第十章 热力学定律 单元检测试卷（含答案）

《第十章 热力学定律 单元检测试卷（含答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章 热力学定律 单元检测试卷（含答案）（9页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、章末检测试卷章末检测试卷(第十章第十章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分) 1(多选)在下列现象中是通过做功使物体内能改变的是( ) A用打气筒给自行车打气时，筒壁温度升高 B在阳光照射下，水的温度升高 C铁锤锤打铁块，使铁块温度升高 D夏天在室内放几块冰，室内会变凉一些 答案 AC 2某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽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 1 A对外做正功，分子的平均动能减

2、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 答案 A 解析 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 3(2019 天门市、潜江市、应城市高一下期中联考)能源问题关乎国家建设和社会发展，下列 关于能量和能源的说法中正确的是( ) A人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量 B自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源 C在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少 D能源耗散说明能量在转化过程中具有方向性 答案 D 解析 人类在不断地开发和

3、利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故 A 错误；自 然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故 B 错误；在利用能 源的过程中，由于能量是守恒的，能量在数量上并没有减少，故 C 错误；根据热力学定律可 知，宏观自然过程自发进行具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故 D 正确 4(多选)(2019 宝鸡中学高三模拟)下列说法正确的是( ) A内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化 B根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以自发地相互转化 C外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变 D气体向真空的自由膨胀是不可逆的 答案 CD

4、解析 根据热力学第二定律可知，内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化，选项 A 错误；根据能量守恒定律可知，各种形式的能可以相互转化，根据热力学第二定律，宏观自 然的过程都具有方向性，选项 B 错误；根据热力学第一定律可知，若外界对物体做的功等于 物体向外界放出的热量，则物体的内能不变，选项 C 正确；根据热力学第二定律，气体向真 空的自由膨胀是不可逆的，选项 D 正确 5(多选)关于能量耗散，下列说法中正确的是( ) A能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B能量耗散表明能量守恒定律是不正确的 C能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降

5、 低了 D能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性 答案 CD 解析 能量耗散的过程是能量向品质低的内能转变的过程，但是总的能量是守恒的，能量不 能凭空产生，也不能凭空消失，故 A、B 错误；能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在 数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，C 正确；根据热力学定律可知，宏观自然 过程自发进行是有其方向性的，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故 D 正 确 6一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是( ) A不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大 B若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大

6、 C若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变 D若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大 答案 D 解析 斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙，木 块下滑时要克服摩擦力做功，故木块的机械能减小，由能量守恒定律知它的内能将增大，故 D 正确 7(多选)(2019 衡阳市第八中学月考)下列说法正确的是( ) A第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 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 答案 BC

7、D 解析 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，但不违背能量守恒定律， 故 A 错误；绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知 UWQ0，即内能增加， 故 B 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，故 C 正确；对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积 增大，气体对外做功，而温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸 热，故 D 正确 8 (2019 宜昌市期末)如图 2 所示， 直立容器内有被隔板隔开的 A、 B 两部分体积相等的气体， A 的密度小，B 的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两

8、部分气体均匀混合，设在此过程中 气体吸收的热量为 Q，气体内能增量为 E，则( ) 图 2 AEQ BEQ D无法比较 答案 B 解析 A 部分气体密度小，B 部分气体密度大，以整体为研究对象，开始时，气体的重心在 容器下部，混合均匀后，气体的重心应在容器中部，所以重力对气体做负功，气体的重力势 能增大，由能量守恒定律可知，吸收的热量 Q 有一部分用于增加气体的重力势能，另一部分 用于增加气体的内能，故答案为 B. 9(多选)(2019 武汉市模拟)我国航天员漫步太空已成为现实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“

9、气闸舱”，其原理如图 3 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( ) 图 3 A气体体积膨胀，对外做功 B气体分子势能减小，内能增加 C气体体积变大，温度不变 DB 中气体不可能自发地全部退回到 A 中 答案 CD 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 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 错误，C 正确；由热力学第二定

10、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 正确 10.(多选)(2019 桂林、梧州、贵港、玉林、崇左、北海高三上第一次联合调研)如图 4 所示， 一定质量的理想气体从状态 a 变化到状态 b，其过程如 p T 图中从 a 到 b 的直线所示在 此过程中( ) 图 4 A气体对外界做功 B气体的内能不变 C气体先从外界吸收热量，后向外界放出热量 D外界对气体做功，同时气体向外界放出热量 答案 BD 解析 由题图可知， 由 a 到 b 过程气体温度保持不变， 则气体内能不变， U0， 故 B 正确； 而气体压强 p 增大， 由玻意耳定律：

11、pVC 可知， 气体体积 V 减小； 外界对气体做功， W0， 故 A 错误；由热力学第一定律：UWQ 可知：QUWW0，气体向外界放出 热量，故 C 错误，D 正确 11.(多选)(2019 云南省师范大学附属中学月考)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或 者过程 2 到达状态 N，其 pV 图象如图 5 所示在过程 1 中，气体始终与外界无热量交换； 在过程2中， 气体先经历等容变化再经历等压变化 对于这两个过程， 下列说法正确的是( ) 图 5 A气体经历过程 1，气体对外界做功 B气体经历过程 1，内能可能增大 C气体经历过程 2，先放热后吸热 D气体经历过程 1 的内能改变量与经

12、历过程 2 的一定相同 答案 ACD 解析 气体经历过程 1，压强减小，体积变大，气体膨胀对外界做功，根据热力学定律可得 内能减小，故温度降低，即 TNTM，故 A 正确，B 错误；气体在过程 2 中，根据理想气体状 态方程pV T C，刚开始时体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热，然后压强不变，体 积变大， 气体膨胀对外做功， 则温度升高， 吸热， 故 C 正确； 无论是经过 1 过程还是 2 过程， 初、末状态相同，故内能改变量相同，故 D 正确 12.(多选)(2018 全国卷)如图 6，一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历过程、 到达状态 e.对此气体，下列说法正确的是( )

13、图 6 A过程中气体对外界做正功 B过程中气体从外界吸收了热量 C状态 c、d 的内能相等 D状态 d 的压强比状态 b 的压强小 答案 ACD 解析 过程中，气体由 b 到 c，体积 V 变大，对外界做正功，A 项正确；过程中，气体 由 d 到 e，温度 T 降低，内能 U 减小，体积 V 不变，气体不做功，根据热力学第一定律 U QW 得 Qpc，由 c 到 d 的过程，温度不 变，Vcpd，所以 pbpcpd，D 项正确 二、填空题(本题共 2 小题，共 10 分) 13(6 分)在将空气(可看成理想气体)压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了 24 kJ 的功现潜水员背着该气瓶缓

14、慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且 放出了 5 kJ 的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_kJ，空气_(填 “吸收”或“放出”)的总热量为_kJ. 答案 5(2 分) 放出(2 分) 29(2 分) 解析 理想气体的内能仅与温度有关， 故将空气压缩装入气瓶的过程中并不改变空气的内能， 只有潜入海底过程才改变内能，所以两个过程中，空气的内能共减小 5 kJ，由热力学第一定 律 UWQ，知 Q29 kJ，故空气放出的总热量为 29 kJ. 14.(4 分)(2019 高三第二次全国大联考江苏卷)如图 7 所示，理想气体状态经历了从 A 到 B 再 到 C 的过程，则从 A

15、 到 B 气体分子的平均速率_(填“增加”“减小”或“不变”)， 从 B 到 C 气体_(填“吸收”或“放出”)能量 图 7 答案 减小(2 分) 吸收(2 分) 解析 从 A 到 B 气体温度降低，则气体分子的平均速率减小；从 B 到 C 气体温度不变，内能 不变，而压强减小，根据玻意耳定律可知，气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定 律 UQW 知，从 B 到 C 气体要吸收热量 三、计算题(本题共 4 小题，共 42 分) 15(8 分)汽缸内封闭了一定质量、压强为 p1.0105 Pa、体积为 V2.0 m3的理想气体， 现使气体保持压强不变， 体积缓慢压缩至 V1.0 m3， 此

16、过程气体向外界释放了 Q1.2105 J 的热量，则： (1)压缩过程外界对气体做了多少功？ (2)气体内能变化了多少？ 答案 (1)1.0105 J (2)减少了 2104 J 解析 (1)外界对气体做功 WpVp(VV)(3 分) 解得 W1.0105 J(2 分) (2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量 UQW1.2105 J1.0105 J2104 J. 即气体内能减少了 2104 J(3 分) 16(10 分)如图 8 所示，一长为 L、内横截面积为 S 的绝热汽缸固定在水平地面上，汽缸内 用一质量为 M 的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞光滑且不漏气，开始时活塞固定

17、 在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为 p，外界大气压为 p0(pp0)现释放活塞，测得活 塞被缸内气体推到缸口时的速度为 v.求： 图 8 (1)此过程克服大气压力所做的功 (2)活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？ 答案 (1)p0SL 2 (2)减少了1 2Mv 21 2p0SL 解析 (1)设大气作用在活塞上的压力为 F，则 Fp0S(2 分) 则此过程大气压力所做的功 WF L 2 p0SL 2 (2 分) 故此过程克服大气压力所做的功为p0SL 2 (2 分) (2)设活塞离开缸口时动能为 Ek，则 EkMv 2 2 (1 分) 根据能量守恒定律得：缸内气体内能改变

18、UMv 2 2 p0SL 2 (2 分) 即内能减少了1 2Mv 21 2p0SL.(1 分) 17.(10 分)如图 9 所示为一汽缸内封闭的一定质量气体的 pV 图线，当该系统从状态 a 沿过 程 acb 到达状态 b 时，有 335 J 热量传入系统，系统对外界做功 126 J求： 图 9 (1)若沿 adb 过程，系统对外做功 42 J，则有多少热量传入系统？ (2)若系统由状态 b 沿曲线返回状态 a 的过程中，外界对系统做功 84 J，则系统是吸热还是放 热？传递的热量是多少？ 答案 (1)251 J (2)放热 293 J 解析 (1)由热力学第一定律可得 acb 过程系统增加的

19、内能 UWQ(126335) J 209 J，(2 分) 由 adb 过程有 UWQ(1 分) 得 QUW209(42) J251 J，(1 分) 为正，即有 251 J 的热量传入系统(1 分) (2)由题意知系统由 ba 过程内能的增量 UU209 J(2 分) 根据热力学第一定律有 QUW(20984) J293 J(2 分) 负号说明系统放出热量，传递的热量为 293 J(1 分) 18(14 分)(2019 宝鸡市高考模拟)如图 10 所示，内壁光滑且长为 L50 cm 的绝热汽缸固定 在水平面上， 汽缸内用横截面积为 S100 cm2的绝热活塞封闭有温度为 t027 的一定质量 的

20、理想气体，开始时处于静止状态的活塞位于距左侧缸底 l30 cm 处现用电热丝对封闭的 理想气体加热，使活塞缓慢向右移动(已知大气压强为 p01.0105 Pa) 图 10 (1)试计算当温度升高到 t377 时，缸内封闭气体的压强 p； (2)若汽缸内电热丝的电阻 R100 ，加热时电热丝中的电流为 I0.2 A，在此变化过程中共 持续了 t300 s，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能 U. 答案 (1)1.3105 Pa (2)1 000 J 解析 (1)设封闭气体刚开始的温度为 T1，压强为 p0，当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体 的温度为 T2，则 T1(27273) K300 K，封闭气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律可 得： lS T1 LS T2 (2 分) 解得：T2500 K227 (2 分) 由于 227 377 ，所以气体发生等压变化之后再发生等容变化 设当温度达到 T3(377273) K650 K 时，封闭气体的压强为 p3，根据查理定律可得： p0 T2 p T3(2 分) 代入数据解得：p1.3105 Pa(1 分) (2)根据热力学第一定律可得：UWQ(2 分) 外界对气体做的功为：Wp0S(lL)(2 分) 封闭气体共吸收的热量为：QI2Rt(2 分) 解得：U1 000 J(1 分)