新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理章末質(zhì)量評(píng)估三第三章熱力學(xué)定律粵教版選擇性必修第三冊(cè)

章末質(zhì)量評(píng)估(三)(時(shí)間：75分鐘分值：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共7小題，每小題4分，共28分．每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，選對(duì)得4分，錯(cuò)選、不選或多選不得分．)1．(2023·全國(guó)高三專題練習(xí))下列說法正確的是()A．運(yùn)送沙子的卡車停于水平地面，在緩慢卸沙過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體對(duì)外界放熱B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地被“吸”在皮膚上．其原因是當(dāng)火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，因而永遠(yuǎn)無法制成D．已知水的摩爾質(zhì)量為18g/mol，水的密度為1g/cm3，由以上數(shù)據(jù)可估算出1mol水分子的個(gè)數(shù)解析：在緩慢卸沙過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，分析知?dú)怏w的體積增大，對(duì)外做功，即W<0，溫度不變，即ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可得Q>0，胎內(nèi)氣體從外界吸熱，故A錯(cuò)誤；當(dāng)火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，根據(jù)查理定律eq\f(p,T)＝C分析知，氣體的壓強(qiáng)減小，這樣外界大氣壓大于火罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，從而使火罐緊緊地“吸”在皮膚上，故B正確；第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，故C錯(cuò)誤；依據(jù)阿伏伽德羅常量，可知1mol水分子的個(gè)數(shù)，不需要再計(jì)算，故D錯(cuò)誤．答案：B2．有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)殖戶經(jīng)常通過池塘中的氣泡判斷池塘內(nèi)的水質(zhì)．設(shè)在水下氣泡內(nèi)空氣(可視為理想氣體)的壓強(qiáng)等于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，當(dāng)水的溫度上下一致且保持不變時(shí)，氣泡緩慢上升的過程中，下列說法正確的是()A．氣泡對(duì)外做功，氣泡從外界吸熱B．外界對(duì)氣泡做功，氣泡向外放熱C．氣泡對(duì)外做功，氣泡向外放熱D．外界對(duì)氣泡做功，氣泡從外界吸熱解析：氣泡上升過程中，氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)減小，且溫度不變，根據(jù)p1V1＝p2V2可知，氣泡的體積變大，則氣體對(duì)外界做功；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，由于溫度不變，則ΔU＝0，其中W<0，所以Q>0，氣泡從外界吸熱．答案：A3．氣壓式升降椅通過氣缸上下運(yùn)動(dòng)來調(diào)節(jié)椅子升降，其簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圓柱形氣缸與椅面固定連接，柱狀氣缸桿與底座固定連接，可上下移動(dòng)的氣缸與氣缸桿之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體．設(shè)氣缸氣密性、導(dǎo)熱性良好，忽略摩擦力．氣體的壓強(qiáng)和體積倒數(shù)的關(guān)系如圖乙所示，升降椅無人坐時(shí)，氣體的狀態(tài)為A.某人緩慢坐在座椅上直到雙腳離開地面，氣體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)B.然后打開空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，經(jīng)過一段時(shí)間室內(nèi)溫度緩慢變化到設(shè)定溫度，穩(wěn)定后氣體狀態(tài)為C.最后人緩慢離開椅面，氣體最終達(dá)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)D.已知?dú)飧椎臋M截面積為S，重力加速度大小為g.下列說法正確的是()A．人的質(zhì)量可表示為eq\f(（p1＋p2）S,g)B．氣體在狀態(tài)A的溫度高于狀態(tài)D的溫度C．氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)D，氣體向外放出的熱量小于外界對(duì)氣體做的功D．氣體在狀態(tài)C比在狀態(tài)A時(shí)單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積容器壁的分子數(shù)少解析：升降椅無人坐時(shí)，氣體的狀態(tài)為A.某人緩慢坐在座椅上直到雙腳離開地面，氣體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)B.根據(jù)ΔpS＝mg，得m＝eq\f(（p2－p1）S,g)，故A錯(cuò)誤．根據(jù)p＝eq\f(1,V)cT，圖像與原點(diǎn)連線的斜率代表溫度的大小，所以氣體在狀態(tài)A的溫度高于狀態(tài)D的溫度，故B正確．氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)D，體積減小，溫度降低，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體向外放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功，故C錯(cuò)誤．狀態(tài)C體積小，溫度低，分子平均動(dòng)能小，但是壓強(qiáng)高，根據(jù)壓強(qiáng)微觀解釋可知，在狀態(tài)C比在狀態(tài)A時(shí)單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積容器壁的分子數(shù)多，故D錯(cuò)誤．答案：B4．如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個(gè)發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品．自熱米飯盒的蓋子上有一個(gè)透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是()A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對(duì)盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高解析：飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但是不是盒內(nèi)每一個(gè)氣體分子速率都增大了，故A錯(cuò)誤；飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，所以氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致飯盒爆炸，故B正確；在飯盒爆炸的瞬間，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，爆炸前氣體溫度升高，內(nèi)能增大，在飯盒爆炸的瞬間，氣體對(duì)外界做功，其內(nèi)能應(yīng)減小，盒內(nèi)氣體溫度急劇下降，故D錯(cuò)誤．答案：B5．(2023·全國(guó)高三專題練習(xí))體育課中，小明用打氣筒給籃球打氣，整個(gè)打氣過程緩慢進(jìn)行．每次打氣筒活塞都將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的一整筒空氣壓入籃球，無漏氣，氣體可視為理想氣體．設(shè)籃球的體積不變，氣體溫度不變，則下列說法正確的是()A．整個(gè)打氣過程中氣體的內(nèi)能增大B．整個(gè)打氣過程中氣體分子對(duì)籃球內(nèi)壁的平均撞擊力變大C．后一次與前一次推活塞過程比較，籃球內(nèi)氣體壓強(qiáng)的增加量相等D．后一次與前一次推活塞過程比較，壓入的氣體分子數(shù)少解析：在緩慢充氣過程中，氣體溫度保持不變，打氣筒內(nèi)的氣體全部壓入籃球內(nèi)，無漏氣，氣體可視為理想氣體，則整個(gè)打氣過程中氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；由于氣體的溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，則整個(gè)打氣過程中氣體分子對(duì)籃球內(nèi)壁的平均撞擊力不變，故B錯(cuò)誤；設(shè)籃球的容積為V0，打氣筒的容積為V，打第n次氣后籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為pn，打第n＋1次氣后籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為pn＋1，根據(jù)玻意耳定律可得pnV0＋p0V＝pn＋1V0，可得pn＋1－pn＝eq\f(V,V0)p0，即后一次與前一次推活塞過程比較，籃球內(nèi)氣體壓強(qiáng)的增加量相等，故C正確；每次壓入的氣體體積、溫度和壓強(qiáng)都相同，所以每次壓入的氣體分子數(shù)相同，故D錯(cuò)誤．答案：C6.如圖所示，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)能增加，壓強(qiáng)變大解析：克服繩與金屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增加，溫度升高．進(jìn)一步乙醚的溫度升高，直至沸騰，管塞會(huì)被沖開．管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增加，壓強(qiáng)變大．答案：D7．(2021·南寧二中月考)把水和酒精混合后，用蒸發(fā)的方式可以分開，然后液化可恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這說明()A．?dāng)U散現(xiàn)象沒有方向B．將水和酒精分開時(shí)，引起了其他變化，故擴(kuò)散具有方向性C．將水和酒精分開時(shí)，并沒有引起化學(xué)變化，故擴(kuò)散現(xiàn)象沒有方向性D．用本題的實(shí)驗(yàn)，無法說明擴(kuò)散現(xiàn)象是否具有方向性解析：擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，具有自發(fā)性，說明擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；酒精具有易揮發(fā)的特性，所以用蒸發(fā)的方式使酒精揮發(fā)，然后再液化成酒精，這個(gè)過程引起了其他變化，所以說擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性，故選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤．答案：B二、多項(xiàng)選擇題(本大題共3小題，每小題6分，共18分，每小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，全選對(duì)得6分，少選得3分，選錯(cuò)、多選或不選不得分．)8．若某個(gè)封閉的熱力學(xué)系統(tǒng)與外界之間熱傳遞良好，而外界的熱容量極大，這樣，在外界與系統(tǒng)交換熱量時(shí)，其內(nèi)部就只經(jīng)歷等溫的可逆變化，稱之為“恒退熱源”(如大量的冰水混合物、沸水、某溫度下的恒溫水浴等)；同時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)的壓縮或系統(tǒng)的膨脹又進(jìn)行得十分緩慢，這樣的系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程可認(rèn)為是可逆的等溫過程，現(xiàn)某封閉的熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，若該氣體經(jīng)歷了這樣的等溫過程，則下列說法中正確的是()A．膨脹過程中系統(tǒng)內(nèi)氣體內(nèi)能增大B．膨脹過程中系統(tǒng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大C．壓縮過程中外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能不變D．壓縮過程中，氣體分子與器壁碰撞的頻繁程度增大解析：由于氣體為理想氣體，其平均動(dòng)能和內(nèi)能只與溫度有關(guān)，膨脹和壓縮過程均為等溫變化，內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，溫度不變而體積增大，壓強(qiáng)一定減小，故B錯(cuò)誤；壓縮過程中氣體體積減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)增大，分子的平均速率不變，故與器壁碰撞的頻繁程度增大，故D正確．答案：CD9．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，最后變化到狀態(tài)A，其變化過程的p-T圖像如圖所示，AB的反向延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，BC平行于T軸，CA平行于p軸．已知該氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為4×10－3m3，在狀態(tài)C時(shí)的體積為6×10－3m3，則下列說法正確的是()A．從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小B．從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中外界對(duì)氣體做的功為200JC．從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中氣體從外界吸收的熱量為200JD．從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B和狀態(tài)C，最后又回到狀態(tài)A，在整個(gè)過程中氣體從外界吸收的熱量大于向外界放出的熱量解析：從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中氣體的溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，A正確．從狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，即對(duì)氣體做負(fù)功，氣體壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為4×10－3m3，在狀態(tài)C時(shí)的體積為6×10－3m3，則外界對(duì)氣體做的功為W＝－p(VC－VB)＝－200J，B錯(cuò)誤．由于狀態(tài)A與狀態(tài)C的溫度相同，所以該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中，內(nèi)能變化量ΔU＝0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W1，從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程氣體體積不變，則氣體不做功，則此過程外界對(duì)氣體做功為W1＝－200J．所以此過程中吸收的熱量Q1＝200J，C正確．從狀態(tài)C回到狀態(tài)A過程，氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，即ΔU＝0，氣體體積減小，則外界對(duì)氣體做功，即W2>0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q2－W2，則有Q2<0，即氣體對(duì)外界放熱，從圖像可得氣體對(duì)外做功時(shí)氣體的壓強(qiáng)小于外界對(duì)氣體做功時(shí)氣體的壓強(qiáng)，則W1<W2，Q1<|Q2|，在整個(gè)過程中氣體從外界吸收熱量小于向外界放出的熱量，D錯(cuò)誤．答案：AC10．中國(guó)制造的列車空氣彈簧實(shí)現(xiàn)了歐洲高端鐵路市場(chǎng)全覆蓋，空氣彈簧安裝在列車車廂底部，可以起到有效減震、提升列車運(yùn)行平穩(wěn)性的作用．空氣彈簧主要由活塞、氣缸及密封在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量氣體構(gòu)成．列車上下乘客及劇烈顛簸均會(huì)引起車廂震動(dòng)．上下乘客時(shí)氣缸內(nèi)氣體的體積變化較慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時(shí)氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換．若外界溫度恒定，氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，則()A．乘客上車造成氣體壓縮的過程中，空氣彈簧內(nèi)氣體對(duì)外界放熱B．乘客上車造成氣體壓縮的過程中，空氣彈簧內(nèi)氣體對(duì)外界做正功C．劇烈顛簸造成氣體壓縮的過程中，空氣彈簧內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D．劇烈顛簸造成氣體壓縮的過程中，空氣彈簧內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小解析：乘客上車造成氣體壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變，則空氣彈簧內(nèi)氣體對(duì)外界放熱，A正確，B錯(cuò)誤；劇烈顛簸造成氣體壓縮的過程中，氣體與外界來不及熱交換，外界對(duì)氣體做功，則空氣彈簧內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增大，C正確，D錯(cuò)誤．答案：AC三、非選擇題(本大題共5小題，共54分．)11．(8分)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的豎直氣缸內(nèi)，活塞可沿氣缸無摩擦地上下滑動(dòng)．開始時(shí)活塞靜止，取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的過程中，缸內(nèi)氣體內(nèi)能________(選填“增大”“減小”或“不變”)，氣體對(duì)活塞________(選填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，氣體________(選填“吸熱”或“放熱”)．解析：取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的過程中，外界對(duì)氣體做正功，由于氣缸導(dǎo)熱，缸內(nèi)氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變．外界對(duì)氣體做正功，氣體對(duì)活塞做負(fù)功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知W＋Q＝0，氣體放熱．答案：不變做負(fù)功放熱12．(10分)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示．圖中TA、VA和TD為已知量．(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________(選填“等溫”“等容”或“等壓”)過程．(2)從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能__________(選填“增大”“減小”或“不變”)．(3)從C到D的過程中，氣體對(duì)外________(選填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)________(選填“吸熱”或“放熱”)．(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD＝________．解析：(1)由題圖可知，從狀態(tài)A到B，氣體體積不變，故是等容變化．(2)從B到C溫度T不變，即分子平均動(dòng)能不變，對(duì)理想氣體即內(nèi)能不變．(3)從C到D氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，W>0，所以氣體對(duì)外做負(fù)功，同時(shí)溫度降低，說明內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知?dú)怏w放熱．(4)從D到A是等壓變化，由eq\f(VA,TA)＝eq\f(VD,TD)得VD＝eq\f(TD,TA)VA.答案：(1)等容(2)不變(3)做負(fù)功放熱(4)eq\f(TD,TA)VA13.(10分)如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓柱體氣缸豎直固定在水平地面上，氣缸開口向上，一面積為0.01m2的活塞密封了一定的空氣，在活塞的上方豎直固定一支架，在支架的O點(diǎn)通過細(xì)線系一質(zhì)量為m＝8kg的球，球心到O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)＝2m．活塞與支架的總質(zhì)量為M＝12kg，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10m/s2，大氣壓強(qiáng)p＝1.00×105Pa，氣缸和活塞都是絕熱的．現(xiàn)將細(xì)線拉直到水平，穩(wěn)定后由靜止釋放球，當(dāng)球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，活塞下降了h＝0.2m且恰好活塞的速度為零，此時(shí)細(xì)線中的拉力F＝252N．求球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中氣缸中的氣體增加的內(nèi)能ΔE.解析：設(shè)球在第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，根據(jù)牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v2,L).根據(jù)熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律可知，球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中氣缸中的氣體增加的內(nèi)能ΔE為ΔE＝pSh＋Mgh＋mg(L＋h)－eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立兩式，代入數(shù)值得ΔE＝228J.答案：228J14．(14分)(2022·廣東珠海第二中學(xué)高二階段練習(xí))一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)A→B、B→C、C→A三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)A，其p-V圖像如圖所示，已知狀態(tài)A的氣體溫度為TA＝200K.(1)求狀態(tài)B的氣體溫度；(2)在C→A過程中，外界對(duì)氣體做了多少功？(3)在A→B→C→A一個(gè)循環(huán)過程中，氣體從外界吸收的熱量是多