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PAGEPAGE4。。內部文件,版權追溯內部文件,版權追溯內部文件,版權追溯階段驗收評估(四)熱力學定律(時間:50分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分,第1~5小題中只有一個選項符合題意,第6~8小題中有多個選項符合題意,全選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置,它主要由氣缸和活塞組成。開箱時,密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹,將箱蓋頂起,如圖1所示。在此過程中,若缸內氣體與外界無熱交換,忽略氣體分子間相互作用,則缸內氣體()圖1A.對外做正功,分子的平均動能減小B.對外做正功,內能增大C.對外做負功,分子的平均動能增大D.對外做負功,內能減小解析:選A氣體膨脹對外做正功,而缸內氣體與外界無熱交換,由熱力學第一定律知,其內能一定減小,溫度降低,故分子的平均動能減小,A正確,B、C、D錯誤。2.下列說法中正確的是()A.物體吸熱后溫度一定升高B.物體溫度升高,內能一定增加C.0℃的冰融化為0℃的水的過程中內能不變D.100℃的水變?yōu)?00℃的水汽的過程中內能增大解析:選D物體吸收熱量溫度不一定升高,A錯誤;物體溫度升高,分子平均動能增大,若分子勢能減小,物體的內能可能減小或不變,B錯誤;0℃的冰融化成0℃的水的過程中吸熱,內能增加,C錯誤;100℃的水變成100℃的水汽過程中吸熱,內能增大,D正確。3.給旱區(qū)送水的消防車停于水平面,在緩慢放水的過程中,若車胎不漏氣,胎內氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內氣體()A.從外界吸熱 B.對外界做負功C.分子平均動能減少 D.內能增加解析:選A把車胎內氣體看作理想氣體,由氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)=C可知,在T不變的情況下,若p減小,則V增大,故氣體對外做功,B錯。溫度不變,理想氣體分子的平均動能不變、內能不變,C、D錯。結合熱力學第一定律ΔU=W+Q,由于W為負值,Q>0即從外界吸熱,故A正確。4.如圖2所示,一定質量的理想氣體,從狀態(tài)A經絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A,則()圖2A.A→B過程氣體降溫B.B→C過程氣體內能增加,可能外界對氣體做了功C.C→A過程氣體吸熱D.全部過程氣體做功為零解析:選AA→B過程氣體絕熱膨脹,氣體對外界做功,其對應的內能必定減小,即氣體溫度降低,A正確;B→C過程氣體等容升壓,由eq\f(p,T)=恒量可知,氣體溫度升高,其對應的內能增加,因氣體體積不變,做功W=0,B錯誤;C→A過程氣體等溫壓縮,故內能變化為零,但外界對氣體做功,因此該過程中氣體放熱,C錯誤;A→B過程氣體對外做功,其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積,B→C過程氣體不做功,C→A過程外界對氣體做功,其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積,顯然全過程外界對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積,D錯誤。5.下列說法中正確的是()A.任何物體的內能就是組成該物體的所有分子熱運動動能的總和B.只要對內燃機不斷改進,就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能C.做功和熱傳遞在改變內能的方式上是不同的D.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進行解析:選C內能的改變有兩種方式:做功是不同形式的能間的轉化,熱傳遞是同種能間的轉移,故C項正確。內能是物體內所有分子熱運動動能和分子勢能之和,故A項錯。由熱力學第二定律可知,熱機的效率不可能達到100%,且一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是(1)若沿a→d→b過程系統(tǒng)對外做功42J,則有多少熱量傳入系統(tǒng)?(2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a時,外界對系統(tǒng)做功84J,系統(tǒng)是吸熱還是放熱?熱量傳遞是多少?解析:(1)ΔU=W+Q=(-126+335)J=209J。ΔU=W′+Q′,Q′=ΔU-W′=[209-(-42)]J=251J。(2)由a→b,ΔU=209J。從b→a,ΔU′=-ΔU=-209J。ΔU′=W+Q=84J+Q,Q=(-209-84)J=-293J,負號說明系統(tǒng)放出熱量。答案:(1)251J(2)放熱293J10.(18分)風能是一種環(huán)保型能源。我國風能儲量很大、分布面廣,新疆維吾爾自治區(qū)擁有得天獨厚的風能資源。新疆擁有達坂城、小草湖、塔城老風口、額爾齊斯河谷、羅布泊等九大風區(qū),可開發(fā)利用的風區(qū)總面積為15萬平方千米,可裝機容量總計在8000萬千瓦以上。目前我國風力發(fā)電總裝機容量已達2640MW。據勘測我國的風力資源至少有2.53×105MW,所以風力發(fā)電是很有前途的一種能源。如圖4所示,風力發(fā)電是將風的動能轉化為電能。圖4已知物體的動能與質量、速度的關系式為Ek=eq\f(1,2)mv2。設空氣的密度為ρ,水平風速為v,風力發(fā)電機每個葉片長為L,設通過葉片旋轉所圍成的圓面積內的所有風能轉化為電能的效率為η。求:(1)該風力發(fā)電機的發(fā)電功率P的數(shù)學表達式。(2)若某地平均風速v=10m/s,所有風力發(fā)電機的葉片長L=4m,空氣密度ρ=1.3kg/m3,效率η=25%,每天平均發(fā)電20h,則每天能獲得多少電能?解析:(1)葉片旋轉所形成的圓面積為S=πL2,t秒內流過該圓面積的風柱體的體積V=Svt=πL2vt,風柱體的動能Ek=eq\f(1,2)mv2=eq\f(1,2)ρπL2v3t,轉化成的電能E=ηEk=eq\f(1,2)ηρπL2v3t,發(fā)出的電功率P=eq\f(E,t)=eq\f(1,2)ηρπL2v3。(2)將已知數(shù)據代入可求得每天獲得的電能E=Pt=eq\f(1,2)×25%×1.3×3.14×42×103×20×3600J≈5.88×108J。答案:(1)P=eq\f(1,2)ηρπL2v3(2)5.88×108J11.(20分)如圖5所示,一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中,A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。圖5(1)該循環(huán)過程中,下列說法正確的是________。A.A→B過程中,外界對氣體做功B.B→C過程中,氣體分子的平均動能增大C.C→D過程中,單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D.D→A過程中,氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中,內能減小的過程是________(選填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量,在C→D過程中放出38kJ的熱量,則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ。(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1mol,氣體在A狀態(tài)時的體積為10L,在B狀態(tài)時壓強為A狀態(tài)時的eq\f(2,3)。求氣體在B狀態(tài)時單位體積內的分子數(shù)。(已知阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023mol-1,計算結果保留一位有效數(shù)字)解析:(1)A→B過程中,氣體溫度不變,內能不變,氣體體積變大,氣體對外界做功,選項A錯誤;B→C過程中,氣體對外界做功,氣體內能減少,溫度降低,分子平均動能減小,選項B錯誤;C→D過程中,氣體溫度不變,分子運動的劇烈程度不變,體積減小,單位體積內的分子個數(shù)增加,單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多,選項C正確;D→A過程中,外界對氣體做功,氣體內能增大,溫度升高,氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化,選項D錯誤。(2)A→B、C→D都是等溫過程,內能不變,B→C為絕熱膨脹,Q=0,由熱力學第一定律ΔU=W<0,內能減小,D→A為絕熱壓縮,同理內能增加,故選“B→C”。由熱力學第一定律:W+Q1+Q2=ΔUW=ΔU-Q1-Q2=0-63kJ-(-38kJ)=-25kJ即氣體完成一次循環(huán)對外做功25kJ。(3)A→B為等溫過程
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