．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 解析：做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但做功是能量的转化，传热是能量的转移，故A项错误．虽然做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但不能通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是传热改变内能的，故B 6‎ 项错误．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过传热来实现，故C项正确．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但是在人出汗散热时，不能通过对外做功来代替出汗改变内能，故D项错误．‎ 答案：C ‎5.‎ 在如图所示的柱形容器内封有一定质量的密闭气体，光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中，密闭气体内能的改变量ΔU、外界对密闭气体所做的功W与物体和活塞的重力势能的变化关系是(　　)‎ A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W B．ΔU＝W ，W＝Mgh＋mgΔh C．ΔU＝W，Wpa，即过程①中气体的压强逐渐增大，A项错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外界做正功，B项正确；过程④中气体体积不变，气体对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，C项错误；由于状态c、d的温度相等，理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D项正确；由理想气体状态方程＝C，得T＝V，再结合题图可知，状态d的压强比状态b的压强小，E项正确．‎ 答案：BDE ‎14．[2019·正定中学模拟]下列说法正确的是(　　)‎ A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 B．能量耗散说明与热有关的宏观过程在能量转化时具有方向性 C．扩散现象在气体、液体中能发生，但在固体中不能发生 D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝ E．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 解析：根据热力学第二定律可知，在外界的影响下物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，A项正确；能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，B项正确；扩散现象在气体、液体、固体中都能发生，C项错误；某气体的摩尔体积为V，每个分子平均占据的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝，D项错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，E项正确．‎ 答案：ABE ‎15．[2019·郑州市调研]下列说法正确的是(　　)‎ A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小 D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 解析：一个孤立系统的熵永远不会减少，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A项错误；绝热条件下压缩气体，由热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q可知，内能增加，B项正确；一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少，由于气体的体积增大，所以密度一定减小，C项正确；对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大时，气体对外做功，而温度升高，由热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，D项正确；第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，E项错误．‎ 答案：BCD ‎16．[2019·武汉市毕业生调研]‎ 6‎ 斯特林循环因英国物理学家斯特林于1816年首先提出而得名，它是由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，对此气体，下列说法正确的是(　　)‎ A．过程A→B中气体的温度逐渐减小 B．过程B→C中气体对外界做正功 C．过程C→D中气体放出了热量 D．状态C、D的内能相等 E．经过如图所示的一个斯特林循环，气体对外界做正功 解析：过程A→B中气体的体积保持不变，压强增大，由＝C可知气体的温度逐渐增大，A项错误；过程B→C中气体的温度不变，气体的体积增大，则气体对外界做正功，B项正确；过程C→D中气体的体积不变，气体的压强减小，则气体的温度降低，气体的内能减小，说明气体向外界放出了热量，C项正确，D项错误；A→B过程和C→D过程中气体对外界做功为零，B→C过程中气体对外界做正功，D→A过程中气体对外界做负功，结合图象分析可知，该气体经过一个斯特林循环，对外界做正功，E项正确．‎ 答案：BCE 二、填空题(本题共1小题，共6分)‎ ‎17．[2019·广州市毕业班测试](6分)一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体对活塞________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)气体________(填“吸热”或“放热”)．‎ 解析：取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，外界对气体做正功，由于气缸导热，缸内气体温度不变，气体内能不变．外界对气体做正功，气体对活塞做负功，根据热力学第一定律，可知W＋Q＝0，气体放热．‎ 答案：不变　做负功　放热 三、计算题(本题共3小题，30分)‎ ‎18．[2019·江苏卷](8分)如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．‎ 解析：A→B过程W1＝－p(VB－VA)‎ B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU 则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)‎ 代入数据得W＝1 500 J.‎ 答案：1 500 J ‎19.‎ 6‎ ‎[2019·包头市质检](10分)如图所示，足够长的绝热气缸放在光滑水平面上，用横截面积S＝‎0.2 m2‎的光滑绝热薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，与活塞连接的轻杆的另一端固定在墙上．外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，当气体温度T1＝300 K时，密闭气体的体积V1＝‎0.03 m3‎，现把气体温度缓慢升高到T2＝500 K．求：‎ ‎(1)缸内气体温度为T2时的体积V2；‎ ‎(2)气体温度升高的过程中，气体对外界所做的功W.‎ 解析：(1)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律有 ＝解得V2＝‎‎0.05 m3‎ ‎(2)气体对外界所做的功为W＝PoS(L2－L1)＝PoS·L2－PoSL1＝Po(V2－V1)‎ 解得W＝2 000 J 答案：(1)V2＝‎0.05 m3‎　(2)W＝2 000 J ‎20.‎ ‎[2019·甘肃河西五市联考](12分)一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成．活塞A、B用一长为‎4 L的刚性细杆连接，L＝‎0.5 m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动．A、B的截面积分别为SA＝‎40 cm2，SB＝‎20 cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为po＝1.0×105 Pa的大气．当气缸内气体温度为T1＝525 K时两活塞静止于如图所示的位置．‎ ‎(1)现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处？‎ ‎(2)若在此变化过程中气体共向外放热500 J，求气体的内能变化了多少？‎ 解析：(1)活塞向右缓慢移动过程中，气体发生等压变化 由盖—吕萨克定律有＝ 代入数值得T2＝300 K时活塞A恰好移到两筒连接处 ‎(2)活塞向右移动过程中，外界对气体做功 W＝po·‎3L(SA－SB)＝1×105×3×0.5×(4×10－3－2×10－3)J＝300 J ‎ 由热力学第一定律得 ΔU＝W＋Q＝300 J－500 J＝－200 J 即气体的内能减少200 J 答案：(1)300 K　(2)减少200 J 6‎