2019-2020学年高中物理第十章热力学定律测试卷含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE6热力学定律时间：90分钟分数：100分一、选择题(本题有16小题，每小题4分，共64分．其中1～9题为单选题，10～16题为多选题)1．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程()A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律解析：热力学第一、第二定律是热力学的基本定律，对所有涉及热现象的宏观过程都成立．选项D正确．答案：D2．下列说法正确的是()A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加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．电流的能不可能全部转化为内能D．热量不可能从低温物体传到高温物体解析：由ΔU＝W＋Q可知，A项错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，所以制造不出来，B项正确；电流通过纯电阻电路可使电能全部转化为内能，C项错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，D项错误．答案：B3.如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中()A．气体的压强相等B．气体分子的平均动能相等C．气体的内能相等D．气体分子的平均速率相等解析：由于温度是分子平均动能的标志，Ek＝eq\f(1,2)mv2，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等，B项正确，D项错误；因为总分子数不同，所以内能不相等，C项错误；由pV＝nRT可知，氮气的压强大，A项错误．答案：B4．下列说法中正确的是()A．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，因此做功与传热是没有区别的B．虽然做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是传热改变内能的C．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过传热来实现D．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能解析：做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但做功是能量的转化，传热是能量的转移，故A项错误．虽然做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但不能通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是传热改变内能的，故B项错误．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过传热来实现，故C项正确．做功和传热在改变内能的效果上是等效的，但是在人出汗散热时，不能通过对外做功来代替出汗改变内能，故D项错误．答案：C5.在如图所示的柱形容器内封有一定质量的密闭气体，光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中，密闭气体内能的改变量ΔU、外界对密闭气体所做的功W与物体和活塞的重力势能的变化关系是()A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋WB．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔhC．ΔU＝W，W<Mgh＋mgΔhD．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh解析：因活塞和容器用良好的隔热材料制成，容器内的密闭气体与外界无热交换，Q＝0，所以ΔU＝W；但由于物体和活塞碰撞时损失一部分机械能，因此有W<Mgh＋mgΔh，故C项正确．虽然W<Mgh＋mgΔh，但仍遵守能量守恒定律，只不过减少的机械能不是全部转化为密闭气体的内能，而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了，能的总量并未减少．答案：C6．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()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减小的过程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项错误：由熵增加原理可知C项错误；由能量耗散可知D项错误．答案：A7．[2019·聊城高二检测]对气体向真空中扩散的规律，下列说法中正确的是()A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越小B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C．扩散到真空中的分子数在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越小D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行解析：气体分子数越多，其宏观态对应的微观态数目越多，无序性越大，故回到原状态的可能性越小，故D项对，A、B、C三项错．答案：D8．绝热过程中，外界压缩气体做功20J，下列说法中正确的是()A．气体内能一定增加20JB．气体内能增加必定小于20JC．气体内能增加可能小于20JD．气体内能可能不变解析：绝热过程中，做功的过程是能量转化的过程，做了多少功，就有多少内能发生变化．答案：A9.我国航天员漫步太空已成为现实，已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K.指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体，则()A．气体体积膨胀，对外做功B．气体分子势能减少，内能增加C．气体体积变大，温度变小D．B中气体不可能自发地全部退回到A中解析：当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，故A项错误；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，B项错误、C项错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故D项正确．答案：D10．[2019·太原高二检测]热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性解析：能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B项错误，D项正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A项错误，C项正确．答案：CD11．在下述现象中，没有做功而使物体内能改变的是()A．电流通过电炉而使温度升高B．在阳光照射下，水的温度升高C．锤打铁块，使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰，室内温度会降低解析：电流通过电炉做功，使电能转化为内能，A项不符合题意；在阳光照射下，水温升高是靠太阳的热辐射来实现的，B项符合题意；锤打铁块是做功过程，C项不符合题意；室内放上冰块是通过传热的方式来改变温度的，D项符合题意．答案：BD12．下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律()A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体E．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解析：A、B都违背了热力学第二定律，都不能发生．C项中系统的势能减少了，D项中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，均能发生；不可能从单一热源吸收热量使之完全变为功，而不产生其他影响，故E项正确．答案：CDE13.如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是()A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小解析：由理想气体状态方程可得eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)，过程①中V恒定，T增大，故pb>pa，即过程①中气体的压强逐渐增大，A项错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外界做正功，B项正确；过程④中气体体积不变，气体对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，C项错误；由于状态c、d的温度相等，理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D项正确；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，得T＝eq\f(p,C)V，再结合题图可知，状态d的压强比状态b的压强小，E项正确．答案：BDE14．[2019·正定中学模拟]下列说法正确的是()A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功B．能量耗散说明与热有关的宏观过程在能量转化时具有方向性C．扩散现象在气体、液体中能发生，但在固体中不能发生D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq\f(V,V0)E．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果解析：根据热力学第二定律可知，在外界的影响下物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，A项正确；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，B项正确；扩散现象在气体、液体、固体中都能发生，C项错误；某气体的摩尔体积为V，每个分子平均占据的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq\f(V,V0)，D项错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，E项正确．答案：ABE15．[2019·郑州市调研]下列说法正确的是()A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律解析：一个孤立系统的熵永远不会减少，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A项错误；绝热条件下压缩气体，由热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q可知，内能增加，B项正确；一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少，由于气体的体积增大，所以密度一定减小，C项正确；对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大时，气体对外做功，而温度升高，由热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，D项正确；第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，E项错误．答案：BCD16．[2019·武汉市毕业生调研]斯特林循环因英国物理学家斯特林于1816年首先提出而得名，它是由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，对此气体，下列说法正确的是()A．过程A→B中气体的温度逐渐减小B．过程B→C中气体对外界做正功C．过程C→D中气体放出了热量D．状态C、D的内能相等E．经过如图所示的一个斯特林循环，气体对外界做正功解析：过程A→B中气体的体积保持不变，压强增大，由eq\f(pV,T)＝C可知气体的温度逐渐增大，A项错误；过程B→C中气体的温度不变，气体的体积增大，则气体对外界做正功，B项正确；过程C→D中气体的体积不变，气体的压强减小，则气体的温度降低，气体的内能减小，说明气体向外界放出了热量，C项正确，D项错误；A→B过程和C→D过程中气体对外界做功为零，B→C过程中气体对外界做正功，D→A过程中气体对外界做负功，结合图象分析可知，该气体经过一个斯特林循环，对外界做正功，E项正确．答案：BCE二、填空题(本题共1小题，共6分)17．[2019·广州市毕业班测试](6分)一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体对活塞________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)气体________(填“吸热”或“放热”)．解析：取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，外界对气体做正功，由于气缸导热，缸内气体温度不变，气体内能不变．外界对气体做正功，气体对活塞做负功，根据热力学第一定律，可知W＋Q＝0，气体放热．答案：不变做负功放热三、计算题(本题共3小题，30分)18．[2019·江苏卷](8分)如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．解析：A→B过程W1＝－p(VB－VA)B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)代入数据得W＝1500J.答案：1500J19.[2019·包头市质检](10分)如图所示，足够长的绝热气缸放在光滑水平面上，用横截面积S＝0.2m2的光滑绝热薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，与活塞连接的轻杆的另一端固定在墙上．外界大气压强p0＝1.0×105Pa，当气体温度T1＝300K时，密闭气体的体积V1＝0.03m3，现把气体温度缓慢升高到T(1)缸内气体温度为T2时的体积V2；(2)气体温度升高的过程中，气体对外界所做的功W.解析：(