人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第三章 熱力學定律章末測評驗收卷(三)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1章末測評驗收卷(三)(時間：75分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(共8個小題，每小題4分，共32分)1.(2021·遼寧大連市高二期中)下列說法中正確的是()A.自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的B.電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置C.電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實現(xiàn)的D.能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少〖答案〗C〖解析〗自然界的能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長久利用能源，并且可以減小由常規(guī)能源在使用中帶來的污染，節(jié)約能源對人類社會的發(fā)展有很大的意義，故A錯誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，故B錯誤；通過電場力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，故C正確；能量耗散是針對一個系統(tǒng)(或一個物體)而言，能量在自然界中是守恒的，故D錯誤。2.根據(jù)你學過的熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是()A.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機械能B.凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C.盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃D.第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以制造出來〖答案〗A〖解析〗機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293℃，只能無限接近－273.15℃，C錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤。3.一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100J，同時對外放熱40J，氣體內(nèi)能的增量ΔU為()A.60J B.－60JC.－140J D.140J〖答案〗C〖解析〗由熱力學第一定律得ΔU＝W＋Q＝－100J－40J＝－140J，故選項C正確。4.(2021·濟寧市月考)二氧化碳是導致“溫室效應”的主要原因之一，人類在采取節(jié)能減排措施的同時，也在研究控制溫室氣體的新方法，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術。在某次實驗中，將一定質(zhì)量的二氧化碳氣體封閉在一個可以自由壓縮的導熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減小為原來的一半，溫度逐漸降低。此過程中()A.封閉的二氧化碳氣體對外界做正功B.封閉的二氧化碳氣體壓強一定增大C.封閉的二氧化碳氣體分子的平均動能增大D.封閉的二氧化碳氣體一定從外界吸收熱量〖答案〗B〖解析〗氣體體積減為原來的一半，外界對氣體做正功，故A錯誤；海水壓強隨深度增加而增加，而容器內(nèi)外的壓強平衡，氣體壓強增大，故B正確；溫度降低，所以氣體分子的平均動能減小，故C錯誤；溫度降低，內(nèi)能減小，外界對氣體做正功，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，封閉氣體向外界放出熱量，故D錯誤。5.地面附近有一正在上升的空氣團。它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該氣團在此上升過程中(不計氣團內(nèi)分子間的勢能)()A.體積減小，溫度降低 B.體積減小，溫度不變C.體積增大，溫度降低 D.體積增大，溫度不變〖答案〗C〖解析〗隨著氣團上升，大氣壓強變小，外界對氣團壓力減小，氣團膨脹，體積變大，氣團對外做功，不考慮熱交換，根據(jù)熱力學第一定律，氣團的內(nèi)能減小，若不計分子勢能，則內(nèi)能減小體現(xiàn)為分子平均動能減小，宏觀表現(xiàn)為溫度降低。故C正確。6.(2020·天津卷，5)水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達到一定壓強后，關閉充氣口?？蹌影鈾C將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()A.壓強變大B.對外界做功C.對外界放熱D.分子平均動能變大〖答案〗B〖解析〗在水向外不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體體積增大，根據(jù)玻意耳定律可知，罐內(nèi)氣體的壓強減小，選項A錯誤；由于罐內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體吸熱，選項B正確，C錯誤；根據(jù)溫度是分子平均動能的標志可知，溫度不變，分子平均動能不變，選項D錯誤。7.如圖所示的p－V圖像中A→B→C→A表示一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程，1atm＝1.01×105Pa，則以下說法正確的是()A.氣體在A、B兩狀態(tài)時的溫度相等，由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體溫度保持不變B.由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界所做的功C.由狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，外界對氣體做了202J的功D.由狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，氣體吸收的熱量等于外界對氣體做的功〖答案〗C〖解析〗因為pAVA＝pBVB，所以氣體在A、B兩狀態(tài)時的溫度相等。由圖像可知，由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體溫度先升高后降低，A錯誤；因為氣體在A、B兩狀態(tài)時的溫度相等，所以內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，氣體從外界吸收的熱量等于氣體對外界所做的功，B錯誤；由狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，外界對氣體做的功為W＝pΔV＝1.01×105×(3－1)×10－3J＝202J，C正確；由狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，壓強增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，因為體積不變，所以氣體吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量，D錯誤。8.(2021·江蘇南通市一模)一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷A→B→D和A→C→D兩個變化過程，如圖所示。A→B→D過程，氣體對外做功為W1，與外界交換的熱量為Q1；A→C→D過程，氣體對外做功為W2，與外界交換的熱量為Q2。兩過程中()A.氣體吸熱，Q1＞Q2B.氣體吸熱，W1＝W2C.氣體放熱，Q1＝Q2D.氣體放熱，W1＞W(wǎng)2〖答案〗A〖解析〗p－V圖像中，圖線與橫軸所包圍的面積為氣體對外所做的功，所以W1＞W(wǎng)2，根據(jù)熱力學第一定律，由于兩過程的初末狀態(tài)pV乘積相同。由理想氣體狀態(tài)方程可得初末狀態(tài)溫度相同，則氣體內(nèi)能相同，故兩過程氣體吸熱，且Q1＞Q2。故選項A正確。二、多項選擇題(共4小題，每小題5分，共20分)9.關于熱現(xiàn)象和熱學定律，下列說法中哪些符合事實()A.布朗運動不是液體分子的熱運動，是小顆粒內(nèi)部分子運動所引起的懸浮小顆粒運動B.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功2.0×105J，若空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣內(nèi)能增加5×104JC.第一類永動機不能制成是因為它違背了能量守恒定律D.一定質(zhì)量的氣體，如果保持溫度不變，體積越小壓強越大〖答案〗BCD〖解析〗布朗運動是液體分子的熱運動引起的固體顆粒的運動，A錯誤；根據(jù)熱力學第一定律，B正確；第一類永動機違背了能量守恒定律，C正確；由氣體實驗定律知，D正確。10.關于熱力學定律，下列說法正確的是()A.為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳熱B.對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體〖答案〗AC〖解析〗改變內(nèi)能的方法有做功和傳熱兩種，所以為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，選項A正確；對物體做功的同時向外界放熱，則物體的內(nèi)能可能不變或減小，選項B錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，在對外界有影響的前提下，可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，選項C正確；在有外界做功的條件下，可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D錯誤。11.(2021·湛江市二十一中高二月考)如圖，一絕熱容器被隔板K隔成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定質(zhì)量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)。在此過程中()A.氣體對外界做功，內(nèi)能減少B.氣體不做功，內(nèi)能不變C.氣體壓強變小，溫度不變D.容器中的氣體在足夠長的時間內(nèi)，還能全部自動回到a部分〖答案〗BC〖解析〗絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有傳熱，Q＝0，稀薄氣體向真空擴散沒有做功，W＝0，由熱力學第一定律可知，氣體內(nèi)能不變，則溫度不變，稀薄氣體擴散，體積增大，壓強必然減小，故A錯誤，B、C正確；根據(jù)熱力學第二定律可知，氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故D錯誤。12.(2021·江蘇星海實驗中學高二期中)一定質(zhì)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圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O。下列判斷正確的是()A.氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B.氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C.在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功D.在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功〖答案〗ABD〖解析〗由圖示圖像可知，對角線ac的延長線過原點O，氣體沿直線ac從c到a的過程壓強與熱力學溫度成正比，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積不變，即a、c兩狀態(tài)體積相等，故A正確；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，由圖示圖像可知，氣體在狀態(tài)a時的溫度比在狀態(tài)c時的溫度高，因此氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，故B正確；由圖示圖像可知，從d到a過程氣體的壓強不變而溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體的體積增大，氣體對外界做功，W＜0，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，ΔU＞0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0，氣體從外界吸收熱量，且吸收的熱量大于氣體對外界做的功，故C錯誤；在過程bc中，等壓變化，溫度降低，內(nèi)能減小，ΔU＜0，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，bc過程中，外界對氣體做功Wbc＝pΔVbc＝CΔTbc，因為|Wda|＝|p′ΔVda|＝|CΔTda|，所以|Wbc|＝|Wda|，在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功，故D正確。三、計算題(共5小題，第13題8分，第14、15、16、17題各10分，共48分)13.利用燃料燃燒時產(chǎn)生的能量對外做功的機器叫熱機。熱機是依靠由某些熱力學過程組成的特定熱力學循環(huán)進行工作的。如圖所示的p－V圖表示的是某一熱機的循環(huán)圖。一定質(zhì)量的氣體(可看成理想氣體)由狀態(tài)2經(jīng)過狀態(tài)1至狀態(tài)4，氣體對外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態(tài)4經(jīng)狀態(tài)3回到狀態(tài)2，這一過程中外界對氣體做功200J。求：(1)2→1→4過程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少，變化量是多少；(2)4→3→2過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？〖答案〗(1)增加130J(2)放熱330J〖解析〗(1)2→1→4過程中，氣體對外界做功280J，則W1＝－280J，氣體吸收熱量410J，則Q1＝410J由熱力學第一定律有ΔU1＝W1＋Q1＝130J故在2→1→4的過程中氣體的內(nèi)能增加，增加量為130J。(2)4→3→2過程中氣體內(nèi)能的變化量為ΔU2＝－ΔU1＝－130J由題知，此過程中外界對氣體做功200J，則W2＝200J由熱力學第一定律有ΔU2＝W2＋Q2＝－130J解得Q2＝－330J故在4→3→2的過程中氣體放熱，放出的熱量為330J。14.(2021·江蘇南通市期末)如圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結構示意簡圖，現(xiàn)倒入熱水，封閉活塞a，其與液面間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，此時瓶內(nèi)氣體溫度為T1，壓強為p0，經(jīng)過一段時間溫度降為T2，忽略這一過程中氣體體積的變化。(1)求溫度降為T2時瓶內(nèi)氣體的壓強p；(2)封閉氣體溫度由T1降為T2過程中，其傳遞的熱量為Q，則氣體的內(nèi)能如何變化，求變化量的大小ΔU?！即鸢浮?1)eq\f(T2,T1)p0(2)內(nèi)能減少Q(mào)〖解析〗(1)由查理定律得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p,T2)解得p＝eq\f(T2,T1)p0。(2)溫度由T1下降到T2過程為等容過程，W＝0，溫度降低，內(nèi)能減少，由W＋Q＝ΔU得ΔU＝Q。15.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1開始，經(jīng)歷a、b、c、d四個變化過程又回到狀態(tài)1，已知氣體在狀態(tài)1時的壓強p1＝2×105Pa，在狀態(tài)4時溫度為T4＝600K，41和32的延長線均經(jīng)過原點O，其他參數(shù)如圖所示。(1)求氣體在狀態(tài)2時的壓強p2；(2)若氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3，求氣體對外界做的功?！即鸢浮?1)1×105Pa(2)－5×102J〖解析〗(1)由于41和32的延長線均經(jīng)過原點O，由eq\f(pV,T)＝C可知氣體在b、d過程均做等溫變化，因此T1＝T4＝600K，T2＝T3由圖可知p3＝p1，由1、3狀態(tài)得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V3,T3)1到2過程氣體做等容變化，有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)解得p2＝1×105Pa。(2)氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3過程中壓強不變，體積減小，氣體對外界做負功，設為W，有W＝－Fx＝－p1Sx＝－p1·ΔV其中ΔV＝2.5×10－3m3，所以W＝－5×102J。16.(2021·石首市一中高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能跟溫度成正比。在初始狀態(tài)A時，體積為V0，壓強為p0，溫度為T0，已知此時其內(nèi)能為U0。該理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)由一系列變化，最終還回到原來狀態(tài)A，其變化過程的p－T圖如圖所示，其中CA延長線過坐標原點，BA平行于p坐標軸。求：(1)從狀態(tài)B到狀態(tài)C的體積變化量；(2)從狀態(tài)B經(jīng)由狀態(tài)C，最終回到狀態(tài)A的過程中，氣體與外界交換的熱量是多少?！即鸢浮?1)eq\f(2V0,3)(2)2p0V0〖解析〗(1)由圖可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體溫度為T1＝T0為等溫變化過程，狀態(tài)B時氣體壓強為p1＝3p0，設體積為V1，由玻意耳定律有p0V0＝p1V1解得V1＝eq\f(V0,3)由圖可知，從狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體壓強為p2＝p1＝3p0為等壓變化過程，狀態(tài)C時氣體溫度為T2＝3T0，設體積為V2，由蓋－呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得V2＝V0從狀態(tài)B到狀態(tài)C的體積變化量ΔV＝V0－eq\f(V0,3)＝eq\f(2V0,3)。(2)從狀態(tài)B到狀態(tài)C