高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊第三章 熱力學(xué)定律綜合與測試隨堂練習(xí)題

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊第三章 熱力學(xué)定律綜合與測試隨堂練習(xí)題，共13頁。試卷主要包含了選擇題，非選擇題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第三章　熱力學(xué)定律本章達標檢測(滿分:100分;時間:45分鐘)一、選擇題(本題共8個小題,每小題6分,共48分。其中1~6小題只有一個選項正確,7~8小題有多個選項正確,全選對得6分,選對但不全得3分,選錯或不選得0分)1.根據(jù)熱力學(xué)定律,下列判斷正確的是(　　)A.我們可以把火爐散失到周圍環(huán)境中的能量全部收集到火爐中再次用來取暖B.冰可以熔化成水,水也可以結(jié)成冰,這個現(xiàn)象違背了熱力學(xué)第二定律C.制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣,而不引起其他變化D.利用其他手段,使低溫物體溫度更低,高溫物體的溫度更高2.(2020江蘇南京中華中學(xué)高二下段考)下列說法正確的是(　　)A.電能不可能全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能B.熱力學(xué)第二定律可表述為所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性C.因為能量守恒,所以能源危機是不可能的D.摩擦力做功的過程,必定有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3.(2020江蘇徐州一中高二下月考)某同學(xué)用導(dǎo)熱性能良好的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的空氣(視為理想氣體)封閉在汽缸內(nèi)(活塞與汽缸壁間的摩擦不計),待活塞靜止后,將小石子緩慢地加在活塞上,如圖所示。在此過程中,若大氣壓強與室內(nèi)的溫度均保持不變,下列說法正確的是(　　)A.由于汽缸導(dǎo)熱,故缸內(nèi)氣體的壓強保持不變B.缸內(nèi)氣體溫度不變,缸內(nèi)氣體對活塞的壓力保持不變C.外界對缸內(nèi)氣體做的功大小等于缸內(nèi)氣體向外界釋放的熱量D.外界對缸內(nèi)氣體做功,缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加4.(2020山東臨沂平邑一中高二下測試)“溫泉水滑洗凝脂,冬浴溫泉正當時”,在寒冷的冬天里泡一泡溫泉,不僅可以消除疲勞,還可擴張血管,促進血液循環(huán),加速人體新陳代謝。設(shè)水溫恒定,則溫泉中正在緩慢上升的氣泡(　　)A.壓強增大,體積減小,吸收熱量B.壓強增大,體積減小,放出熱量C.壓強減小,體積增大,吸收熱量D.壓強減小,體積增大,放出熱量5.某學(xué)生利用自行車內(nèi)胎、打氣筒、溫度傳感器以及計算機等裝置研究自行車內(nèi)胎打氣、打氣結(jié)束、突然拔掉氣門芯放氣與放氣后靜置一段時間的整個過程中內(nèi)能的變化情況,車胎內(nèi)氣體溫度隨時間變化的情況如圖所示?？色@取的信息是(　　)A.從開始打氣到打氣結(jié)束的過程中由于氣體對外做功,內(nèi)能迅速增大B.打氣結(jié)束到拔出氣門芯前由于氣體對外做功,其內(nèi)能緩慢減少C.拔掉氣門芯后,氣體沖出對外做功,其內(nèi)能急劇減少D.放氣后靜置一段時間由于再次對氣體做功,氣體內(nèi)能增大6.(2019河北張家口高二下月考改編)下列說法正確的是(　　)A.能量耗散和能量守恒是矛盾的B.熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體而不引起其他變化C.一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量,則分子的平均動能一定減少D.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行7.(2020重慶南開中學(xué)高三上質(zhì)檢節(jié)選)下列說法正確的是(　　)A.分子間距離增大,分子勢能一定減小B.一個熱力學(xué)系統(tǒng),如果從外界吸熱,內(nèi)能可能減少C.氣體溫度升高,體積一定增大D.熱機的效率總是小于100%8.(2020河南林州一中高二下調(diào)研)關(guān)于熱現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　)A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.物體速度增大,則組成物體的分子動能增大C.絕熱密閉容器中一定質(zhì)量氣體的體積增大,其內(nèi)能一定減少D.相同質(zhì)量的兩個物體,升高相同溫度,內(nèi)能增加一定相同二、非選擇題(共4小題,共52分)9.(10分)如圖所示為測量大氣壓強的實驗裝置,將一定質(zhì)量的氣體密封在燒瓶內(nèi),燒瓶通過細玻璃管與注射器和裝有水銀的U形管連接,最初豎直放置的U形管兩臂中的水銀柱等高,燒瓶中氣體體積為800 mL;現(xiàn)用注射器緩慢向燒瓶中注入200 mL的水,穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25 cm,不計玻璃管中氣體的體積,環(huán)境溫度不變。求:(1)此過程中外界對燒瓶內(nèi)的氣體　　　　(填“做正功”“做負功”或“不做功”),氣體　　　　(填“吸熱”或“放熱”)。 (2)大氣壓強p0(用“cmHg”作壓強單位)。          10.(2019廣西柳州高二下段考)(14分)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A→B,再從狀態(tài)B→C,最后從狀態(tài)C→A完成一次循環(huán),如圖所示。已知狀態(tài)A時氣體的溫度TA=900 K。(1)求氣體在狀態(tài)B時的溫度TB;(2)求氣體從狀態(tài)B→C的過程中,氣體對外做的功WBC;(3)已知氣體從狀態(tài)C→A的過程中,外界對氣體做的功WCA=3.6×105 J,試說明該過程中氣體是吸熱還是放熱,求吸收(或放出)了多少熱量QCA。           11.(2020四川瀘縣高三上期末)(14分)如圖所示,一汽缸水平放置,用一橫截面積為S、厚度不計的活塞在缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與缸底間的距離為L,在活塞右側(cè)L處有一對與汽缸內(nèi)壁固定連接的卡環(huán),缸內(nèi)氣體的溫度為T0,大氣壓強為p0,汽缸導(dǎo)熱性良好?，F(xiàn)將汽缸在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過90°,汽缸開口向下,活塞剛好與卡環(huán)接觸,重力加速度為g。不計汽缸與活塞間摩擦。(1)求活塞的質(zhì)量;(2)再將汽缸在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動180°,當汽缸開口向上時,對缸內(nèi)氣體緩慢加熱,直到當缸內(nèi)活塞再次恰好與卡環(huán)接觸,加熱過程中氣體內(nèi)能增加ΔU,求缸內(nèi)氣體的溫度和加熱過程中氣體吸收的熱量。           12.(2019陜西西安中學(xué)高三月考)(14分)如圖所示,圓柱形汽缸內(nèi)用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,汽缸的高度為l,缸體內(nèi)底面積為S,缸體重力為G。彈簧下端固定在桌面上,上端連接活塞,活塞所在的平面始終水平。當熱力學(xué)溫度為T0時,缸內(nèi)氣體高為0.5l,已知大氣壓強為p0,不計活塞質(zhì)量及活塞與缸體的摩擦?，F(xiàn)緩慢升溫至活塞剛要脫離汽缸。(1)求此時缸內(nèi)氣體的溫度;(2)求該過程缸內(nèi)氣體對汽缸所做的功;(3)若該過程缸內(nèi)氣體吸收熱量為Q,則缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加多少?  
答案全解全析1.D　根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,不能把散失的能量全部收集起來重新加以利用,A錯誤;冰熔化成水,水結(jié)成冰,沒有違背熱力學(xué)第二定律,故B錯誤;冰箱制冷過程壓縮機做功引起了其他變化,故C錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體,而不引起其他的變化,但通過一些手段是可以實現(xiàn)的,故D正確。2.B　電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A錯誤;熱力學(xué)第二定律可表述為所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性,故B正確;能量雖然守恒,但能源會逐步減少,故C錯誤;靜摩擦力做功,沒有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D錯誤。3.C　將小石子緩慢地加在活塞上,由平衡條件可知氣體對活塞的壓力變大,則氣體壓強變大,故A錯誤;汽缸導(dǎo)熱性能良好,過程緩慢,缸內(nèi)氣體溫度不變,故B錯誤;溫度不變時,理想氣體內(nèi)能不變,體積減小,外界對氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,外界對氣體做的功與氣體放出的熱量相等,故C正確,D錯誤。4.C　水溫恒定,溫泉中正在緩慢上升的氣泡,壓強減小,溫度不變,由理想氣體狀態(tài)方程=C可知,體積增大;溫度不變,故內(nèi)能不變,體積增大時,氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體吸收熱量,故C正確。5.C　從開始打氣到打氣結(jié)束的過程中外界對車胎內(nèi)氣體做功,故A錯誤;打氣結(jié)束到拔出氣門芯前由于傳熱車胎內(nèi)氣體溫度下降,故B錯誤;拔掉氣門芯后車胎內(nèi)氣體沖出對外界做功,氣體內(nèi)能急劇減少,故C正確;放氣后靜置一段時間由于傳熱車胎內(nèi)氣體溫度上升,故D錯誤。6.B　能量耗散的過程中能量向低品質(zhì)的內(nèi)能轉(zhuǎn)變,但是總的能量是守恒的,能量不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,所以能量耗散與能量守恒不矛盾,故A錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體而不引起其他變化,故B正確;一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量,若同時外界對氣體做功,則氣體的內(nèi)能不一定減小,溫度不一定降低,分子的平均動能不一定減少,故C錯誤;涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程具有方向性,滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)地進行,故D錯誤。7.BD　當分子間作用力表現(xiàn)為引力時,分子間距離增大,分子間作用力做負功,分子勢能增加,選項A錯誤;一個熱力學(xué)系統(tǒng),如果從外界吸熱的同時系統(tǒng)對外做功,則內(nèi)能可能減少,選項B正確;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C可知,氣體溫度升高,體積不一定增大,選項C錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱機的效率總是小于100%,選項D正確。8.AC　根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A正確;物體分子平均動能的標志是溫度,與宏觀速度無關(guān),故B錯誤;絕熱容器Q=0,氣體體積增大,氣體對外做功,W<0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,ΔU<0,內(nèi)能減少,故C正確;兩個物體質(zhì)量相同,升高相同溫度,吸收的熱量不一定相同,且分子勢能變化不確定,內(nèi)能增加不一定相同,故D錯誤。9.答案　(1)做正功　放熱(每空2分)　(2)75 cmHg解析　(1)氣體體積減小,外界對氣體做正功,溫度不變,氣體的內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律知,氣體放熱。(2)初狀態(tài):p1=p0,V1=800 mL(1分)注入水后:p2=p0+p,p=25 cmHg,V2=600 mL(2分)由玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p0=75 cmHg(3分)10.答案　(1)300 K　(2)2×105 J　(3)放熱　3.6×105 J解析　(1)A→B是等容變化,根據(jù)查理定律得=(3分)解得TB=TA=×900 K=300 K(1分)(2)B→C是等壓變化,且體積增大,所以氣體對外做功WBC=pBΔVBC=1×105×(3-1) J=2×105 J(5分)(3)C→A是等溫變化,由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),可知其內(nèi)能不變,即ΔU=0由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,可知外界對氣體做的功全部以熱量形式放出,故放熱QCA=WCA=3.6×105 J。(5分)11.答案　(1)　(2)T0　p0SL+ΔU解析　(1)設(shè)活塞的質(zhì)量為m,當汽缸開口向下時,缸內(nèi)氣體的壓強p1=p0-(2分)汽缸從水平轉(zhuǎn)到缸口向下,氣體發(fā)生等溫變化,則p0LS=p1×LS(2分)聯(lián)立解得活塞的質(zhì)量m=(1分)(2)設(shè)汽缸開口向上且活塞與卡環(huán)剛好要接觸時,缸內(nèi)氣體的溫度為T,缸內(nèi)氣體的壓強p2=p0+=p0(2分)氣體發(fā)生等容變化,則有=(2分)解得T=T0(1分)設(shè)汽缸剛轉(zhuǎn)到開口向上時,活塞離卡環(huán)的距離為d,則p0LS=p2(L-d)S(1分)解得d=L(1分)在給氣體加熱的過程中,氣體對外做功,W取負值W=-p2Sd=-p0SL(1分)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體吸收的熱量Q=ΔU-W=p0SL+ΔU(1分)12.答案　(1)2T0　(2)　(3)Q-解析　(1)緩慢升溫至活塞剛要脫離汽缸過程為等壓變化,故由蓋-呂薩克定律可得=(2分)解得此時缸內(nèi)氣體的溫度T=2T0(2分)(2)對汽缸列平衡方程G+p0S=pS(2分)該過程氣體對汽缸做功W=Fx=pS(l-0.5l)(2分)解得W=(1分)(3)由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W',W'=-W,氣體吸收的熱量為Q,故其內(nèi)能的增量ΔU=Q-。(5分)