人教版高中物理选修3-3第十章第一节测试题
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人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题(共15小题,其中1-8小题为单项选择题,9-15小题为多项选择题。
)1.下列说法中正确的是()A. 物体甲自发传递热量给物体乙,说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触,它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变,则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是()A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行,是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热,说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时,体积增大,熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功,气体内能减小B. 外界对胎内气体做功,气体内能增大C. 胎内气体对外界做功,内能减小D. 胎内气体对外界做功,内能增大4.根据分子运动论,物体分子之间距离为r0时,分子所受的斥力和引力相等,以下关于分子势能的说法正确的是()A. 当分子距离为r0时,分子具有最大势能;距离增大或减小时,势能都变小B. 当分子距离为r0时,分子具有最小势能;距离增大或减小时,势能都变大C. 分子距离越大,分子势能越大;分子距离越小,分子势能越小D. 分子距离越大,分子势能越小;分子距离越小,分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞,密封一定质量的理想气体,气缸固定不动,保持环境温度不变,现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离,则这一过程中()A. 外界对缸内气体做功,缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量,内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热,说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步,将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体,在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示,下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能,气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是()A. 温度是分子平均动能的宏观标志,所以两个物体只要温度相等,那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为:“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的,所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p -T图象如图所示,下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是()A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度,可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体,且瓶内压强高于外界压强,在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变.则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满气体,Q内为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则()A. 气体体积膨胀,内能不变B. 气体分子势能减少,内能增加C. 气体分子势能增加,压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变,气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力.a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则()A. 乙分子从a至b做加速运动,由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大,后减小,到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动,到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中,分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中,分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能增大B. 物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体,气体的温度为T。
达标测试(十三)(建议用时:45分钟)[业达标]1.下列说法正确的是( )A.外界对气体做功,气体的内能一定增大B.气体从外界吸收热量,气体的内能一定增大.气体温度越高,气体分子无规则运动的平均动能越大D.做功和热传递对改变物体的内能是等效的E.温度是气体分子无规则运动平均动能的标志【解析】物体内能的变与做功和热传递两个因素有关.外界对气体做功,同时物体有可能向外界放出热量,内能有可能不变甚至减小,故A错;同,气体从外界吸收热量,同时也有可能对外界做功,气体的内能不一定增大,故B错;而温度是物体分子热运动平均动能的标志,气体的温度越高,气体分子无规则运动的平均动能越大,故、D、E对.【答案】DE2.下列所述现象中属于利用热传导的方式传热的是 ( )A.冬天,用手去拿室外的铁块,手感到冷B.夏天,开空调后一段时间整个房间内温度降低.在地面上晒小麦D.冬天,用暖水袋暖手E.用金属柄的铁勺子舀沸腾的热水时烫手【解析】冬天,室外的铁块温度低,手温度高,用手拿铁块时,手上的热量直接通过热传导的方式传到铁块上.用暖水袋暖手,道同上.开空调后整个房间内温度降低,是空气通过对流的方式使热空气降温.晒小麦是依靠太阳热辐射吸收热量的,所以A、D、E正确.【答案】ADE3.(2016·长沙高二检测)关于温度、热量、内能,以下说法中不正确的是( )【导号:11200083】A.一个铁块的温度升高,其内能增大B.物体吸收热量,其温度一定升高.热量是热传递过程中物体内能变的量度D.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多E.温度总是从物体热的部分传递至冷的部分【解析】B选项中,物体吸收热量,温度不一定就升高,例如晶体熔、液体沸腾这些过程;D选项中热量是在热传递过程中传递能量的多少,是过程量,因此不能说物体含有热量;E选项中,在热传递的过程中,传递的是能量,不是温度,温度变是能量变的表象.【答案】BDE4.在外界不做功的情况下,物体的内能增加了50 J,下列说法中正确的是( )A.一定是物体放出了50 J的热量B.一定是物体吸收了50 J的热量.一定是物体分子动能增加了50 JD.物体的分子平均动能可能不变E.物体的分子势能可能增加了50 J【解析】在外界不做功的情况下,系统内能的改变等于传递的热量,内能增加,一定是吸收了相等能量的热量,故A错,B对;物体内能包括所有分子的动能和势能,内能由分子、分子平均动能、分子势能共同决定,所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J.物体的分子平均动能有可能不变,这时吸收的50 J热量全部用增加分子势能.【答案】BDE5.器壁透热的汽缸放在恒温环境中,如图1015所示.汽缸内封闭着一定量的气体,气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计.当缓慢推动活塞(忽略摩擦)Q向左运动的过程中,有下列说法:【导号:11200084】图1015①活塞对气体做功,气体的平均动能增加;②活塞对气体做功,气体的平均动能不变;③气体的单位体积内的分子增大,压强增大;④气体的单位体积内的分子增大,压强不变.⑤活塞对气体做功.气体的内能不变其中不正确的是( )A.①③B.①④.②③D.②④E.③⑤【解析】解决本题的关键是解缓慢推动活塞Q的物含义.推动活塞Q使活塞对气体做功,本气体的温度应升高,但是由于缓慢推动活塞,所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中,由于环境温度恒定,所以汽缸内气体的温度不变,气体的平均动能不变,忽略分子力时,气体的内能不变,①错误,②⑤正确.由于气体被压缩,气体单位体积内的分子增大,所以单位面积上汽缸受到气体分子的碰撞次增多,因此,气体的压强增大,③正确,④错误.【答案】ABD6.如图1016所示,瓶内装有少量的水,瓶口已塞紧,水上方空气中有水蒸气,用打气筒向瓶内打气,当塞子从瓶口跳出时,瓶内出现“白雾”,这一现象产生的原因可以用下面三句话解释:甲,水蒸气凝结成小水珠;乙,瓶内气体推动瓶塞做功,内能减小;丙,温度降低.三句话正确的顺序是________.(填序号)图1016【解析】根据题意,因果顺序的进程为空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液成小水珠即“白雾”,而瓶塞跳起是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致.【答案】乙丙甲7.如图1017所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则A球吸收的热量________B球吸收的热量.(填“大于”或“小于”或“等于”)【导号:11200085】图1017【解析】两球初、末态温度分别相同,初、末态体积也相同,所以内能增量相同,但水银中的B球膨胀时对外做功多,所以吸热较多.【答案】小于8.(2016·济南模拟)(1)远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步,出现了“钻木取火”等方法“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能,把________转为内能.(2)某同做了一个小实验:先把空的烧瓶放到冰箱冷冻,1小时后取出烧瓶,并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起,如图1018,这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________,温度__________,体积________.图1018【解析】(1)钻木取火是通过做功方式把机械能转为内能的.(2)将烧瓶放进热水中,烧瓶内的气体吸热膨胀.【答案】(1)做功机械能(2)热量升高增大[能力提升]9.(2016·上海高二检测)如图1019所示,A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法不正确的是( )图1019A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.A管内水银的重力势能大于B管的.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量D.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同E.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同【解析】大气压对水银槽内的水银做相同的功,因为玻璃管内吸进的水银一样多,所以水银槽内的液面下降相同的高度,A管重心高于B管,A管内水银重力势能大于B管的,故A管内水银的内能增量小于B管的,B、正确.【答案】ADE10.如图10110所示,活塞将汽缸分成甲、乙两气室,汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏气.用E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中的下列说法不正确的是( )【导号:11200087】图10110A.E甲不变,E乙减小B.E甲不变,E乙增大.E甲增大,E乙不变D.E甲增大,E乙减小E.甲中内能的增加量大于乙中内能的减少量【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程,内能的改变取决于做功的情况.对于甲室内的气体,在拉杆缓慢向外拉的过程中,活塞左移,压缩气体,外界对甲室气体做功,其内能应增大;对乙室内的气体,活塞左移,气体膨胀,气体对外界做功,内能应减小;外力做的正功应等于甲、乙内能变量的代和,故E正确.【答案】AB11.如图10111所示,绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,S与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体和b气体分子之间相互作用可忽略不计.现通过电热丝对气体缓慢加热一段时间后,、b各自达到新的平衡状态.试分析、b两部分气体与初状态相比,体积、压强、温度、内能各如何变?【导号:11200088】图10111【解析】汽缸和隔板绝热,电热丝对气体加热,温度升高,压强增大,体积增大,内能增大;对b做功,b的体积减小,温度升高,压强增大,内能增大.【答案】见解析12.某同想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量,他用一个横截面积S=32 d2的保温圆筒,筒内装有质量为=04 g的水,让太阳光垂直照射=3 ,水升高的温度Δ=22 ℃,已知水的比热容c=42×103J/(g·℃),地球半径为R=6 400 ,试求出太阳向地球表面辐射能量的功率.【解析】水吸收的能量:Q=cΔ=42×103×04×22 J=3 696 J太阳光在1 内垂直照射到S0=1 2面积上的功率:P=QS=3 69632×10-2×3×60W=64×102 W太阳辐射到地球表面上能量的功率:P′=P×πR2S=64×102×314×(6 400×103)2 W=82×1016 W【答案】82×1016 W。
高中物理学习材料桑水制作第十章热力学定律(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)1.下列说法正确的是( )A.机械能全部变成内能是不可能的B.第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从一种形式转化成另一种形式C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体D.从单一热库吸收的热量全部变成功是可能的2.关于系统内能的下列说法中正确的是( )A.物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能B.当一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化C.外界对系统做了多少功W,系统的内能就增加多少,即ΔU=WD.系统从外界吸收了多少热量Q,系统的内能就增加多少,即ΔU=Q3.一定量的气体膨胀对外做功100 J,同时对外放热40 J,气体内能的增量ΔU是( ) A.60 J B.-60 JC.-140 J D.140 J4.图1固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体,气体分子之间的相互作用力可以忽略.假设汽缸壁的导热性能很好,外界环境的温度保持不变.若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动,如图1所示,则在拉动活塞的过程中,关于汽缸内气体的下列结论,其中正确的是( )A.气体对外做功,气体内能减小B.气体对外做功,气体内能不变C.外界对气体做功,气体内能不变D.气体向外界放热,气体内能不变5.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )A.内能增大,放出热量 B.内能减小,吸收热量C.内能增大,对外界做功 D.内能减小,外界对其做功6.给旱区送水的消防车停于水平地面,在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体( )A.从外界吸热 B.对外界做负功C.分子平均动能减小 D.内能增加7.图2带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,b、c状态温度相同,如图2中V-T图线所示.设气体在状态b 和状态c的压强分别为p b和p c,在过程ab和ac中吸收热量分别为Q ab和Q ac,则( ) A.p b>p c,Q ab>Q ac B.p b>p c,Q ab<Q acC.p b<p c,Q ab>Q ac D.p b<p c,Q ab<Q ac8.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内).水银柱上升至图3所示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是( )图3A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同 D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同9.下列说法正确的是( )A.热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B.电流流过导体转化为内能,反过来,可将内能收集起来,再转化成相同大小的电流C.可以做成一种热机,由热源吸取一定的热量而对外做功D.冰可以熔化成水,水也可以结成冰,这个现象违背了热力学第二定律10.关于能源的利用,下列说法中正确的是( )A.由于我国煤和石油的储量十分丰富,所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要B.能源的利用过程,实质上是能的转化和传递过程C.现代人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能题号12345678910 答案二、填空题(本题共2小题,共20分)11.图4(8分)一定质量的理想气体沿图4中所示的过程(p代表气体的压强,V代表气体的体积),从A状态变化到B状态,在此过程中气体的内能________(填“增加”或“减小”),并________(填“吸收”或“放出”)热量.12.(12分)如图5是制冷机的工作原理图,试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程:(1)工作物质的内能________,是________的过程;(2)工作物质的内能________,是________的过程;(3)工作物质的内能________,是________的过程.电动机推动活塞压缩气态工作物质的过程(1)液态工作物质在蒸发管中变为气态的过程 气态工作物质在冷凝管中变为液态的过程(3) (2)图5三、计算题(本题共4小题,共40分)13.(8分)图6如图6所示,p-V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收热量420 J,同时膨胀对外做功300 J.当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时外界压缩气体做功200 J,求此过程气体吸收或放出的热量是多少焦?14.图7(12分)如图7所示,体积为V,内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体,p0和T0分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为U=αT,α为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;(2)在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q.15.(10分)一颗质量为10 g的子弹以200 m/s的速度射入放在光滑水平面上质量为2 kg的木块并穿出,穿出木块时子弹的速度变为40 m/s,木块速度为0.8 m/s,设子弹在木块中所受的阻力不变,在此过程中子弹和木块共获得多少内能?若这些内能有30%被子弹吸收,则可以使子弹升温多少度?[子弹的比热容c=1.3×102 J/(kg·℃)]16.(10分)能源问题是当前热门话题,传统的能源——煤和石油,一方面储量有限,有朝一日将要被开采完毕;另一方面,使用过程中也带来污染.寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向.利用潮汐发电即是一例.关于潮汐,古人说:“潮者,据朝来也;汐者,言夕至也.”图8表示的是利用潮汐发电的过程,左方为陆地和海湾,中间为大坝,其下有通道,水经通道可带动发电机.涨潮时,水进入海湾,待内外水面高度相同,堵住通道(图a),潮落至最低点时放水发电(图b).待内外水面高度相同,再堵住通道,直到下次涨潮至最高点,又放水发电(图c).设海湾面积为5×107 m2,高潮与低潮间高度差3 m,则一天内水流的平均功率为多少?(g取10 N/kg)图8第十章 热力学定律1.D [机械能可以完全转化为内能,摩擦生热就是个例子,A 错误.所谓的第二类永动机是违背热力学第二定律的机器,但不违背能量的转化与守恒定律,B 错误.采取其他措施可以把热量从低温物体传到高温物体,如空调机,通过做功将热量从低温物体传到高温物体,C 选项错误.热力学第二定律的表述是“不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.”例如,理想气体的等温膨胀.理想气体可以把吸收的热量全部用来做功,但是却产生了其他影响,即理想气体的体积膨胀了,D 选项正确.]2.A [在分子动理论中,我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能,A 对.物体的内能与机械能是两个不同的物理概念,两者没有什么关系,如物体的速度增加了,机械能可能增加,但如果物体的温度不变,物体的内能就可能不变,故B 错.只有当系统与外界绝热时,外界对系统做的功才等于系统内能的增量,同理,只有在单纯的热传递过程中,系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量),故C 、D 错.]3.C [由热力学第一定律得ΔU =W +Q =-100 J -40 J =-140 J .]4.B [用力F 缓慢拉活塞时,气体膨胀,对外做功,但由于汽缸的导热性很好,环境温度又不变,汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同,因而气体的内能不变,故B 选项正确.]5.D [本题考查热力学第一定律知识.对于瓶中的气体,温度降低而体积减小,可知其一定放出热量.因不计分子势能,所以温度降低,内能一定减小,A 、C 项错;气体体积减小,外界对气体做正功,所以D 项正确.]6.A [车胎内的气体的分子势能不计,气体只有动能,则当温度不变时,气体的内能不变,D 项错;洒水车质量逐渐减小,车胎内的气体的压强减小,由pV T=C 知,T 不变,p 减小,则V 增大,气体对外界做功,再由ΔU =W +Q 知,气体要从外界吸收热量,A 项对,B 项错;温度是气体分子平均动能的标志,则C 项错.]7.C [体积温度图象中,某点与坐标原点连线的斜率越大表示压强越小,根据热力学第一定律吸收的热量等于内能增量与对外做功之和,故C 项正确.]8.B [大气压对水银槽中水银做功相同,这些功一部分转化为水银的内能,一部分转化为水银的重力势能.A 中水银的重力势能大于B 中水银的重力势能,故B 中水银内能增量大于A 中水银,B 选项正确.]9.C [热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的,但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性,故A 错;功和内能的转化具有方向性,其逆过程是不可能自发实现的,故B 错;冰熔化成水,水结成冰,伴随着能量的转移,不是自发进行的,没有违背热力学第二定律.]10.BCD11.减小 放出解析 从A 到B ,气体的体积在减小,外界对气体做功,但温度却在降低,所以气体的内能减少,说明气体此过程放出热量,且放出的热量多于外界对气体做的功.12.(1)增加 做功 (2)减小 放热 (3)增加 吸热解析 在(1)中,压缩气体,对气体做功,内能增加;在(2)中,气体液化要放出热量,内能减小;在(3)中,是工作物质的汽化过程,要吸收热量,内能增加.13.放出的热量为320 J解析 一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时,从外界吸收的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1,气体内能增加,由热力学第一定律,气体内能增加量为ΔU =Q 1+W 1=420 J +(-300) J =120 J气体由状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时,气体内能将减少120 J ,而此过程中外界又压缩气体做了W 2=200 J 的功,因而气体必向外界放热,放出的热量为Q 2=ΔU -W 2=(-120) J -200 J =-320 J.14.(1)12V (2)12p 0V +αT 0 解析 本题考查查理定律、盖—吕萨克定律、热力学第一定律.(1)在缸内气体由压强p =1.2p 0下降到p 0的过程中,气体体积不变,温度由T =2.4T 0变为T 1,由查理定律得T 1T =p 0p①在气体温度由T 1变为T 0的过程中,体积由V 减小到V 1,气体压强不变,由盖—吕萨克定律得V V 1=T 1T 0② 由①②式得V 1=12V ③ (2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为W =p 0(V -V 1)④在这一过程中,气体内能的减少为ΔU =α(T 1-T 0)⑤由热力学第一定律得,汽缸内气体放出的热量为Q =W +ΔU ⑥由②③④⑤⑥式得Q =12p 0V +αT 0⑦ 15.44.16 ℃解析 此过程中系统得到的内能为ΔU =m 1v 22-m 1v 212-m 2v 222=191.36 J 子弹升高的温度为Δt ,有ηΔU =cm 1Δt 解得Δt =44.16 ℃16.1.0×108 W解析 每次涨潮时流进海湾的海水的重力为mg =ρVg =1.0×103×5×107×3×10 N =1.5×1012 N其重心的高度变化为h =1.5 m一天内海水两进两出,故水流功率为P =4mgh t =4×1.5×1012×1.524×3 600 W ≈1.0×108 W。
第十章过关检测(一)(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.下列说法正确的是()A.能量耗散说明能量在不断减少B.能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性C.热量不可能从低温物体传给高温物体D.根据热力学第二定律,在火力发电机中,燃气的内能全部转化为电能解析:能量耗散是指能量的可利用率越来越低,由于能量守恒,故能量不会减少,选项A错误;根据热力学定律可知,宏观自然过程自发进行有其方向性,能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性,选项B正确;根据热力学定律可知,能量转化和转移具有方向性,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,选项C错误;火力发电机发电时,能量转化的过程为化学能——内能——机械能——电能,因为内能——机械能的转化过程中会对外放出热量。
故燃气的内能必然不能全部变为电能,选项D错误。
答案:B2.如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的()A.温度升高,内能增加600 JB.温度升高,内能减少200 JC.温度降低,内能增加600 JD.温度降低,内能减少200 J解析:由ΔU=W+Q得ΔU=800 J+(-200 J)=600 J,一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关,ΔU>0说明温度升高,A正确。
答案:A3.下列说法正确的是()A.热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B.电流通过导体,电能转化为内能,反过来,可将内能收集起来,再转化成电能,形成与原来大小相同的电流C.可以制成一种热机,由热源吸取一定的热量而对外做功D.冰可以熔化成水,水也可以结成冰,这个现象违背了热力学第二定律解析:热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的,但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性,故A错误;功和内能的转化具有方向性,在不引起其他变化时其逆过程是不可能实现的,故B错误;冰熔化成水,水结成冰,伴随着能量的转移,不是自发进行的,没有违背热力学第二定律,D错误。
新课标人教版选修3-3综合复习测试卷注意事项:1本试题分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分第Ⅰ卷为选择题,48分; 第Ⅱ卷为非选择题,72分;全卷满分120分,考试时间为100分钟;2考生务必将班级、姓名、号写在相应的位置上第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题包括12个小题,每小题4分,共48分每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,选错或不选的不得分)1下列说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志 B.物体的体积增大时,分子势能一定增大.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D.利用阿伏伽德罗常和某种气体的密度,就一定可以求出该种气体的分子质量2.如图1所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F >0为斥力,F<0为引力,、b、c、d为轴上四个特定的位置,现把乙分子从处由静止释放,则()图1A .乙分子由到b 做加速运动,由b 到c 做减速运动B .乙分子由到c 做加速运动,到达c 时速度最大.乙分子由到c 的过程,动能先增后减D .乙分子由b 到d 的过程,两分子间的分子势能一直增加3.若以M 表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ为在标准状态下水蒸气的密度,A N 为阿伏加德罗常,、v分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关系式,正确的是:( )A .A V N m ρ=B .A M N v ρ= .AM m N = D .A V v N = 4.关于液体和固体,以下说法正确的是 ( )A .液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强B .液体分子同固体分子一样,也是密集在一起的.液体分子的热运动没有固定的平衡位置 D .液体的扩散比固体的扩散快5甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,已知甲、乙容器中气体的压强分别为 甲p 、 乙p ,且 甲p < 乙p ,则( )A .甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度B .甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能D .甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能6.如图2所示,两个相通的容器P 、Q 间装有阀门K ,P 中充满气体,Q 为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K 后,P 中的气体进入Q 中,最终达到平衡,则 ( )A.气体体积膨胀对外做功,内能减小,温度降低 B.气体对外做功,内能不变,温度不变 C.气体不做功,内能不变,温度不变,压强减小D. Q 中气体不可能自发地全部退回到P 中7恒温的水池中,有一气泡缓慢上升,在此过程中,气泡的体积会逐渐增大,不考虑气泡内气体分子势能的变,下列说法中正确的是 ( )A .气泡内的气体对外界做功B .气泡内的气体内能增加.气泡内的气体与外界没有热传递 D .气泡内气体分子的平均动能保持不变8.如图3所示,某同将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小 ( )A 从外界吸热B 内能增大向外界放热 D 内能减小9.一定质量的想气体,初始状态为p 、V 、T 。
热力学第二定律(建议用时:45分钟)[学业达标]1.第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是( )+A.违背能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转化为内能D.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化E.违背了热力学第二定律【解析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律,故A错.在引起其他变化的情况下,热量可由低温物体非自发地传递到高温物体,故B错.机械能可以全部转化为内能,故C错.【答案】ABC2.(2016·临汾高二检测)关于热力学定律和分子动理论,下列说法中不正确的是( ) A.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的C.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D.在分子力作用范围内,分子力总是随分子间距离的增大而减小E.温度升高时,物体中每个分子的运动速率都将增大【解析】由热力学第二定律可知,A错误,B、C正确,由分子间作用力与分子间距离的关系可知,D项错误;温度升高时,物体中分子平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,即并不是每个分子的运动速率都增大,故E项错误.【答案】ADE3.(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( )A.电动机是把电能全部转化为机械能的装置B.热机是将内能全部转化为机械能的装置C.随着技术不断发展,可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D.虽然不同形式的能量可以相互转化,但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用E.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递【解析】由于电阻的存在,电流通过电动机时一定发热,电能不能全部转化为机械能,A错误;根据热力学第二定律知,热机不可能将内能全部转化为机械能,B错误;C项说法违背热力学第二定律,因此错误,由于能量耗散,能源的可利用率降低,D 正确,在电流做功的情况下,热量可以从低温物体向高温物体传递,故E 正确.【答案】 ABC4.下列说法中不正确的是( )A .功可以完全转化为热量,而热量不可以完全转化为功B .热机必须是具有两个热库,才能实现热功转化C .热机的效率不可能大于1,但可能等于1D .热机的效率必定小于1E .随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车和热机的效率达到100%【解析】 本题要求全面领会开尔文表述的含义,同时注意语言逻辑性,开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功,但必然要产生其他变化,比如气体等温膨胀,气体内能完全转化为功,但气体体积增大了,A 错误;开尔文表述指出,热机不可能只有单一热库,但未必有两个热库,可能具有两个以上热库,B 错误;由η=Q 1-Q 2Q 1可知,只要Q 2≠0,η≠1,如果Q 2=0,则低温热库不存在,违背了开尔文表述,故C 错误,D 、E 正确.【答案】 ABC5.(2016·潍坊高二检测)我们绝不会看到:一个放在水平地面上的物体,靠降低温度,可以把内能自发地转化为动能,使这个物体运动起来.其原因的下列说法不正确的是( )A .这违背了能量守恒定律B .在任何条件下内能都不可能转化为机械能,只有机械能才会转化为内能C .机械能和内能的转化过程具有方向性,内能转化成机械能是有条件的D .机械能可全部转化为内能,而内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化E .以上说法均不正确【解析】 机械能和内能可以相互转化,但必须通过做功来实现.由热力学第二定律可知,内能不可能全部转化成机械能,同时不引起其他变化;无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A 的表述.【答案】 ABE6.下列说法中正确的是( )A .一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B .一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C .由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D .一切物理过程都不可能自发地进行E .功转变为热的实际宏观过程是不可逆的【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但可以自发地从高温物体传到低温物体;并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现,故A、C正确,B、D错误,一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的,则E正确.【答案】ACE7.如图1044所示,为电冰箱的工作原理示意图;压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环,在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是( ) 【导学号:11200095】图1044A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律E.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外,工作过程中所产生的其他一切影响,不论用任何的办法都不可能加以消除【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能的转化和守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,故C正确,D错误;再根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误,B正确,故选B、C、E.【答案】BCE8.(2016·青岛高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种,其一:不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化;其二:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.第一种表述方式可以用图1045甲来表示,根据你对第二种表述的理解,如果也用类似的示意图来表示,请你根据第二种表述完成示意图乙.【导学号:11200096】图1045【解析】由图甲可知,使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功,即引起其他变化;对于第二种方式,热机工作时,从高温物体吸收热量,只有一部分用来对外做功,转变为机械能,另一部分热量要排放给低温物体,其表述示意图如右图所示.[能力提升]9.下列说法正确的是( )A.机械能和内能的转化具有方向性B.电流的能不可全部转化为内能C.第二类永动机虽然不违背能量守恒定律,但它是制造不出来的D.在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能E.第二类永动机既不违背能量守恒定律,也不违反热力学第二定律【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,机械能可全部转化为内能,而内能不能全部转化为机械能,A、D正确;由电流热效应中的焦耳定律可知,电流的能可全部转化为内能,而内能不可能全部转化为电流的能,B错误;第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它违反热力学第二定律,是制造不出来的,C正确、E错误.【答案】ACD10.(2016·南京高二检测)关于热机和永动机,下列说法中正确的是( )A.效率为100%的热机是不可能制成的B.第二类永动机可以制成C.不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D.能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的E.能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的【解析】热机在工作过程中,必然向外排出热量,故热机效率小于100 %,故A对;由热力学第二定律可得C对,B错;内能要全部转化为机械能,必须借助外界的帮助,因而一定会引起其他变化,故D错,E对.【答案】ACE11.(2016·青岛模拟)有以下说法:A.气体的温度越高,分子的平均动能越大B.即使气体的温度很高,仍有一些分子的运动速度是非常小的C.对物体做功不可能使物体的温度升高D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关E.一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室.甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如图1046所示,提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T图1046F .空调机作为制冷机使用时,使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G .对于一定量的气体,当其温度降低时,速率大的分子数目减小,速率小的分子数目增加H .从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是________.【导学号:11200097】【答案】 ABEG12.(2016·石家庄高二检测)制冷机是一种利用工作物质,使热量从低温物体传到高温物体的装置,通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态.夏天,将房间一台正在工作的电冰箱的门打开,这是否可以降低室内的平均温度?为什么?【解析】 不会降低室内的平均温度.若将一台正在工作的电冰箱的门打开,尽管可以不断向室内释放冷气,但同时冰箱的箱体也向室内散热,就整个房间来说,由于外界通过导线不断有能量输入,室内的温度会不断升高.【答案】 见解析13.一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ,每小时耗(柴)油14 kg ,请计算发动机的效率.(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)【导学号:11200098】【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义,先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量,然后再求效率.发动机每小时做的功W =Pt =66 150 W×3 600 s=2.38×108 J完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总=4.3×107 J/kg×14 kg=6.02×108 J有用功的能量Q 有=W =2.38×108 J 所以η=Q 有Q 总=2.38×108 J 6.02×108 J×100%=39.5% 发动机的效率是39.5%.【答案】 39.5%。
人教版高中物理选修3-3第十章同步练习+测试汇总人教版高中物理选修3-3第十章第一节练习1.(江苏省启东中学高二下学期期末)如图所示,瓶内装有少量的水,瓶口已塞紧,水上方空气中有水蒸气,用打气筒向瓶内打气,当塞子从瓶口跳出时,瓶内出现“白雾”,这一现象产生的原因可以用下面三句话解释:甲,水蒸气凝结成小水珠;乙,瓶内气体推动瓶塞做功,内能减小;丙,温度降低。
三句话正确的顺序是(B)A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲C.丙、甲、乙D.乙、甲、丙解析:根据题意因果顺序的进程为:空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”,而瓶塞跳起的原因是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致。
2.(江西省南昌二中高二下学期检测)如图所示,带有活塞的气缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)。
将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于气缸中,热敏电阻与气缸外的欧姆表连接,气缸和活塞均具有良好的绝热性能。
下列说法正确的是(D)A.若拉动活塞使气缸内气体体积增大,需加一定的拉力,说明气体分子间有引力B.若拉动活塞使气缸内气体体积增大,则欧姆表读数将变小C.若发现欧姆表读数变大,则气缸内气体内能一定增大D.若发现欧姆表读数变大,则气缸内气体内能一定减小解析:气体分子间的距离已经超过分子间作用力所研究的范围,所以不能说明分子间有引力,故A错误;若拉动活塞使气缸内气体体积增大,气体对外做功,内能减小,温度降低,电阻增大,则欧姆表示数将变大,故B错误;发现欧姆表读数变大时,热敏电阻变大,说明温度降低,则气体内能减小,故C错误,D正确。
3.(河北省张家口市一中高二上学期期中)如图,一绝热容器被隔板K隔开成a,b两部分。
已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空。
抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态。
在此过程中(B)A.气体对外界做功,内能减少B.气体不做功,内能不变C.气体压强变小,温度降低D.外界对气体做功,内能增加解析:因b内为真空,抽开隔板K后,a内气体对外界不做功,且内能不变,故选项A错误,选项B正确;稀薄气体可看作理想气体,其内能只与温度有关,气体的内能不变,温度也不变,由p1V1=p1V2和V1<V2知p1>p2,即气体压强变小,故选项C、D错误。
高中同步测试卷(十)期末测试卷(时间:90分钟,满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.)1.给旱区送水的消防车停于水平面,在缓慢放水的过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体( )A.从外界吸热B.对外界做负功C.分子平均动能减少D.内能增加2.将一枚硬币轻轻地平放在水面上,可以不下沉,此时与硬币重力相平衡的力是( ) A.水膜的弹力B.水的表面张力C.水的浮力和表面张力的合力D.水的浮力和空气的浮力的合力3.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑,在这个过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转化为内能,总能量逐渐减小D.机械能逐渐转化为内能,总能量不变4.下列说法中正确的是( )A.温度升高,物体的动能增大B.气体的体积增大时,分子势能一定增大C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D.已知阿伏加德罗常数和某种气体的密度,就一定可以求出该种气体的分子质量5.关于饱和汽及饱和汽压的正确结论是( )A.密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,蒸汽的压强一定会减小B.对于同一种液体,饱和汽压随温度升高而增大C.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D.相同温度下,各种液体的饱和汽压都相同6.下列关于湿度的说法中正确的是( )A.绝对湿度大,相对湿度一定大B.相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水蒸气已达饱和状态C.相同温度下绝对湿度越大,表明空气中水蒸气越接近饱和D.露水总是出现在夜间和清晨,是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化的缘故7.下列说法中正确的是( )A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变8.如图所示,ABCD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板.AB和CD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置转90°后,电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好).关于圆板,下列说法正确的是( )A.圆板是非晶体B.圆板是多晶体C.圆板是单晶体D.圆板沿各个方向导电性能不同9.给一定质量、温度为0 ℃的水加热,在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中,水的体积随着温度升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”.某研究小组通过查阅资料知道:水分子之间存在一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在相互作用的势能.在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的.关于这个问题的下列说法中正确的是( ) A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功10.下列四幅图的有关说法中,正确的是( )A.分子间距离为r0时,分子间不存在引力和斥力B.估测油酸分子直径大小d时,可把油酸分子简化为球形处理C.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性D.猛推活塞,密闭的气体温度升高,压强变大,气体对外界做正功11.如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度较大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程气体吸热Q,气体内能增量为ΔE,则( )A.ΔE=Q B.ΔE<QC.ΔE>Q D.无法比较12.如图所示,一端开口的圆筒中插入光滑活塞,密闭住一段理想气体,其状态参量为p0、V0、T0,在与外界无热交换的情况下,先压缩气体到p1、V1、T1状态,再让气体膨胀到p2、V2、T2状态,若V1<V0<V2,则( )A.T1>T0>T2B.T1=T0=T2C.T1<T0<T2D.无法判断题号123456789101112答案明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)13.(10分)(1)远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步,出现了“钻木取火”等方法.“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能,把________转变成内能.(2)某同学做了一个小实验:先把空的烧瓶放入冰箱冷冻,一小时后取出烧瓶,并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________,温度________,体积________.14.(10分)已知汞的摩尔质量为M=200.5×10-3kg/mol,密度为ρ=13.6×103kg/m3,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023mol-1.求:(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可);(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字);(3)体积为1 cm3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字).15.(10分)如图所示,一定质量的理想气体,从状态A等容变化到状态B,再等压变化到状态D.已知在状态A时,气体温度t A=327 °C.(1)求气体在状态B 时的温度;(2)已知由状态B →D 的过程,气体对外做功W ,气体与外界交换热量Q ,试比较W 与Q 的大小,并说明原因.16.(10分)如图所示,两个截面积均为S 的圆柱形容器,左右两边容器高均为H ,右边容器上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的轻活塞(重力不计),两容器由装有阀门的极细管道(体积忽略不计)相连通.开始时阀门关闭,左边容器中装有热力学温度为T 0的理想气体,平衡时活塞到容器底的距离为H ,右边容器内为真空.现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统达到平衡,此时被封闭气体的热力学温度为T ,且T >T 0.求此过程中外界对气体所做的功.(已知大气压强为p 0)参考答案与解析1.[导学号:65430147] 解析:选A.把车胎内气体看做理想气体,由气体状态方程pV T=C 可知,在T 不变的情况下,若p 减小,则V 增大,故气体对外界做功,B 错.温度不变,理想气体分子的平均动能不变、内能不变,C 、D 错.结合热力学第一定律ΔU =W +Q ,由于W 为负值,Q >0即从外界吸热,故A 正确.2.[导学号:65430148] 解析:选A.水的表面张力是液面之间的相互作用,不是液面对硬币的作用;硬币并未进入水中,所以不存在浮力的问题.所以A 正确.3.[导学号:65430149] 解析:选D.汽车沿斜坡匀速下滑的过程中,动能不变,重力势能减小,故机械能减小,但减小的重力势能没有转化为动能而是转化为内能,而总能量是守恒的,故A、B、C错误,D正确.4.[导学号:65430150] 解析:选C.温度升高,物体分子平均动能增大,温度的高低与物体的动能无关,A错误;气体的体积增大时,如果表现为引力,则引力做负功,分子势能增大,如果表现为斥力,则斥力做正功,分子势能减小,B错误;分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,C正确;已知阿伏加德罗常数和某种气体的密度,只能求出标准气压下气体的分子质量,D错误.5.[导学号:65430151] 解析:选B.饱和汽处在动态平衡中,当温度或体积变化时,只要有足够的液体它还会达到平衡的,即其饱和压强只与液体种类和温度有关,所以饱和汽不符合理想气体的状态方程,B对.6.[导学号:65430152] 解析:选BCD.相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值,所以A错,B、C对;当绝对湿度不变的情况下,温度降低,饱和汽压降低,所以相对湿度变大,当达到饱和以后,随着温度的继续降低,水蒸气将液化为水,即露水,若此时温度低于零摄氏度,则为霜.所以D对.7.[导学号:65430153] 解析:选B.温度是分子平均动能的标志,所以物体温度升高,其分子的平均动能增大;而物体的内能是物体中所有分子的分子动能和分子势能的总和,所以只根据温度变化情况无法确定其内能的变化情况,故B正确,A、C、D均错误.8.[导学号:65430154] CD9.[导学号:65430155] 解析:选D.温度升高,水分子的平均动能增大;水分子间的总势能增大说明要克服分子间的结合力做功,所以D正确.10.[导学号:65430156] 解析:选BC.分子间距离为r0时,分子间引力和斥力大小相等,选项A错误.估测油酸分子直径大小d时,可把油酸分子简化为球形处理,选项B正确.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性,选项C正确.猛推活塞,密闭的气体温度升高,压强变大,外界对气体做正功,选项D错误.11.[导学号:65430157] 解析:选B.抽去隔板前A、B气体的整体重心在中线以下,抽去隔板待气体混合均匀后重心恰好在中线上,所以系统的重力势能增大,由能量守恒定律,吸收的热量一部分增加气体内能,一部分增加重力势能,所以B正确.12.[导学号:65430158] 解析:选A.从题目给出的条件,V1<V0<V2和“与外界无热交换”,根据热力学第一定律,我们可以知道,从V0→V1的过程,气体体积减小,外界对气体做功,而系统吸放热为零,则内能一定增加,理想气体内能增加意味着温度增加,所以T1>T0.从状态1经过状态0到状态2,气体体积膨胀,气体对外做功,内能减少,温度降低,所以T0>T2,则T1>T0>T2.本题的正确答案为A.13.解析:[导学号:65430159] (1)热力学第一定律是对能量守恒定律的一种表述方式.热力学第一定律指出,热能可以从一个物体传递给另一个物体,也可以与机械能或其他能量相互转换,在传递和转换过程中,能量的总值不变.所以钻木取火是通过做功把机械能转化为内能.[导学号:65430160] (2)热量可以从一个物体传递给另一个物体(高温到低温),使物体的温度升高;一定质量的气体,当压强保持不变时,它的体积V 随温度T 线性地变化.所以从冰箱里拿出的烧瓶中的空气(低温)吸收水(高温)的热量,温度升高,体积增大.答案:(1)做功 机械能 (2)热量 升高 增大14.[导学号:65430161] 解析:(1)一个汞原子的质量为m 0=M N A.(2)一个汞原子的体积为V 0=V m N A =M ρN A =200.5×10-313.6×103×6.0×1023m 3=2×10-29m 3. (3)1 cm 3的汞中含汞原子个数n =ρVN A M =13.6×103×1×10-6×6.0×1023200.5×10-3=4×1022(个). 答案:(1)MN A (2)2×10-29m 3 (3)4×1022个 15.[导学号:65430162] 解析:(1)气体由状态A 变化到状态B ,由查理定律p A T A =p B T B可得 T B =p B p A T A =12×(327+273)K =300 K 所以t B =27 °C.(2)由B →D 的过程,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律ΔU =Q -W >0可得Q >W .答案:(1)27 °C (2)Q >W 原因见解析16.[导学号:65430163] 解析:打开阀门后,气体通过细管进入右边容器,活塞缓慢向下移动,气体作用于活塞的压强仍为p 0.活塞对气体的压强也是p 0.设达到平衡时活塞的高度为x ,根据理想气体状态方程得:p 0SH T 0=p 0S (x +H )T解得:x =⎝ ⎛⎭⎪⎫T T 0-1H W =p 0S (H -x )=p 0SH ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-T T 0. 答案:p 0SH ⎝ ⎛⎭⎪⎫2-T T 0。
1 功和内能A级抓基础1.下列实例中说明做功改变了系统的内能的是( )A.热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖解析:双手摩擦做功,使手的内能增加,感到暖和;A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能,选项B正确.答案:B2.如图所示,带有活塞的烧瓶内封闭一定的气体,不考虑烧瓶和外界的热传递,现在外力F作用下,活塞向内移动一段距离,则烧瓶内的气体温度会( )A.升高B.降低C.不变D.无法确定解析:在外力F作用下,活塞向下移动一段距离,对烧瓶内的气体做功,不考虑烧瓶和外界的热传递,则ΔU=W;故气体的内能增加,温度升高.答案:A3.景颇族祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,艾绒即可点燃,对筒内封闭的气体,在此压缩过程中( )A.气体温度升高,压强不变B.气体温度升高,压强变大C.气体对外界做正功,气体内能增加D.外界对气体做正功,气体内能减少解析:压缩气体时,外界对气体做正功,气体内能增加,温度升高,压强增大,选项B对.答案:B4.在给自行车轮胎打气时,会发现轮胎内空气温度升高,这是因为( )A.轮胎内气体压强不断增大,而容积不变B.轮胎从外界吸热C.外界空气温度本来就高于轮胎内气体温度D.打气时,外界不断地对轮胎内气体做功解析:给自行车轮胎打气,人对轮胎内气体做功,气体内能增加,所以温度升高.答案:D5.一个飞行速度是500 m/s的子弹,当它射入物体时,产生热量的一半被子弹吸收,则子弹升高的温度是________.解析:设子弹升高的温度为Δt,则cmΔt=mv2×,Δt==℃=160℃.此过程中子弹动能的减少的一半被子弹吸收,转化为子弹的内能.答案:160 ℃B级提能力6.如图所示,瓶内装有少量的水,瓶口已塞紧,水上方空气中有水蒸气,用打气筒向瓶内打气,当塞子从瓶口跳出时,瓶内出现“白雾”,这一现象产生的原因可以用下面三句话解释:①水蒸气凝结成小水珠;②瓶内气体推动瓶塞做功,内能减小;③温度降低.三句话正确的顺序是( )A.①②③B.②③①C.③①②D.②①③解析:根据题意因果顺序的进程为:空气推动瓶塞做功—空气内能减小—瓶内空气温度降低—瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”,而瓶塞跳起的原因是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致.答案:B7.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外溢出,待筒内外压强相等时,立即关闭开关.在外界保持恒温的条件下,经过一段较长的时间后,再次打开开关,这时出现的现象是( )A.筒外空气流向筒内B.筒内空气流向筒外C.筒内外有空气交换,处于动平衡态,筒内空气质量不变D.筒内外无空气交换解析:因高压空气急剧外溢时,气体来不及充分与外界发生热交换,可近似看成绝热膨胀过程,气体对外做功,内能减少,所以关闭开关时,筒内气体温度较外界偏低,再经过较长时间后,筒内外气体温度相同.对筒内剩余气体分析,属等容升温过程,压强要升高,大于外界气压,所以再打开开关时,筒内气体要流向筒外.答案:B8.如图所示,气缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,气缸、活塞是绝热的且不漏气.开始活塞被销钉固定,现将销钉拔掉,活塞最终静止在距原位置下方h处,设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE,不计气体重心改变的影响,下列说法正确的是( )A.ΔE=mgh B.ΔE>mghC.ΔE<mgh D.以上三种情况均有可能解析:气体甲体积减小,外界对它做正功,其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙,且为正功,ΔE=mgh+W乙.答案:B9.如图所示,活塞将气缸分成甲、乙两气室,气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏气.以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( )A.E甲不变,E乙减小B.E甲不变,E乙增大C.E甲增大,E乙不变 D.E甲增大,E乙减小解析:本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程,内能改变取决于做功的情况.对甲室内的理想气体,在拉杆缓慢向外拉的过程中,活塞左移,压缩气体,外界对甲室气体做功,其内能应增大;对乙室内的气体,活塞左移,气体膨胀,气体对外界做功,内能应减小.答案:D10.用5 N的力垂直于活塞推动压缩绝热气缸的气体,活塞的位移为0.1 m时,气体内能的变化量是多少?内能增加了还是减少了?解析:外界对气体做功W=Fs=5×0.1 J=0.5 J,气体内能增加,增加量为0.5 J.答案:增加了0.5 J。
人教版高中物理选修3-3第十章学业质量检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分100分,时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~6小题只有一个选项符合题目要求,第7~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.(陕西省运城市风陵渡中学高二下学期段考)如图所示为课本中的几幅热现象示意图,则下列关于这几幅图的有关说法正确的有(A)A.图一表达的意思是分子不一定是球形的,但可以把它们当做球形处理,这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法B.图四中的永动机的设计违背了热力学第二定律C.图二中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力D.图三中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的大解析:图一表达的意思正确,图四中的永动机设计违背了能量守恒定律,图三中绳子的拉力一定大于玻璃板的重力,图四中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的小,综上所述,选项A正确,BCD错误.2.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中(A)A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小解析:筒内气体不与外界发生热交换,M向下滑的过程中,外界对气体做功,由热力学第一定律可知气体内能增大,A正确.3.热力学第二定律常见的表述方式有两种,其一是:不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化;其二是:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.第一种表述方式可以用如右图示意图来表示,根据你对第二种表述的理解,如果也用类似的示意图来表示,你认为下列示意图中正确的是(B)解析:第二种表述的意思是:热机吸收热量,对外做功,同时把热量传给低温物体.4.(山东寿光现代中学高二下学期检测)一定质量的理想气体沿p-V坐标图中曲线所示的方向发生变化,其中曲线ADB是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分,则(C)A.气体由A经C到B,一定是放热的B.气体由B经C为A,一定是吸热的C.气体由A经C到B再经D到A,吸热多于放热D.气体由A经C到B再经D到A,放热多于吸热解析:由图可知,由A经C到B,中途体积增大,对外做功,同时温度也升高,内能增大,所以一定要吸热.而由B经D到A,只是体积减小,温度是不变的(是条等温线),所以虽然是放热,但相对前面的由A到B过程,放出的热量要少些,所以总的吸热大于放热,综上所述选项C正确.5.飞机在万米高空飞行时,舱外气温往往在-50 ℃以下.在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象,叫作气团.气团直径可达几千米.由于气团很大,边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响,可以忽略.高空气团温度很低的原因可能是(C)A.地面的气团上升到高空的过程中膨胀,同时对外放热,使气团自身温度降低B.地面的气团上升到高空的过程中收缩,同时从周围吸收热量,使周围温度降低C.地面的气团上升到高空的过程中膨胀,气团对外做功,气团内能大量减少,气团温度降低D.地面的气团上升到高空的过程中收缩,外界对气团做功,故周围温度降低解析:由热力学第一定律,物体内能的变化ΔU与做功W和热传递Q有关,满足ΔU=W+Q,气团在上升的过程中不断膨胀,气体对外做功,又由于气团很大,其边缘与外界的热交换可忽略,因而其内能不断减小,所以气团的温度会很低,故选C.6.一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p-V图上,气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态,再沿与横轴平行的直线变化到c状态, a、c两点位于与纵轴平行的直线上,以下说法中正确的是(D)A.由a状态至b状态过程中,气体放出热量,内能减少B.由b状态至c状态过程中,气体对外做功,内能减少C.c状态与a状态相比,c状态分子平均距离较大,分子平均动能较大D.b状态与a状态相比,b状态分子平均距离较小,分子平均动能相等解析:由题意,ab是一条双曲线,说明气体由a状态至b状态过程为等温变化,内能不变,气体的体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量,故A错误;由b状态至c状过程中,气体的体积增大,对外做功,温度升高,内能增大,故B错误;c状态与a状态相比,体积相同,分子平均距离相等,故C错误;b状态与a状态相比,b状态体积小,分子平均距离较小,温度相等,则分子平均动能相等,故D正确.7.奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成.当稳压阀打开以后,燃气以气态形式从气罐里出来,经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧.则以下说法中正确的是(AC)A.燃气由液态变为气态的过程中要对外做功B.燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少C.燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程D.燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用解析:燃气由液态变为气态的过程中体积膨胀,对外做功,故A选项正确;燃气在膨胀过程中克服分子间引力做功,分子势能增大,故B选项错误;由熵增加原理可知C选项正确;由能量耗散可知D选项错误.8.(山东省济宁市实验中学高二下学期检测)用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子S,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时(CD)A.氧气的温度不变B.氢气的压强增大C.氧气的体积减小D.氧气的内能变大解析:质量相同,则H2的分子数多,温度相同表明两气体分子平均动能相同,则H2压强大,释放后,活塞右移,H2体积变大,同时对O2做功,O2的温度升高,内能变大,故选CD.9.一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图象如图所示,下列判断正确的是(AD)A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析:从a→b为等容变化、温度升高、内能增大,不做功,所以要吸热,A对;过程bc为等温膨胀,要吸热,B不正确;ca过程为等压降温,体积减小,外界对气体做功,而内能减小,所以要放热,但W≠Q,C错;由图象可知p b>p c,气体发生等温变化,体积V b<V c,分子数密度不同,则单位面积单位时间内受到分子撞击次数不同,D对.10.如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置.具体制作方法如下:在大号“可乐瓶”中注入半瓶水,在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能),将其装入“可乐瓶”中.通过在水中放盐改变水的密度后,使气球恰好悬浮于水中,并拧紧瓶盖.设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同.当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时,下列说法正确的是(AD)A.快速挤压时,瓶内气体压强变大B.快速挤压时,瓶内气体温度不变C.快速挤压时,瓶内气体体积不变D.缓慢挤压时,气球下降解析:快速挤压气体时,外界对它做功,来不及热传递,由W+Q=ΔU,内能增大,温度上升,体积变小,瓶内压强变大,则A项对,B、C两项错;缓慢挤压时,温度不变,体积变小,瓶内压强变大,对气球来说,压强也增大,温度不变,体积必然减小,则重力mg大于浮力ρgV,气球下降,则D项气球正确.第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题,共18分.把答案直接填在横线上)11.(5分)根据制冷机的工作原理,试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程:(1)工作物质的内能__增加__,是__做功__的过程;(2)工作物质的内能__减小__,是__放热__的过程;(3)工作物质的内能__增加__,是__吸热__的过程.解析:在(1)中,压缩气体,对气体做功,内能增加;在(2)中,气体液化要放出热量,内能减小;在(3)中,是工作物质的汽化过程,要吸收热量,内能增加.12.(6分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p-T图象和V-T图象如图所示,此过程中气体的内能增加了100 J,则此过程中气体__吸收__(选填“吸收”或“放出”)的热量为__300__ J.解析:由题图知气体发生的是等压变化,由盖·吕萨克定律有V1V2=T1T2,所以V2=T2T1V1,代入数值得V2=8.0×10-3m3,此过程气体膨胀对外做功为W=p(V2-V1)=200 J,由热力学第一定律ΔU =W+Q知气体吸热且Q=300 J.13.(7分)开发利用太阳能,将会满足人类长期对大量能源的需求.太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式.太阳能热水器的构造示意图如图所示,上方是象日光灯管似的集热管,由导热性能良好的材料制成,在黑色管的下方是一块光亮的铝合金反光板,做成凹凸一定的曲面.(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应,水箱为何安装在顶部而非下部?答:__日光灯管似的集热管面积较大,便于吸收较多的太阳能;外有透明玻璃管,内有黑色管子,使阳光能直射入玻璃管而不易被反射;在黑色管和外面透明管间有空隙,并抽成真空,减少两管间因空气对流引起的热损失,减少热传导;集热管的下方是一块光亮的铝合金板子,做成凹凸一定的曲面,使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内,水箱安装在顶部而非下部,便于水的对流.__(2)下图中A是集热器,B是储水容器,在阳光直射下水将沿__顺__时针方向流动,这是因为__集热器中的水被太阳光晒热后密度变小,沿管向右上方运动__.C是辅助加热器,其作用是__在阴天用电加热的方式使水温升高__.请在下图中适当位置安上进水阀门和出水阀门,并说明选择位置的理由.__在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门,在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门,可使热水流出,冷水得以补充.__三、论述·计算题(共4小题,共42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 14.(9分)据《中国环境报》报道:从一份简单科技攻关课题研究结果显示,1999年我国酸雨区已占国土面积的40%以上,研究结果还表明,我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元.为了有效控制酸雨,目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规.在英国进行的一项研究结果表明:高烟囱可有效地降低地面SO2浓度.在20世纪的60~70年代的10年间,由发电厂排放的SO2增加了35%,但由于建造高烟囱的结果,地面浓度降低了30%之多.(1)请你从全球环境保护的角度,分析这种做法是否可取?说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径.(2)用传统的煤、石油作燃料,其主要缺点是什么?与传统的煤、石油作燃料相比,哪种物质可以作为新能源?主要优点是什么,缺点又是什么?答案:(1)这种做法不可取.建设高烟囱只能降低地面SO2的浓度,不能从根本上降低大气中SO2的浓度.控制酸雨的途径主要有三个:一是对煤、石油等传统能源进行处理,使其燃烧过程不产生SO2;二是对SO2回收;三是开辟“绿色能源”,主要是氢能源.(2)传统的燃料主要缺点是:①煤,石油是不易再生的化工燃料,其资源是有限的;②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气,进而形成酸雨;③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应.与传统的燃料相比,氢可以作为目前最理想的燃料,优点:①H2可以用水作为原料来制取,取之不尽,用之不竭;②H2燃烧时放热多,放出的热量约为同质量汽油的3倍;③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水,不易污染环境,还可循环使用.缺点:氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急.15.(10分)(广西省柳州市高二下学期段考)一定质量的理想气体从状态A→B,再从状态B→C,最后从状态C→A完成一次循环,如图所示.已知状态A时气体的温度T A=900 K,问:(1)气体在状态B时的温度T B;(2)气体从状态B→C的过程中,气体做的功W BC;(3)已知气体从状态C→A的过程中,外界对气体做的功W CA=3.6×105 J,试说明该过程中气体是吸热还是放热,求吸(或放)了多少热量Q CA .答案:(1)300 K (2)2×105 J (3)放热 3.6×105 J解析:(1)A →B 是等容变化,根据查理定律得p A T A =p B T B解得T B =p B p AT A =1.0×1053.0×105×900=300 K (2)B →C 是等压变化,且体积增大,所以气体对外做功,W BC =p B ΔV BC =1.0×105×(3.0-1.0)J =2×105 J(3)C →A ,是等温变化,由理想气体内能只与温度有关,知其内能不变,即ΔU =0由热力学第一定律ΔU =Q +W ,知外界对气体做的功全部以热量形式放出,故放热Q CA =W CA =3.6×105 J.16.(11分)如图所示,一导热汽缸放在水平地面上,其内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过定滑轮与一重物连接,并保持平衡,已知汽缸高度为h ,开始时活塞在汽缸中央,初始温度为t 摄氏度,活塞面积为S ,大气压强为p 0.物体重力为G ,活塞质量及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度,使活塞上升Δx ,封闭气体吸收了Q 的热量.(汽缸始终未离开地面)求:(1)环境温度升高了多少度?(2)气体的内能如何变化?变化了多少?答案:(1)2Δx h (273+t ) K(2)内能增加;ΔU =Q -(p 0S -G )Δx解析:(1)活塞缓慢移动,任意时刻都处于平衡状态,故气体做等压变化,由盖·吕萨克定律可知:V T =ΔV ΔT得ΔT =2Δx h (273+t ) K(2)气体温度升高,内能增加.设汽缸内压强为p ,由平衡条件得:pS =p 0S -G ,封闭气体对外做功W =pS Δx =(p 0S -G )Δx ,由热力学第一定律得:ΔU =Q +(-W )=Q -(p 0S -G )Δx .17.(12分)一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V 0,开始时内部封闭气体的压强为p 0.经过太阳曝晒,气体温度由T 0=300 K 升至T 1=350 K.(1)求此时气体的压强.(2)保持T 1=350 K 不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到p 0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因.答案:(1)76p 0 (2)67 吸热 原因见解析解析:(1)由题意知,气体体积不变,由查理定律得p 0T 0=p 1T 1所以此时气体的压强 p 1=T 1T 0p 0=350300p 0=76p 0 (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V 2,由玻意耳定律可得p 1V 0=p 0V 2可得V 2=p 1V 0p 0=76V 0 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为K =ρV 0ρ·76V 0=67因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,而剩余气体的体积膨胀对外做功.由热力学第一定律ΔU =W +Q 可知,气体一定从外界吸收热量.。
人教版高中物理选修3-3第十章第三节测试题(时间:30分钟总分:50分)基础夯实一、选择题(1~3题为单选题,4~5题为多选题)1.第一类永动机是不可能制成的,这是因为(C)A.不符合机械能守恒定律B.做功产生的热量不符合热功当量C.违背了热力学第一定律D.找不到合适的材料和合理的设计方案解析:第一类永动机违背了热力学第一定律,所以是不可能制成的.故选项C正确.2.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱正常工作,过一段时间房间内的温度将(B)A.降低B.升高C.不变D.无法确定解析:取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统,外界消耗电能,对系统做功,系统总内能增加.3.(浙江金华三校高二下学期检测)如图所示,给旱区送水的消防车停于水平地面.在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体(A)A.从外界吸热B.对外界做负功C.分子平均动能减小D.内能增加解析:缓慢放水过程中,胎内气体压强减小,气体膨胀对外界做正功,选项B错;胎内气体温度不变,故分子平均动能不变,选项C错;由于不计分子间势能,气体内能只与温度有关,温度不变,内能不变,选项D错;由ΔU=W+Q知ΔU=0,W<0,故Q>0,气体从外界吸热,选项A正确.4.据××报报道:天津一小男孩睡觉时,将压在臀部下面的打火机焐炸,丁烷气体外泄,致使屁股局部速冻成伤.请你运用学过的热学知识判断下列说法正确的是(ABD)A.焐炸是因为打火机内丁烷液体变热汽化,体积增加,压强增大而爆炸B.焐炸的过程符合热力学第一定律C.××报关于局部速冻成伤的报道不符合科学道理D.爆炸后,丁烷外泄并迅速汽化吸热,由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤解析:丁烷液体变热汽化,体积增加,压强增大而爆炸,由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤.5.(甘肃省民勤县校级期中)下面关于能量转化的说法中,正确的是(BD)A.在炉子上放一壶水,将水加热到50 ℃是机械能转化为内能的过程B.将一杯热水倒入一盆冷水中,冷水和热水温度变成一样,是热水的内能转移到冷水中的过程C.冬日,人们在太阳光下晒太阳取暖,是太阳能转化为机械能的过程D.节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起,是化学能转化为内能又转化为机械能的过程解析:在炉子上放一壶水,将水加热到50 ℃是化学能转化为内能的过程,故A错误;将一杯热水倒入一盆冷水中,冷水和热水温度变成一样,是热水的内能转移到冷水中的过程,故B正确;冬日,人们在太阳光下晒太阳取暖,是太阳能转化为内能的过程,故C错误;节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起,是化学能转化为内能又转化为机械能的过程,故D正确.二、非选择题6.(驻马店期末)封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经B变到状态C,其体积与热力学温度T关系如图所示.该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0、温度为T0.已知O、A、C 三点在同一直线上,阿伏伽德罗常数为N A,求:(1)若在A→C过程中,气体对外做功为5 J,内能增加9 J,则气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?(2)在状态C,该气体的密度为ρ,体积为2V0,则状态C的温度为多少?该气体的分子数为多少?答案:(1)吸热;14 J(2)2T0;2ρV0M N A解析:(1)由热力学第一定律可知,ΔU=W+Q,解得Q=14 J,气体吸热14 J.(2)气体在状态A、C压强相等,根据盖·吕萨克定律可知,V0T0=V CT C.解得T C=2T0.在状态C,气体质量为m=ρ×2V0,则分子数为N=mM N A=2ρV0M N A.7.喷雾器内有10 L水,上部封闭有1 atm的空气2 L.关闭喷雾阀门,用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定,空气可看作理想气体).(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时,求气体压强,并从微观上解释气体压强变化的原因.(2)打开喷雾阀门,喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀,此过程气体是吸热还是放热?简要说明理由.答案:(1)2.5 atm(2)吸热解析:(1)设气体初态压强为p1,体积为V1,充入气体体积为ΔV;末态压强为p2,体积为V2,由理想气体状态方程p1v1+p1ΔV=p2V2代入数据得p2=2.5 atm微观解释:温度不变,分子平均动能不变,单位体积内分子数增加,所以压强增加.(2)吸热.气体对外做功而内能不变,根据热力学第一定律可知气体吸热.能力提升一、选择题(1、2题为单选题,3题为多选题)1.(河北省衡水中学高三下学期第二次调研)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其V—T图像如图所示,p a、p b、p c分别表示状态a、b、c的压强,下列判断正确的是(AB)A .过程a 到b中气体一定吸热B .p c =p b >p aC .过程b 到c 气体吸收热量D .过程b 到c 中每一个分子的速率都减小解析:过程ab 中气体的体积不变,没有做功,温度升高,内能增大,所以气体一定吸热,故A 正确;设a 状态的压强为p a ,则由理想气体的状态方程可知p a ·3V 0T 0=p b ·3V 03T 0所以p b =3p a ,同理p a ·3V 0T 0=p C ·V 0T 0,解得p c =3p a ,所以p c =p b >p a ,故B 正确;过程b 到c ,温度降低,内能减小;体积减小,外界对气体做功,则气体放出热量,故C 错误;温度是分子的平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律,对单个的分子没有意义,所以过程bc 中气体的温度降低,分子的平均动能减小,并不是每一个分子的速率都减小,故D 错误.2.如图所示,有一导热性良好的气缸放在水平面上,活塞与气缸壁间的摩擦不计,气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体,忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零),忽略环境温度的变化,现缓慢推倒气缸,在此过程中( A )A .气体吸收热量,内能不变B .气缸内分子的平均动能增大C .单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D .气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大解析:由题图可知,该过程气体对外做功,由于忽略环境温度变化,温度不变,内能不变,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,内能不变.A 正确.3.(河北省邢台市一中高二下学期检测)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是( AB )A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变解析:抽开隔板,气体自发扩散过程中,气体对外界不做功,与外界没有热交换,因此气体的内能不变,A项正确,C项错误;由于气体与外界没有热交换,根据热力学第一定律可知,气体在被压缩的过程中内能增大,因此气体的温度升高,气体分子的平均动能增大,B项正确,D项错误.二、非选择题4.如图所示为一定质量理想气体的p-V图象,气体状态由A经B到C的变化过程中,气体吸收了420 J热量,对外做功400 J.已知状态A的温度为300 K.求气体:(1)内能改变的数值;(2)状态C的温度T C.答案:(1)增加20 J(2)240 K解析:(1)由热力学第一定律ΔU=Q+W=420 J-400 J解得ΔU=20 JΔU为正,则气体内能增加(2)由理想气体状态方程:p A V AT A=p C V CT C解得状态C的温度:T C=240 K5.爆米花酥脆可口、老少皆宜,是许多人喜爱的休闲零食.如图为高压爆米花的装置原理图,玉米在铁质的密闭容器内被加热,封闭气体被加热成高温高压气体,当打开容器盖后,“砰”的一声气体迅速膨胀,压强急剧减小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花.设当地温度为t1=27 ℃,大气压为p0,已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0.试分析:(1)将容器内的气体看作理想气体,求容器内气体的温度.(2)假定在一次打开的过程中,容器内气体膨胀对外界做功15 kJ,并向外释放了20 kJ 的热量,容器内原有气体的内能如何变化?变化了多少?答案:(1)927 ℃ (2)减少 35 kJ解析:(1)根据查理定律:p 1T 1=p 2T 2p 1=p 0,T 1=300 K,p 2=4p 0.解得:T 2=1 200 K,则t 2=927 ℃.(2)由热力学第一定律ΔU =Q +W得ΔU =-20 kJ -15 kJ =-35 kJ,故内能减少35 kJ.6.绝热气缸倒扣在水平地面上,缸内装有一电热丝,缸内有一光滑的绝热活塞,封闭一定质量的理想气体,活塞下吊着一重为G 的重物,活塞重为G 0,活塞的截面积为S ,开始时封闭气柱的高为h ,气体的温度为T 1,大气压强为p 0.现给电热丝缓慢加热,若气体吸收热量Q 时,活塞下降了h ,求:(1)气体的温度升高多少;(2)气体的内能增加多少?答案:(1)T 1 (2)Q +(G +G 0)h -p 0Sh解析:(1)气体初状态的参量为:V 1=hS ,T 1;气体末状态参量为:V 2=2hS ,T 2气体发生等压变化,由盖·吕萨克定律得:V 1T 1=V 2T 2解得:T 2=2T 1,故气体的温度升高ΔT =T 2-T 1=T 1(2)封闭气体的压强为:p =p 0-G +G 0S加热过程气体对外做功为:W =FS =pSh =(p 0S -G -G 0)h由热力学第一定律得:ΔU=-W+Q=Q+(G+G0)h-p0Sh。
高中物理学习材料(鼎尚**整理制作)第十章单元测试题一、选择题1.下列现象中,哪些是通过热传递的方式改变物体的内能()A.打开电灯开关,灯丝的温度升高,内能增加B.夏天喝冰镇汽水来解暑C.冬天搓搓手,会感觉到手变得暖和起来D.太阳能热水器在阳光照射下,水的温度逐渐升高2.地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计。
已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)()A.体积减小,温度降低B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低D.体积增大,温度不变3.如图所示,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝。
气缸壁和隔板均绝热。
初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。
现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源。
当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比()A.右边气体温度升高,左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量4.关于热力学定律,下列说法正确的是()A.在一定条件下物体的温度可以降到0 KB.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C.吸收了热量的物体,其内能一定增加D.压缩气体总能使气体的温度升高5.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是()A.气体分子间的作用力增大B.气体分子的平均速率增大C.气体分子的平均动能减小D.气体组成的系统地熵增加6.下列说法正确的是()A.第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律B.一切自发的热现象过程都是从有序向无序发展的C.石头里面没有能量D.不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化7.一定质量的理想气体,体积由V膨胀到V′,如果通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为Q1,内能变化为ΔU1;如果通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为ΔU2,则()A.W1>W2,Q1<Q2,ΔU1>ΔU2B.W1>W2,Q1>Q2,ΔU1>ΔU2C.W1<W2,Q1=Q2,ΔU1>ΔU2D.W1=W2,Q1>Q2,ΔU1>ΔU28.如图所示,一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。
高中物理学习材料桑水制作第十章单元测试题一、选择题1、当物体的温度升高时,下列正确的说法是()A.物体与外界一定没有做功 B.物体内能一定没有改变C.物体内能有可能改变 D.物体与外界可能有热传递和做功2、关于物体的内能变化,以下说法正确的是()A.物体吸收热量,内能一定增大B.物体对外做功,内能一定减少C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变3、在水蒸发成同温度的水蒸气的过程中,下列说法正确的是()A.内能不增加,对外不做功,也不吸热B.内能增加,对外不做功,要吸热C.内能不增加,对外做功,要吸热D.内能增加,对外做功,要吸热4、AB两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,AB两球用同样的材料制作,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等则()A.A球吸收的热量多 B.B球吸收的热量多C.两球吸收的热量一样多 D.无法确定5、某气体吸热后,气体的温度升高,体积增大则()A.气体增加的内能小于气体吸收的热量B.气体增加的内能等于气体吸收的热量C.气体在增加内能时,同时还对外做功D.气体在增加内能时,同时外界还对气体做功6、关于物体内能,下列说法正确的是()A.手感到冷时,搓搓手就会感到暖和些,这是利用做功来改变物体的内能B.将物体举高或使它们速度增大,是利用做功来使物体的内能增大C.阳光照晒衣服,衣服温度升高,是利用热传递来改变物体的内能D.用打气筒打气,筒内气体变热,是利用热传递来改变物体的内能7、关于机械能和内能,下列论述正确的是()A.物体温度升高,内能增加时,其机械能一定增加B.物体的内能损失时,必然导致其机械能减少C.物体的机械能损失时,其内能却有可能增加D.物体的动能增大时,其内部分子的平均动能也随之增大8、一定质量的气体在某一状态变化的过程中,吸收热量、体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比()A.气体内能一定增加B.气体内能一定减小C.气体内能一定不变 D.气体内能是增是减不能确定9、如图所示,地面上固定一气缸,缸内通过活塞封闭了一定质量的氧气,活塞与缸壁间无摩擦且不漏气,当对活塞上作用一外力(图中没有画出)时,则有关缸内氧气状态变化的说法,正确的是()A.当氧气的压强增大、温度升高时,则氧气一定对外界做功B.当氧气的压强增大、温度不变时,则氧气一定对外界放热C.当氧气的压强减小、温度降低时,则氧气一定对外界吸热D.当氧气的压强减小、温度升高时,则外界一定对氧气做功10、下列关于热现象的说法,正确的是()A.外界对物体做功,物体的内能一定增加B.气体的温度升高,气体的压强一定增大C.气体的压强决定于温度与单位体积内的分子数D.永动机不违背能量守恒11、下列关于热力学第二定律的表述中,正确的是()A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响C.气体向真空的自由膨胀是不可逆的D.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小12、下列说法中正确的是()A.热力学第二定律是一个统计规律B.反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律C.不违背能量守恒定律的宏观过程都能发生D.一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性13、在某密闭隔热的房间内有一电冰箱,现接通电源使电冰箱开始工作,并打开电冰箱的门,则过段时间后室内的温度将()A.降低 B.不变 C.升高 D.无法判断14、下列关于能源的说法中正确的是()A.自然界中的能量是守恒的,所以能量永不枯竭,不必节约能源B.煤、石油、天然气等属于常规能源C.水能是可再生能源D.常规能源的大量使用有时对环境有较大影响,如“温室效应”15、下列关于能量耗散的说法正确的是()A.能量耗散使能的总量减少,违背了能量守恒定律B.能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类利用C.各种形式的能量向内能的转化,是能够自动全额发生的D.能量耗散导致能量品质的降低二、填空题16、改变物体内能的方法有和,两种方法在改变内能上有本质区别:是把其他形式能转化为内能;是把内能从一个物体转移到另一个物体。
第十章热力学定律(时间:50分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分,第1~5小题中只有一个选项符合题意,第6~8小题中有多个选项符合题意,全选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由气缸和活塞组成。
开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图1所示。
在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体( )图1A.对外做正功,分子的平均动能减小B.对外做正功,内能增大C.对外做负功,分子的平均动能增大D.对外做负功,内能减小解析:选A 气体膨胀对外做正功,而缸内气体与外界无热交换,由热力学第一定律知,其内能一定减小,温度降低,故分子的平均动能减小,A正确,B、C、D错误。
2.下列说法中正确的是( )A.物体吸热后温度一定升高B.物体温度升高,内能一定增加C.0 ℃的冰融化为0 ℃的水的过程中内能不变D.100 ℃的水变为100 ℃的水汽的过程中内能增大解析:选D 物体吸收热量温度不一定升高,A错误;物体温度升高,分子平均动能增大,若分子势能减小,物体的内能可能减小或不变,B错误;0 ℃的冰融化成0 ℃的水的过程中吸热,内能增加,C错误;100 ℃的水变成100 ℃的水汽过程中吸热,内能增大,D 正确。
3.给旱区送水的消防车停于水平面,在缓慢放水的过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体( )A.从外界吸热B.对外界做负功C.分子平均动能减少D.内能增加解析:选A 把车胎内气体看作理想气体,由气体状态方程pV T=C 可知,在T 不变的情况下,若p 减小,则V 增大,故气体对外做功,B 错。
温度不变,理想气体分子的平均动能不变、内能不变,C 、D 错。
结合热力学第一定律ΔU =W +Q ,由于W 为负值,Q >0即从外界吸热,故A 正确。
4.如图2所示, 一定质量的理想气体,从状态A 经绝热过程A →B 、等容过程B →C 、等温过程C →A 又回到了状态A ,则( )图2A .A →B 过程气体降温B .B →C 过程气体内能增加,可能外界对气体做了功C .C →A 过程气体吸热D .全部过程气体做功为零解析:选A A →B 过程气体绝热膨胀,气体对外界做功,其对应的内能必定减小,即气体温度降低,A 正确;B →C 过程气体等容升压,由p T=恒量可知,气体温度升高,其对应的内能增加,因气体体积不变,做功W =0,B 错误;C →A 过程气体等温压缩,故内能变化为零,但外界对气体做功,因此该过程中气体放热,C 错误;A →B 过程气体对外做功,其数值等于AB 线与横轴包围的面积,B →C 过程气体不做功,C →A 过程外界对气体做功,其数值等于CA 线与横轴包围的面积,显然全过程外界对气体做的净功为ABC 封闭曲线包围的面积,D 错误。
人教版高中物理选修3-3第十章第一节测试题
(时间:30分钟总分:50分)
基础夯实
一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)
1.四川省泸县校级期末)冬天站在室外时,人们习惯地搓着双手以取暖,这个过程中(C) A.人站着不动就没有做功
B.即使双手光滑也能搓手取暖
C.人体内的化学能转换为双手的机械能
D.双手的内能转换为机械能
解析:搓着双手以取暖,是通过克服摩擦力做功发热取暖的,是人体内的化学能转换为双手的机械能,再通过克服摩擦力做功转化为内能,若双手光滑,就无法克服摩擦力做功,无法取暖,故A、B、D错误,C正确.
2.河北省张家口市一中高二下学期期中)如图是压力保温瓶的结构简图,活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体.假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换,则向下压a的过程中,瓶内气体(A)
A.内能增大B.体积增大
C.压强不变D.温度不变
解析:向下压a的过程中,外界对气体做功,瓶内气体内能增大,选项A正确;向下压a的过程中,瓶内气体体积减小,压强增大,温度升高,选项B、C、D错误.
3.下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有(D)
A.焦耳是法国物理学家,他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B.焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C.焦耳实验中的研究对象是容器中的水
D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度,实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同,但做功必须相同
解析:焦耳是英国物理家,A错误;焦耳实验的要求是研究对象为绝热系统,普通玻璃杯达不到绝热要求,B错误;实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统,C错误;要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同,则必须做功相同,D正确.
4.如图所示,在固定的真空容器A内部固定着一个绝热气缸B,用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在气缸内.撤去阀门K,不计摩擦阻力,活塞将向右运动,该过程(BD)
A.气体膨胀时对外不做功
B.气体膨胀时对外做功
C.气体膨胀时是否对外做功无法确定
D.活塞做加速运动,缸内气体温度降低
解析:虽然A内为真空,但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动,即气体对外做了功,所以选项A、C错误,选项B正确;缸内理想气体对外做功,内能减小,温度降低,选项D正确.
5.早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远.下列说法正确的是(AC)
A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高
B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功
C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能
D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
解析:在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程,外界对气体做功,内能增加,故笔芯内密封的气体的温度升高,故A正确;在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体被压缩,是外界对气体做功,故B错误;封闭气体经历绝热膨胀过程,推出马铃薯,故马铃薯小块高速飞出的动能来自于气体内能,这里的气体类似弹簧,故C正确,D 错误.
二、非选择题
6.冬季,由于温度太低,很难启动摩托车(在农村启动195型拖拉机也会遇到类似情况).这时驾驶者往往先关闭油门,连续踏下启动摇杆若干次,然后再打开油门,踏下启动摇杆即可启动,运用的原理是什么?
答案:连续踏下启动摇杆,活塞不断压缩气缸里的气体做功,增加气体的内能,使气体的温度升高,当达到汽油的燃点后,即可启动.
7.如图所示,一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5 kg,面积为0.1 m2,处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm,现在活塞上方加一15 kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40 cm.求在这一过程中气体的内能增加了多少?(p0=1.01×105Pa,g取10 m/s2)
答案:1 030 J
解析:由于汽缸及活塞均绝热,故外界对气体所做的功全部转化为气体的内能,即ΔU=W
外
=(m
活塞+m
物体
)gΔh+p0SΔh=(5+15)×10×0.1 J+1.01×105×0.1×0.1 J=1 030 J.
能力提升
一、选择题(1~4题为单选题,5题为多选题)
1.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由气缸和活塞组成.开箱时,密闭于气缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示.在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体(A)
A.对外做正功,分子的平均动能减小
B.对外做正功,内能增大
C.对外做负功,分子的平均动能增大
D.对外做负功,内能减小
解析:绝热过程中,气体膨胀,对外做功;内能减小,温度降低,分子的平均动能减小,A选项
正确.
2.如图所示,活塞将气缸分成甲、乙两气室,气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏气.以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(D)
A.E甲不变,E乙减小B.E甲不变,E乙增大
C.E甲增大,E乙不变D.E甲增大,E乙减小
解析:本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程,内能改变取决于做功的情况.对甲室内的理想气体,在拉杆缓慢向外拉的过程中,活塞左移,压缩气体,外界对甲室气体做功,其内能应增大;对乙室内的气体,活塞左移,气体膨胀,气体对外界做功,内能应减小.
3.如图所示,气缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,气缸、活塞是绝热的且不漏气.开始活塞被销钉固定,现将销钉拔掉,活塞最终静止在距原位置下方h处,设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE,不计气体重心改变的影响,下列说法正确的是(B)
A.ΔE=mgh
B.ΔE>mgh
C.ΔE<mgh
D.以上三种情况均有可能
,解析:气体甲体积减小,外界对它做正功,其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W
乙
.
且为正功,ΔE=mgh+W
乙
4.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外溢出,待筒内外压强相等时,立即关闭开关.在外界保持恒温的条件下,经过一段较长的时间后,再次打开开关,这时出现的现象是(B)
A.筒外空气流向筒内
B.筒内空气流向筒外
C.筒内外有空气交换,处于动态平衡,筒内空气质量不变
D.筒内外无空气交换
解析:因高压空气急剧外溢时,气体来不及充分与外界发生热交换,可近似看成绝热膨胀过程,气体对外做功,内能减少,所以关闭开关时,筒内气体温度较外界偏低,再经过较长时间后,筒内外气体温度相同.对筒内剩余气体分析,属等容升温过程,压强要升高,大于外界气压,所以再打开开关时,筒内气体要流向筒外.
5.如图所示,带有活塞的气缸中封闭着一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能),气缸和活塞均具有良好的绝热性能.将一个热敏(电阻随温度升高而减小)电阻置于气缸中,热敏电阻与气缸外的欧姆表连接,气缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气,活塞下挂一沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现将沙桶底部钻一小洞,细沙缓缓漏出.则下列说法正确的是(ACD)
A.外界对气体做功,气体的内能增大
B.气体对外界做功,气体的内能减小
C.气体的压强增大,体积减小
D.欧姆表的指针逐渐向右偏转
解析:沙子漏出,活塞上移压缩气体,气体的体积减小内能增大,故A、C正确,B错误;温度升高,热敏电阻的阻值变小,欧姆表指针右偏,D正确.
二、非选择题
6.汽车内胎放完气后,气门的温度可达到0 ℃以下,请你解释一下原因.
答案:以内胎中的气体为系统,气体推动周围大气做功,(对外界气体做功)大气的内能增加,内胎中的气体内能减少,温度降低.如果在较短时间内做较多的功,气门来不及吸热,气门温度就可达到0 ℃以下.
7.如图所示为焦耳测定热功当量的实验装置,若重物P、P′的质量共为m=26.320 kg,每次下落的高度均为h=160.5 cm,共下落n=20次,量热器及其中的水和其他物体的平均热容量为c=6 316 cal/℃,实验中测得温度升高Δt=0.31 ℃,试根据这些数据算出热功当量的值.(热功当量
J=W Q)
答案:4.23 J/cal
解析:重物下落n =20次共做功
W =nmgh
量热器中的水及容器等温度升高Δt 需吸热Q =c Δt 由热功当量的定义得
J =W Q =nmgh c Δt
=20×26.320×9.8×160.5×10-2 J 6 316×0.31 cal
≈4.23 J/cal.。