單元測評(四)熱力學(xué)定律(時間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．)1．下列實例說明做功轉(zhuǎn)變系統(tǒng)內(nèi)能的是()A．熱水袋取暖B．用雙手摩擦給手取暖C．把手放在火爐旁取暖D．用嘴對手呵氣給手取暖解析：雙手摩擦做功，使手的內(nèi)能增加，感到溫存；A、C、D都是通過熱傳遞來轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項B正確．答案：B2．有一個小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大．在小氣泡上升的過程中()A．由于氣泡克服重力做功，則它的內(nèi)能削減B．由于重力和浮力的合力對氣泡做功，則它的內(nèi)能增加C．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能增加D．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能削減解析：在小氣泡上升的過程中，重力和浮力的合力對氣泡做功，或者氣泡克服重力做功，它只能轉(zhuǎn)變氣泡的機(jī)械能，而不影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯；在上升的過程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對外界做功，使它的內(nèi)能削減，故C錯誤，D正確．答案：D3．熱力學(xué)定律表明自然界中進(jìn)行的熱現(xiàn)象的宏觀過程()A．有的只遵守?zé)崃W(xué)第肯定律B．有的只遵守?zé)崃W(xué)其次定律C．有的既不遵守?zé)崃W(xué)第肯定律，也不遵守?zé)崃W(xué)其次定律D．全部的都遵守?zé)崃W(xué)第一、其次定律解析：熱力學(xué)第一、其次定律是熱力學(xué)的基本定律對全部涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都成立．故選項D正確，A、B、C錯誤．答案：D4．(多選題)關(guān)于熱力學(xué)其次定律的理解，下列正確的是()A．宏觀與熱有關(guān)的自發(fā)的物理過程都是不行逆的B．全部熱過程都是從有序變?yōu)闊o序C．熵增加原理說明自然的物理過程具有方向性D．熱運動是一種最無序的運動，內(nèi)能是最無序運動所對應(yīng)的能量，因此機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，但不行能將內(nèi)能100%全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能且不能引起其他變化答案：ACD5．(多選題)下列關(guān)于熱機(jī)的說法中，正確的是()A．熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置B．熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置C．只要對內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行革新，它可以把燃料燃燒釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．即使沒有漏氣，也沒有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機(jī)也不行能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解析：由熱機(jī)的定義可知A正確，B錯誤．內(nèi)燃機(jī)工作時內(nèi)能的損失有多種途徑，所以內(nèi)燃機(jī)不行能把燃料燃燒釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D選項正確，C選項錯誤．答案：AD6．下列說法正確的是()A．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加B．其次類永動機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來的C．電流的能不行能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體解析：由ΔU＝W＋Q可知，A錯誤；其次類永動機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律，所以制造不出來，B正確；電流通過電阻做功電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯誤；在肯定條件下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤．答案：B7．(多選題)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必需對物體做功或向它傳遞熱量B．可以從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)楣．不行能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不行逆過程解析：內(nèi)能的轉(zhuǎn)變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，故A對；在引起其他變化的狀況下，可以從單一熱源吸取熱量，將其全部變?yōu)楣?，B對；在引起其他變化的狀況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，C錯；涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故D對．答案：ABD8．(多選題)下列宏觀過程能用熱力學(xué)其次定律解釋的是()A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻集中到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%解析：熱力學(xué)其次定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A不屬于熱現(xiàn)象，A錯；由熱力學(xué)其次定律可知B、C、D正確．答案：BCD9．關(guān)于物體內(nèi)能變化的說法，正確的是()A．肯定質(zhì)量的晶體在熔化過程中內(nèi)能保持不變B．肯定質(zhì)量的氣體在體積膨脹過程中內(nèi)能肯定增加C．肯定質(zhì)量的物體在熱膨脹過程中內(nèi)能不肯定增加D．肯定質(zhì)量的物體在體積保持不變的過程中，內(nèi)能肯定不變解析：晶體在熔化過程中要吸熱，卻沒有對外做功，故內(nèi)能增加，A錯誤．肯定質(zhì)量的氣體在膨脹過程中，可能吸熱，也可能不吸熱，還有可能放熱，但肯定對外做功，內(nèi)能不肯定增加，故B錯誤．物體熱膨脹肯定是吸取了熱量，對外做功不肯定小于吸取的熱量，內(nèi)能不肯定增加，C正確．物體體積不變，溫度可以轉(zhuǎn)變，內(nèi)能隨之變化，D錯誤．答案：C10．接受絕熱(即不交換熱量)的方式使肯定量的氣體由初態(tài)A變化至終態(tài)B.對于不同的絕熱方式，下面說法正確的是()A．對氣體所做的功不同B．對氣體所做的功相同C．對氣體不需做功，由于沒有熱的傳遞D．以上三種說法都不對解析：初態(tài)A和終態(tài)B的內(nèi)能的變化是相同的，而Q＝0，所以不管什么過程，對氣體所做的總功都是相同的．答案：B11．隔板將絕熱的氣缸分為A、B兩部分，A內(nèi)充有氣體，B內(nèi)為真空(如圖甲)．現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動布滿整個容器(如圖乙)，這個過程稱為氣體的自由膨脹．下列說法正確的是()甲乙A．自由膨脹過程中，氣體分子只作定向運動B．自由膨脹前后，氣體的壓強不變C．自由膨脹前后，氣體的溫度不變D．容器中的氣體在足夠長的時間內(nèi)，能全部自動回到A部分解析：自由膨脹時，氣體并不對外做功，絕熱容器又沒有做功過程，所以內(nèi)能不變，則氣體的溫度保持不變．答案：C12．如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一只靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動的膠塞．用打氣筒漸漸向筒內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增加到肯定程度，這時讀出溫度計示數(shù)．打開卡子，膠塞沖出容器后()A．溫度計示數(shù)變大，試驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能削減B．溫度計示數(shù)變大，試驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C．溫度計示數(shù)變小，試驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能削減D．溫度計示數(shù)變小，試驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加解析：依據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，對外做了多少功，就意味著轉(zhuǎn)化了多少能量．本例中由于是厚壁容器，打開卡子后，氣體快速膨脹，這樣的過程可以當(dāng)作絕熱過程，或者還沒有來得及進(jìn)行熱交換．由此推斷，轉(zhuǎn)化的應(yīng)是系統(tǒng)的內(nèi)能，即對外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能削減，溫度降低．選C.答案：C第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、計算題(本題有4小題，共52分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最終答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)如圖所示，絕熱隔板S把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，S與氣缸壁的接觸是光滑的．兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間相互作用可忽視不計．現(xiàn)通過電熱絲對氣體a緩慢加熱一段時間后，a、b各自達(dá)到新的平衡狀態(tài)．試分析a、b兩部分氣體與初狀態(tài)相比，體積、壓強、溫度、內(nèi)能各如何變化？答案：氣缸和隔板絕熱，電熱絲對氣體a加熱，a溫度上升，壓強增大，體積增大，內(nèi)能增大；(5分)a對b做功，b的體積減小，溫度上升，壓強增大，內(nèi)能增大．(5分)14．(12分)肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，在經(jīng)過等壓膨脹、等容降溫、等壓壓縮、等容升溫四個過程后回到初始狀態(tài)，它是吸熱還是放熱？解析：解法一：由于肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體的內(nèi)能是否變化打算于溫度是否發(fā)生了變化，所以經(jīng)過一個循環(huán)后回到初始狀態(tài)，內(nèi)能不變，即ΔU＝0.由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，它是吸熱還是放熱，取決于外界對它的做功狀況．以下對在每個過程中外界對氣體做功W的狀況逐個分析：等壓膨脹：氣體壓強為p1，體積增大了ΔV1，則W1＝－p1ΔV1；(2分)等容降溫：體積不變，所以W2＝0.(2分)等壓壓縮：氣體壓強為p2，體積減小了ΔV2，則W3＝p2ΔV2.(2分)等容升溫：體積不變，所以W4＝0.(2分)外界對氣體做的總功為W＝W1＋W2＋W3＋W4＝－p1ΔV1＋p2ΔV2(2分)由于p1>p2，ΔV1＝ΔV2，所以W<0，代入ΔU＝W＋Q得Q>0，即氣體吸熱．(2分)解法二：用圖線直觀地反應(yīng)氣體的狀態(tài)變化．對本題作p-V圖線如圖所示，氣體從A狀態(tài)經(jīng)過一個循環(huán)回到狀態(tài)A.由p-V圖線可以看出，在等溫膨脹過程A-B中，氣體對外做的功等于矩形ABFE的面積；在等壓壓縮過程C-D中，外界對氣體所做的功等于矩形CDEF的面積．整個循環(huán)氣體對外做的功等于矩形ABCD的面積．氣體內(nèi)能不變，對外做功，必定吸熱．而且氣體所吸取的熱量也等于矩形ABCD的面積．答案：見解析15．(14分)空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105J的功，同時空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？解析：選擇被壓縮的空氣為爭辯對象，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU＝W＋Q.(4分)由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，(4分)代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J．(4分)負(fù)號表示空氣向外界釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5×104J．(2分)答案：5×104J16．(16分)某同學(xué)為測量地表植物吸取太陽能的本事，做了如下試驗：用一面積為0.1m2的水盆盛6kg的水，經(jīng)太陽垂直照射15min，溫度上升5(1)每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少焦耳？(2)若綠色植物在光合作用下每吸取1kJ的太陽能可放出0.05L的氧氣，則每公頃綠地每秒可放出多少氧氣？(1公頃＝104解析：據(jù)水升溫吸取的熱量，便