2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 第五章 能源與可持續(xù)發(fā)展章末檢測試卷 教科版選修3-3.doc

第四章 能量守恒與熱力學定律 第五章 能源與可持續(xù)發(fā)展章末檢測試卷(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1(多選)在下列現(xiàn)象中是通過做功使物體內(nèi)能改變的是()A用打氣筒給自行車打氣時，筒壁溫度升高B在陽光照射下，水的溫度升高C鐵錘錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高D夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)會變涼一些答案AC2某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成開箱時，密閉于汽缸內(nèi)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(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)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(nèi)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(nèi)能減小答案A解析氣體膨脹對外做正功，而缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，由熱力學第一定律知，其內(nèi)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3(多選)如圖2所示，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空現(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣下列說法正確的是()圖2A氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功E氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變答案ABD解析因為汽缸、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對外界做功根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體自發(fā)擴散前后，內(nèi)能不變，選項A正確，選項C錯誤；氣體被壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動能增大，選項B、D正確，E錯誤4柴油機使柴油燃料在它的汽缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，燃料的化學能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，高溫高壓的氣體推動活塞做功，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明柴油機越節(jié)能是否節(jié)能，是衡量機器性能好壞的重要指標，有經(jīng)驗的柴油機維修師傅，不用任何儀器，只是將手伸到柴油機排氣管附近，去感知一下尾氣的溫度，就能夠判斷出這臺柴油機是否節(jié)能，關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關(guān)系，你認為正確的是()A尾氣的溫度越高，柴油機越節(jié)能B尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能C尾氣的溫度高低與柴油機是否節(jié)能無關(guān)D以上說法均不正確答案B解析氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能，柴油機使柴油燃料在它的汽缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，是一個高溫熱源；而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫熱源根據(jù)能量守恒，這兩個熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機械能越多，尾氣的溫度就要越低5一木塊沿斜面向下滑，下列說法正確的是()A不管斜面是否光滑，下滑過程中重力對木塊做了功，它的內(nèi)能將增大B若斜面光滑且不計空氣阻力，木塊滑到斜面底部時，速度增大，內(nèi)能也將增大C若斜面粗糙，木塊在重力作用下雖速度增大，但它的內(nèi)能并不改變D若斜面粗糙，木塊的機械能減小，而它的內(nèi)能將增大答案D解析斜面光滑且不計空氣阻力時，木塊下滑過程中機械能守恒，內(nèi)能不變；斜面粗糙，木塊下滑時要克服摩擦力做功，故木塊的機械能減小，由能量守恒定律知它的內(nèi)能將增大，故D正確6如圖3所示，是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的p圖線，則在此過程中()圖3A氣體的內(nèi)能改變B氣體的體積增大C氣體向外界放熱D氣體對外界做功答案C解析由題圖可以看出，圖線延長線過原點，所以ABC的變化過程為等溫變化，內(nèi)能不變因為在此過程中，氣體體積是變小的，所以，外界對氣體做功，又因為氣體內(nèi)能不變，由熱力學第一定律可知，氣體向外界放熱7景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖4所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中()圖4A氣體溫度升高，壓強不變B氣體溫度升高，壓強變大C氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加D外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少答案B解析外界對氣體做正功，其內(nèi)能增加，溫度升高，分子熱運動加劇，體積變小，單位體積內(nèi)分子的密集程度增加，故其壓強變大正確選項為B.8(多選)電冰箱的制冷設(shè)備是用機械的方式制造人工低溫的裝置，壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，實現(xiàn)制冷作用，那么下列說法中正確的是()A打開冰箱門讓壓縮機一直工作，可使室內(nèi)溫度逐漸降低B在電冰箱的內(nèi)管道中，制冷劑迅速膨脹并吸收熱量C在電冰箱的外管道中，制冷劑被劇烈壓縮放出熱量D電冰箱的工作原理違背了熱力學第二定律答案BC解析電冰箱工作過程中，消耗電能的同時將部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故室內(nèi)溫度不可能降低，選項A錯誤；制冷劑在內(nèi)管道膨脹吸熱，在外管道被壓縮放熱，選項B、C正確；電冰箱的工作原理并不違背熱力學第二定律，選項D錯誤9如圖5所示，兩個相通的容器P、Q間裝有閥門K，P中充滿氣體，Q為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換打開閥門K后，P中的氣體進入Q中，最終達到平衡，則()圖5A氣體體積膨脹，內(nèi)能增加B氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C氣體分子勢能增加，壓強可能不變DQ中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中答案D解析氣體的膨脹過程沒有熱交換，可以判斷Q0；由于容器Q內(nèi)為真空，所以氣體是自由膨脹，雖然體積變大，但是氣體并不對外做功，即W0；根據(jù)熱力學第一定律UWQ，由以上可以判斷該過程U0，即氣體的內(nèi)能不變，顯然選項A、B錯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分子引力做負功，分子勢能增加，由此進一步推斷分子動能減小，溫度降低；體積變大、溫度降低，則氣體壓強變小，所以選項C錯誤宏觀中的熱現(xiàn)象都是不可逆的，所以D正確10(多選)如圖6所示，水平放置的密封汽缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲汽缸壁和隔板均絕熱初始時隔板靜止，左、右兩邊氣體溫度相等現(xiàn)給電熱絲提供一較弱電流，通電一段時間后切斷電源當缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比()圖6A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左、右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案BC解析當電熱絲通電后，右邊氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，左邊氣體內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，壓強增大，選項B、C正確，A錯誤右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲放出的熱量減去對左邊的氣體所做的功，選項D錯誤11(多選)一定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pT圖像如圖7所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是()圖7A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cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D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E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ABE解析由理想氣體狀態(tài)方程C得，pT，由題圖可知，VaVc，選項A正確；理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，而Ta>Tc，故氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；由熱力學第一定律UQW知，cd過程溫度不變，內(nèi)能不變，則QW，選項C錯誤；da過程溫度升高，即內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于氣體對外界做的功，選項D錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：C，即paVaCTa，pbVbCTb，pcVcCTc，pdVdCTd.設(shè)過程bc中壓強為p0pbpc，過程da中壓強為p0pdpa.由外界對氣體做功WpV知，過程bc中外界對氣體做的功Wbcp0(VbVc)C(TbTc)，過程da中氣體對外界做的功Wdap0(VaVd)C(TaTd)，TaTb，TcTd，故WbcWda，選項E正確12關(guān)于熱力學第二定律，下列表述正確的是()A不可能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體B不可能從單一熱源吸取熱量并把它全部用來做有用功C一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行D在任何的自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵一定增加答案C解析如果有外界的幫助，可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，也可以把熱量全部用來做有用功，A、B錯誤；任何自然的過程都沿無序性增大的方向進行，C正確；在任何自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，即總熵不變或增加，D錯誤二、填空題(本題共2小題，共10分)13(5分)在將空氣(可看成理想氣體)壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小_kJ，空氣_(填“吸收”或“放出”)的總熱量為_kJ.答案5放出29解析理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，故將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中并不改變空氣的內(nèi)能，只有潛入海底過程才改變內(nèi)能，所以兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小5kJ，由熱力學第一定律UWQ，知Q29kJ，故空氣放出的總熱量為29kJ.14(5分)在空氣中，空氣團豎直運動經(jīng)過各氣層的時間很短，因此，運動過程中空氣團與周圍空氣熱量交換極少，可看作絕熱過程潮濕空氣團在山的迎風坡上升時，水汽凝結(jié)成云雨，到山頂后變得干燥，然后沿著背風坡下降時升溫，氣象上稱這股干熱的氣流為焚風空氣團在山的迎風坡上升時溫度降低，原因是空氣團_(選填“對外放熱”或“對外做功”)；設(shè)空氣團的內(nèi)能U與溫度T滿足UCT(C為一常數(shù))，空氣團沿著背風坡下降過程中，外界對空氣團做的功為W，則此過程中空氣團升高的溫度T_.答案對外做功解析空氣團在山的迎風坡上升時溫度降低，空氣團內(nèi)能減小，又絕熱，根據(jù)熱力學第一定律可知空氣團對外做功；根據(jù)UCT得：UCT根據(jù)熱力學第一定律得：UWQQ0聯(lián)立解得T.三、計算題(本題共4小題，共42分)15(10分)汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量、壓強為p1.0105Pa、體積為V2.0m3的理想氣體，現(xiàn)使氣體保持壓強不變，體積緩慢壓縮至V1.0m3，此過程氣體向外界釋放了Q1.2105J的熱量，則：(1)壓縮過程外界對氣體做了多少功？(2)氣體內(nèi)能變化了多少？答案(1)1.0105J(2)減少了2104J解析(1)外界對氣體做功WFSpShpV解得W1.0105J(2)由熱力學第一定律得，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量UQW1.2105J1.0105J2104J.16(10分)如圖8所示，一長為L、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用一質(zhì)量為M的絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，開始時活塞固定在汽缸正中央，汽缸內(nèi)被封閉氣體壓強為p，外界大氣壓為p0(pp0)現(xiàn)釋放活塞，測得活塞被缸內(nèi)氣體推到缸口時的速度為v.求：圖8(1)此過程克服大氣壓力所做的功(2)活塞從釋放到將要離開缸口，缸內(nèi)氣體內(nèi)能改變了多少？答案(1)(2)減少了Mv2p0SL解析(1)設(shè)大氣作用在活塞上的壓力為F，則Fp0S則此過程大氣壓力所做的功WF故此過程克服大氣壓力所做的功為(2)設(shè)活塞離開汽缸時動能為Ek，則Ek根據(jù)能量守恒定律得：缸內(nèi)氣體內(nèi)能改變U即內(nèi)能減少了Mv2p0SL.17(10分)如圖9所示為一汽缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量氣體的pV圖線，當該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過程acb到達狀態(tài)b時，有335J熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126J求：圖9(1)若沿adb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沿曲線返回狀態(tài)a的過程中，外界對系統(tǒng)做功84J，則系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？答案(1)251J(2)放熱293J解析(1)由熱力學第一定律可得acb過程系統(tǒng)增加的內(nèi)能UWQ(126335) J209J，由adb過程有UWQ得QUW209(42)J251J，為正，即有251J的熱量傳入系統(tǒng)(2)由題意知系統(tǒng)由ba過程內(nèi)能的增量UU209J根據(jù)熱力學第一定律有QUW(20984) J293J負號說明系統(tǒng)放出熱量，傳遞的熱量為293J.18(12分)某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖10所示蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當鍋內(nèi)氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起假定在壓力閥被頂起時，停止加熱圖10(1)假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1J，并向外界釋放了2J的熱量鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(2)已知大氣壓強p隨海拔高度H的變化滿足pp0(1H)，其中常數(shù)>0.結(jié)合氣體實驗定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當壓力閥被頂起時鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同答案(1)減少3J(2)溫度隨著海拔高度的增加而降低解析(1)根據(jù)熱力學第一定律：UWQ，氣體對外做功，W1J；氣體向外放熱，熱量為負，Q2J.則有：UWQ3J，負號表示內(nèi)能減少鍋內(nèi)原有氣體內(nèi)能減少，減少了3J.(2)由pp0(1H)(其中>0)，隨著海拔高度的增加，大氣壓強減?。诲亙?nèi)氣體壓強p1pp0(1H)，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體壓強減?。桓鶕?jù)查理定律C可知，閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低