物理：第10章《热力学定律》测试（新人教版选修3-3）

物理：第10章《热力学定律》测试（新人教版选修3-3）

第 1 页 共 6 页 《热力学定律》单元达标测评 （90 分钟 100 分） 一.选择题：（每题 4 分，计 56 分） 1.把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤 然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明 （ ） A.做功可以升高物体的温度 B.做功可以改变物体的内能 C.做功一定可以增加物体的内能 D.做功可以增加物体的热量 2.下列关于永动机的说法中正确的是（ ） A.第一类永动机违反了能量守恒定律 B.第一类永动机违反了热力学第一定律 C.第二类永动机违反了能量守恒定律 D.第二类永动机违反了热力学第二定律 3.以下过程不可能发生的是（ ） A.对物体做功，同时物体放热，物体的温度不变 B.对物体做功，同时物体吸热，物体的温度不变 C.物体对外做功，同时放热，物体的内能不变 D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变 4.下面设想符合能量守恒定律的是（ ） A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器 B.做成一条船利用河水的能量逆水航行 C.通过太阳照射飞机使飞机起飞 D.不用任何燃料使河水升温 5.下列有关物体内能改变的判断中，正确的是（ ） A.外界对物体做功，物体的内能一定增加 B.外界和物体传递热量，物体的内能一定增加 C.物体对外界做功，物体的内能可能增加 D.物体向外放热，物体的内能可能增加 6.如图 10—1 所示容器中，A、B 各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面为空 气，大气压恒定。A、B 底部由带有阀门 K 的管道相连，整个装置与外界绝热。原先 A 中的 水面比 B 中高，打开阀门，使 A 中的水逐渐向 B 中流，最后达到平衡。在这个过程中（ ） A.大气压力对水做功，水的内能增加 B.水克服大气压力做功，水的内能减少 C.大气压力对水不做功，水的内能不变 D.大气压力对水不做功，水的内能增加 图 10-1 7.如图 10—2 所示，直立容器内部有被隔板隔开的 A、B 两部分气体，A 的密度小，B 的密度 较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程气体吸热 Q，气体内能增 量为ΔE，则（ ） A. ΔE=Q A K B A B 第 2 页 共 6 页 B. ΔE﹤Q C. ΔE﹥Q D.无法比较 图 10-2 8.一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是（ ） A.不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大 B.若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大 C.若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变 D.若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大 9.物体在水平面上运动，当它的速度由 9m/s 减小到 7m/s 的过程中，内能增量是某个定值， 如果物体继续运动，又产生相等内能增量，这时物体速度应是 （ ） A.5.66m/s B.4.12m/s C.5m/s D.3m/s 10.以下说法正确的是 （ ） A.电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明在 一定条件下热传导也可以由低温物体向高温 物体进行 B.内能可以转化为机械能 C.能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律 D.能量的耗能说明自然界的宏观过程有方向性 11.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体，若此气体的温度随其内能的增大而升高，则 （ ） A.将热量传给气体，其温度必升高 B.压缩气体，其温度必升 高 C.压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变 D.压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高 12.金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是 （ ） A.迅速向里推活塞 B. 迅速向外拉活塞 C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞 13.如图 10—3 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 图 10-3 14.如图 10—4 所示，A、B 两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B 球用同 一种特殊的材料制作，当温度稍微升高时，球的体积明显地增大，如果水和水银的初温及缓 慢升高后的末温都相同，且两球膨胀后体积也相等， 两球也不再上升，则（ ） A.A 球吸收的热量多 B.B 球吸收的热量多 C.A、B 二球吸收的热量一样多 D.不能确定吸收热量的多少 图 10-4 甲 乙 A B 水银水 第 3 页 共 6 页 二.填空题（每题 6 分，共 12 分） 15.一定质量的理想气体，在升温膨胀对外做功的过程中，分子的平均动能 ，气体的 内能 ，因而伴随着 过程。 16.某气体初态时有 100J 内能，膨胀过程中对外做功 30J，同时吸收了 20J 的热量，在这过程 中内能 （填增加或减少） J。 三.计算题（17、18 题各 10 分，19 题 12 分） 17.在一个横截面积 S=3×10-2m2 的圆筒内装有质量 m=0.6kg 的水，被太阳光垂直照射 t=2min 后，水温升高 1℃，设大气层的太阳能只有η=45%到达地面，不计容器的吸热和散热 损失，试估算太阳的全部辐射功率。（保留一位有效数字，设太阳与地球之间的平均距离 d=1.5×1011m，水的比热 c=4.2×103J/kg·℃） 18.某地的平均风速为 5m/s，已知空气密度是 1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成 半径为 12m 的圆面，如果这个风车能将此圆内 10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动 的发电机功率是多大？ 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答 案 第 4 页 共 6 页 19.一颗质量为 10g 的子弹以 200m/s 的速度射入放在光滑水平面上质量为 2 kg 的木块并穿 出；穿出木块时子弹的速度变为 40m/s，木块速度为 0.8m/s，设子弹在木块中所受的阻力不 变，在此过程中子弹和木块共获得多少内能？若这些内能有 30%被子弹吸收，则可以使子弹 升温多少度？子弹的比热容 1.3×102J/(kg·℃)。 《热力学定律》单元达标测评参考答案 1.解析：当快速下压活塞时，对空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，达到乙 醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来。故 B 正确。 答案：B 2.解析：本题考察的是对两类永动机的本质认识，显然 A、D 正确。 答案：AD 3.解析：本题考察的是对热力学第一定律ΔU=W+Q 的理解和应用，需要注意的是符号法则。 答案：BC 4.解析：利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性， 动能最终转化为内能，使转动停止，故 A 错；让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船 获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电 能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故 B、C 正确；设计水坝利用河 水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机叶片转化为水的内能、另外电能也可转化为 内能使水升温，故 D 正确。 答案：BCD 第 5 页 共 6 页 5.解析：本题考察的是对热力学第一定律ΔU=W+Q 的理解和应用，需要注意的是符号法则及 其物理意义。 答案：CD 6.解析：大气压对左面 A 的水做正功，而对 B 中水做负功；A 内水面下降，体积减小，与 B 内上升增加的体积相同，因此大气压对水做功的代数和为零；水的重心降低重力势能减小， 由能量守恒定律知水的内能增加。故选 D。 答案：D 7.解析：抽去隔板前 A、B 气体的整体重心在中线以下，抽去隔板待气体混合均匀后重心恰 好在中线上，所以系统的重力势能增大，由能量守恒定律，吸收的热量一部分增加气体内能， 一部分增加重力势能，所以 B 正确。 答案：B 8.解析：斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙， 木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块在机械能减小，由能量守恒定律它的内能将增大。D 正确。 答案：D 9.解析：设物体质量为 m,v1=9m/s,v2=7m/s 最终速度减为 v3，由能量守恒定律有： 2 2 2 2 1 2 2 3 1 1 1 1 2 2 2 2mv mv mv mv   代入数值得：v3= m/s=4.12m/s 故 B 正确。 答案：B 10.解析：热传导只能从高温到低温，A 不正确；由能量守恒定律可知，各种形式的能量之 间可以相互转化，并且总能量守恒，所以 B 正确，C 不正确；而能量的耗能正好说明自然界 的宏观过程有方向性，D 正确。 答案：BD 11.解析：由于气体的温度随其内能的增大而升高，所以内能增大温度必然升高；由热力学 第一定律ΔU=W+Q 知，当压缩气体，同时将热量传给气体，其内能增加，温度必升高，D 正 确；而 A、B只是考虑了或 W 或 Q 的一个方面而忽略了另一方面，故不正确。 答案：D 12.解析：只有迅速向里推活塞，对混合气体做功，才能使混合气体的内能迅速增加，温度 迅速升高到燃点。故 A 正确。 答案：A 13.解析：由于温度是分子平均动能的标志，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。 答案：B 14.解析：A、B 两球初末状态完全相同，故ΔU 相同；B 球膨胀对水银做的功大于 A 球膨胀 对水做的功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，所以 B 球吸收的热量大于 A 球吸收的热量，故 B 正确。 答案：B 15.解析：温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均动能增大；理想气体的 内能是由温度唯一决定，所以温度升高，内能增加；由热力学第一定律ΔU=W+Q，结合符号 法则及其物理意义，则气体要吸热。 答案：增大 增加 吸热 16.解析：由热力学第一定律ΔU=U2-U1=W+Q，结合符号法则及其物理意义有：W=-30J，Q=20J， 第 6 页 共 6 页 故ΔU=U2-U1= -10J，因而内能减小了 10J。 答案：减少 10 17.解析：设太阳的全部辐射功率为 P，则在两分钟内太阳向外辐射的能量 Q=Pt，则由题意 可知 24 Pt S cm td     所以 24 d cm tP S t    =4.4×1026W 18.解析：首先可以求出在时间 t 内作用于风车的气流质量为 m=πr2υtρ，这些气流的 动 能为 1 2 mυ2；转变的是能为 E= 1 2 mυ2 ×10％，故风车带动电动机功率为P= E t = 1 2 πr2ρ υ3×10％ 代入数据以后得 P=3.4kW 答案：3.4kW 19.解析：系统损失的机械能转化为系统增加的内能。 2 2 2 0 1 1 1= mv ( mv + Mv )2 2 2E 损 = 1 2 ×0.01×2002J－( 1 2 ×0.01×402J＋ 1 2 ×2×0.82J)=191.36J ∴被子弹吸 收的热量是 Q=ΔE 换×30％=cmΔt ∴ 2 E 30% 191.36 30%t= =cm 1.3 10 0.01      ℃ =44.16℃