2019-2020年人教版物理選修3-3章末綜合測(cè)評(píng)4熱力學(xué)定律2019-2020年人教版物理選修3-3章末綜合測(cè)評(píng)4熱力學(xué)定律2019-2020年人教版物理選修3-3章末綜合測(cè)評(píng)4熱力學(xué)定律章末綜合測(cè)評(píng)(四)熱力學(xué)定律(時(shí)間：90分鐘

分值：100分)一、選擇題

(本題包括

12小題，每題

4分，共

48分．第

1～7題為單項(xiàng)選擇，8～12題為多項(xiàng)選擇，每題有

3項(xiàng)吻合題目要求，選對(duì)

1個(gè)得

1分，選對(duì)

2個(gè)得

2分，選對(duì)

3個(gè)得

4分，每選錯(cuò)

1個(gè)扣

2分，最低得分為

0分)1．以下列圖，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞．用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動(dòng)，管塞會(huì)被沖開．管塞被沖開前()A．外界對(duì)管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．管內(nèi)氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大[戰(zhàn)勝繩與金屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度高升．經(jīng)過熱傳達(dá)，乙醚的內(nèi)能增大，溫度高升，直至沸騰；管塞會(huì)被沖開．管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大．選項(xiàng)D正確．]2．如圖為某種椅子與其起落部分的結(jié)構(gòu)表示圖，M、N兩筒間密閉了必然質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中()A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減少C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增加D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減少[M筒向下滑動(dòng)的過程中壓縮氣體，對(duì)氣體做功，又由于氣體不與外界發(fā)生熱交換，依照熱力學(xué)第必然律可知?dú)怏w的內(nèi)能增加，選項(xiàng)A正確．]3．以下列圖，兩個(gè)完好同樣的金屬球A和B，其中A球放在不導(dǎo)熱的水平面上，B球用不導(dǎo)熱的細(xì)線懸掛起來，現(xiàn)供給兩球同樣的熱量，它們的溫度分別高升了tA、tB，則()A．A＞tBB．tA＜tBtC．A＝tBD．A、tB無法比較tt[兩球受熱后體積都要增大，A球由于放在不導(dǎo)熱的水平面上，受熱膨脹后，重心高升，重力做負(fù)功，依照能量守恒定律可知，A球吸取的熱量一部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱膬?nèi)能，使溫度高升，另一部分需要戰(zhàn)勝重力做功，使重力勢(shì)能增加；關(guān)于B球，同樣要受熱膨脹，膨脹時(shí)重心下降，重力做正功，同樣由能量守恒定律可知，B球吸取的熱量和重力做的功都要轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱膬?nèi)能，從而使溫度高升，由以上解析可知，B球增加的內(nèi)能要比A球多，B球的溫度高升得多，所以有tA＜tB.]4．關(guān)于能量和能源，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．化石能源是干凈能源，水能是可再生能源B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量能夠被創(chuàng)立C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)變的過程中，誠(chéng)然能的總量其實(shí)不減少，但能量質(zhì)量降低了D[化石能源在燃燒時(shí)放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是干凈能源，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；能量是守恒的，但能量質(zhì)量會(huì)下降，故要節(jié)約能源，選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤，D正確．]以下列圖的兩端張口的U形管中，盛有同種液體，并用閥門K將液體隔成左、右兩部分，左邊液面比右邊液面高．現(xiàn)打開閥門K，從打開閥門的兩邊液面第一次平齊的過程中，液體向外放熱為Q，內(nèi)能變化量為U，動(dòng)能變化量為Ek；大氣對(duì)液體做功為W1，重力做功為W2，液體戰(zhàn)勝阻力做功為W3，由功能關(guān)系可得①W1＝0；②W2－W3＝Ek；③W2－W3＝Q＝U；④W3－Q＝U，其中，正確的選項(xiàng)是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③[由動(dòng)能定理可知W2－W3＋W1＝Ek，其中W1＝p·ΔV左－p·ΔV右＝0，可知①②正確．由熱力學(xué)第必然律U＝W＋Q得U＝W3－Q，可知④正確，③錯(cuò)誤．綜合以上解析可知B正確．]6．以下列圖，兩個(gè)相通的容器P、Q間裝有閥門K，P中充滿氣體，Q為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換．打開閥門K后，P中的氣體進(jìn)入Q中，最終達(dá)到平衡，則()A．氣體體積膨脹，內(nèi)能增加B．氣體分子勢(shì)能減少，內(nèi)能增加C．氣體分子勢(shì)能增加，壓強(qiáng)可能不變D．Q中氣體不能能自覺地全部退回到P中D[氣體的膨脹過程沒有熱交換，能夠判斷Q＝0；由于容器Q內(nèi)為真空，所以氣體是自由膨脹，誠(chéng)然體積變大，但是氣體其實(shí)不對(duì)外做功，即W＝0；依照熱力學(xué)第必然律U＝W＋Q，由以上能夠判斷該過程U＝0，即氣體的內(nèi)能不變，顯然選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于氣體分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以氣體體積變大時(shí)分子引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，由此進(jìn)一步推斷分子動(dòng)能減小，溫度降低；體積變大、溫度降低，則氣體壓強(qiáng)變小，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；宏觀中的熱現(xiàn)象都是不能逆的，所以D正確．]7．關(guān)于氣體的內(nèi)能，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．質(zhì)量和溫度都同樣的氣體，內(nèi)能必然同樣B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C．氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D．必然量的某種氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)[氣體的內(nèi)能在宏觀上由物質(zhì)的量、溫度和體積決定，質(zhì)量同樣的氣體，物質(zhì)的量不用然同樣，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若是理想氣體，不考慮分子勢(shì)能，其內(nèi)能由物質(zhì)的量和溫度共同來決定；若是必然質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能僅由溫度來決定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；氣體整體運(yùn)動(dòng)的速度對(duì)應(yīng)氣體的宏觀動(dòng)能，屬于機(jī)械能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改變內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳達(dá)，氣體被壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，但氣體吸、放熱情況不知，氣體內(nèi)能可能高升、不變或降低，應(yīng)選項(xiàng)C正確．]8.必然量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖象以下列圖，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)O.以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過程

da中氣體從外界吸取的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過程

bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程

da中氣體對(duì)外界做的功ABE

[由

ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)

O知，直線

Oca為一條等容線，氣體在

a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項(xiàng)

A正確；理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，故在狀態(tài)

a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；過程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第必然律知，氣體對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；過程da氣體內(nèi)能增大，從外界吸取的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，選pVpVpVpVdaabbccd項(xiàng)D錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：Ta＝Tb＝Tc＝Td＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.設(shè)過程bc中壓強(qiáng)為p0＝pb＝pc，過程da中壓強(qiáng)為p′0＝pd＝pa.由外界對(duì)氣體做功W＝p·ΔV知，過程bc中外界對(duì)氣體做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝p′0(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項(xiàng)E正確(此選項(xiàng)也可用消除法直接判斷更快捷)．]9．關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必定對(duì)物體做功或向它傳達(dá)熱量B．對(duì)某物體做功，必然會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C．能夠從單一熱源吸取熱量，使之完好變?yōu)楣．不能能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)質(zhì)宏觀過程是不能逆過程ACE[本題觀察熱力學(xué)定律，主要觀察考生對(duì)熱力學(xué)定律中內(nèi)能變化、做功關(guān)系及熱量變化之間的關(guān)系．選項(xiàng)A，內(nèi)能的改變能夠經(jīng)過做功或熱傳達(dá)進(jìn)行，故A正確；選項(xiàng)B，對(duì)某物體做功，物體的內(nèi)能不用然增加，B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C，在引起其他變化的情況下，能夠從單一熱源吸取熱量，將其全部變?yōu)楣?，C正確；選項(xiàng)D，在引起其他變化的情況下，能夠使熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)誤；選項(xiàng)E，涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都擁有方向性，故E正確．]10.以下列圖，a、b、c、d表示必然質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)c到b，氣體放熱C．從狀態(tài)a到d，氣體對(duì)外做功D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱E．從狀態(tài)b到a，氣體放熱BCD[從狀態(tài)d到c，溫度不變．理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對(duì)外做功，要保持內(nèi)能不變，必然要吸取熱量，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過程，同時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小，就必然要陪同放熱，應(yīng)選項(xiàng)

B正確；氣體從狀態(tài)

a到狀態(tài)

d是一個(gè)等壓、升溫的過程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，選項(xiàng)

C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個(gè)等容變化過程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化，沒有做功，氣體內(nèi)能的增大是由于氣體吸熱的結(jié)果．應(yīng)選項(xiàng)D正確，E錯(cuò)誤．]11．如圖是某研究小組為了研究“魚鰾的作用”所制作的裝置．詳盡制作方法以下：在大號(hào)“可樂瓶”中注入半瓶水，在一個(gè)小氣球中放入幾枚硬幣并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢(shì)能)，將其裝入“可樂瓶”中．經(jīng)過在水中放鹽改變水的密度后，賭氣球恰好懸浮于水中，并擰緊瓶蓋．設(shè)初始時(shí)瓶中氣體、水及外界大氣的溫度同樣．當(dāng)用手?jǐn)D壓“可樂瓶”的上半部分時(shí)，以下說法正確的是()A．迅速擠壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)變大B．迅速擠壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變C．迅速擠壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體體積不變D．緩慢擠壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變E．緩慢擠壓時(shí)，氣球下降A(chǔ)DE[迅速擠壓氣體時(shí)，外界對(duì)它做功，來不及熱傳達(dá)，由

W＋Q＝

U，內(nèi)能增大，溫度上升，體積變小，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變大，則

A項(xiàng)對(duì)，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)；緩慢擠壓時(shí)，溫度不變，體積變小，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變大，

D正確；對(duì)氣球來說，壓強(qiáng)也增大，溫度不變，體積必然減小，則重力

mg大于浮力ρgV，氣球下降，則

E項(xiàng)正確．]12．大體在1670年，英國(guó)賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”．以下列圖，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵，斜坡上端有一個(gè)小孔，斜面下有一個(gè)連接小孔直至底端的波折軌道，維爾金斯認(rèn)為：若是在斜坡底端放一個(gè)小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到小孔

P處時(shí)，它就要掉下，再沿著斜面下的波折軌道返回斜坡底端

Q，由于有速度而能夠?qū)ν庾龉?，爾后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔

P處又掉下．在今后的二百多年里，維爾金斯的永動(dòng)機(jī)居然煥然一新地出現(xiàn)過多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)變和守恒定律確定20年后，竟在德國(guó)獲取了專利權(quán)．關(guān)于維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”，正確的認(rèn)識(shí)應(yīng)該是()A．不吻合理論規(guī)律，必然不能能實(shí)現(xiàn)B．若是忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”必然能夠?qū)崿F(xiàn)C．若是忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強(qiáng)，則維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”能夠?qū)崿F(xiàn)D．違犯能量轉(zhuǎn)變和守恒定律，不能能實(shí)現(xiàn)E．“既要馬兒不吃草，又要馬兒跑”，是根本不能能存在的ADE[磁鐵吸引小球上升，要耗資磁鐵的磁場(chǎng)能，時(shí)間長(zhǎng)了磁鐵的磁性就會(huì)漸漸減弱，直至不能夠把小球吸引上去，該思想違犯了能量轉(zhuǎn)變和守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)．]二、非選擇題(本題共4小題，共52分)13．(12分)必然質(zhì)量的非理想氣體(分子間的作用力不能忽略)，從外界吸取了×105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了×5的功，則：610J氣體的內(nèi)能________(填“增加”或“減少”)，其變化量的大小為________J.(2)氣體的分子勢(shì)能________(填“增加”或“減少”)．(3)分子平均動(dòng)能如何變化？[解析](1)因氣體從外界吸取熱量，所以Q＝×105J氣體對(duì)外做功6×105J，則外界對(duì)氣體做功W＝－6×105J由熱力學(xué)第必然律U＝W＋Q，得U＝－6×105J＋×105J＝－×105J5所以物體內(nèi)能減少了×10J.(2)由于氣體對(duì)外做功，體積膨脹，分子間距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體的分子勢(shì)能增加了．(3)由于氣體內(nèi)能減少了，而分子勢(shì)能增加了，所以分子平均動(dòng)能必然減少了，且分子平均動(dòng)能的減少量必然大于分子勢(shì)能的增加量．[答案](1)減少×105(2)增加(3)見解析14．(12分)以下列圖，一長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平川面上，汽缸內(nèi)用一質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉了必然質(zhì)量的理想氣體，開始時(shí)活塞用銷釘固定在汽缸正中央，汽缸內(nèi)被封閉氣體壓強(qiáng)為p.外界大氣壓為p0(p>p0)．現(xiàn)釋放活塞，測(cè)得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時(shí)的速度為v0求：(1)此過程戰(zhàn)勝大氣壓力所做的功；(2)活塞從釋放到將要走開缸口，缸內(nèi)氣體內(nèi)能改變了多少？[解析](1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F，則：F＝p0S1依照功的計(jì)算式W＝Fl得：W＝2p0LS.12(2)設(shè)活塞走開汽缸時(shí)動(dòng)能為Ek，則：Ek＝2mv依照能量守恒定律得：U＝－121122mv－2p0LS＝－2(mv＋p0LS)12即內(nèi)能減少了2(mv＋p0LS)．1[答案](1)2p0LS12(2)內(nèi)能減少了2(mv＋p0LS)15．(12分)以下列圖，必然質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B，再等壓變化到狀態(tài)D.已知在狀態(tài)A時(shí)，氣體溫度tA＝327℃.(1)求氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度；(2)已知由狀態(tài)B→D的過程，氣體對(duì)外做功W，氣體與外界交換熱量Q，試比較W與Q的大小，并說明原因．[解析](1)氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)BpApB由查理定律TA＝TB可得pB1TB＝pATA＝2×(327＋273)K＝300K所以tB＝27℃.(2)由B→D的過程，氣體溫度高升，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第必然律U＝QW>0可得Q>W.[答案](1)27℃(2)Q>W原因見解析16．(16分)以下列圖，體積為V、內(nèi)壁圓滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為0、壓強(qiáng)為0的理想氣體．p0和T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度．已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U＝αT，α為正的常量；容器內(nèi)氣體的全部變化過程都是緩慢