高中物理 第10章 熱力學(xué)定律 學(xué)業(yè)質(zhì)量標準檢測 新人教版選修33

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1、 第十章　學(xué)業(yè)質(zhì)量標準檢測 本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題　共40分) 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．(廣東省深圳市沙井中學(xué)2017年高二下學(xué)期期末)下列說法中正確的是( C ) A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 B．功、熱、內(nèi)能是一樣的 C．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它任何變化

2、 D．凡是不違反能量守恒定律的過程一定能實現(xiàn) 解析：熱量也能從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其他的變化，選項A錯誤；功、熱、內(nèi)能三者只是單位相同，但是實質(zhì)上有本質(zhì)的不同，選項B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，選項C正確；凡是不違反能量守恒定律的過程不一定能實現(xiàn)，例如第二類永動機，選項D錯誤；故選C。 2．如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中( A ) A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對外界做

3、功，氣體內(nèi)能減小 解析：本題考查了熱力學(xué)第一定律，理解做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑的過程中，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能增大，A正確。 3.熱力學(xué)第二定律常見的表述方式有兩種，其一是：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化；其二是：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。第一種表述方式可以用如右圖示意圖來表示，根據(jù)你對第二種表述的理解，如果也用類似的示意圖來表示，你認為下列示意圖中正確的是( B ) 解析：第二種表述的意思是：熱機吸收熱量，對外做功，同時把熱量傳給低溫物體。 4.(山東壽光現(xiàn)

4、代中學(xué)2017～2018學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一定質(zhì)量的理想氣體沿p－V坐標圖中曲線所示的方向發(fā)生變化，其中曲線ADB是以p軸、V軸為漸近線的雙曲線的一部分，則( C ) A．氣體由A變到B，一定是放熱的 B．氣體由B變?yōu)锳，一定是吸熱的 C．氣體由A變到B再變到A，吸熱多于放熱 D．氣體由A變到B再變到A，放熱多于吸熱 解析：由圖可知，由A經(jīng)C到B，中途體積增大，對外做功，同時溫度也升高，內(nèi)能增大，所以一定要吸熱。而由B經(jīng)D到A，只是體積減小，溫度是不變的(是條等溫線)，所以雖然是放熱，但相對前面的由A到B過程，放出的熱量要少些，所以總的吸熱大于放熱，綜上所述選項C正確。 5．(山

5、東濰坊2016年高三一模)飛機在萬米高空飛行時，艙外氣溫往往在－50℃以下。在研究大氣現(xiàn)象時可把溫度、壓強相同的一部分氣體作為研究對象，叫做氣團。氣團直徑可達幾千米。由于氣團很大，邊緣部分與外界的熱交換對整個氣團沒有明顯影響，可以忽略。高空氣團溫度很低的原因可能是( C ) A．地面的氣團上升到高空的過程中膨脹，同時對外放熱，使氣團自身溫度降低 B．地面的氣團上升到高空的過程中收縮，同時從周圍吸收熱量，使周圍溫度降低 C．地面的氣團上升到高空的過程中膨脹，氣團對外做功，氣團內(nèi)能大量減少，氣團溫度降低 D．地面的氣團上升到高空的過程中收縮，外界對氣團做功，故周圍溫度降低 解析：由熱力學(xué)

6、第一定律，物體內(nèi)能的變化ΔU與做功W和熱傳遞Q有關(guān)，滿足ΔU＝W＋Q，氣團在上升的過程中不斷膨脹，氣體對外做功，又由于氣團很大，其邊緣與外界的熱交換可忽略，因而其內(nèi)能不斷減小，所以氣團的溫度會很低，故選C。 6．一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖所示的p－V圖上，氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過程變化到b狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài)， a、c兩點位于與縱軸平行的直線上，以下說法中正確的是( D ) A．由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中，氣體放出熱量，內(nèi)能減少 B．由b狀態(tài)至c狀態(tài)過程中，氣體對外做功，內(nèi)能減少 C．c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)分子平均距離較大，分子平均動能較大

7、 D．b狀態(tài)與a狀態(tài)相比，b狀態(tài)分子平均距離較小，分子平均動能相等 解析：由題意，ab是一條雙曲線，說明氣體由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中發(fā)生了等溫變化，內(nèi)能不變，氣體的體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放出熱量，故A錯誤。由b狀態(tài)至c狀過程中，氣體的體積增大，對外做功，溫度升高，內(nèi)能增大，故B錯誤。c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，體積相同，分子平均距離相等，故C錯誤。b狀態(tài)與a狀態(tài)相比，b狀態(tài)體積小，分子平均距離較小，溫度相等，則分子平均動能相等，故D正確。 7．奧運祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃氣罐(內(nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成。當穩(wěn)壓閥打開以后，燃氣以氣態(tài)形式從氣罐里出來，經(jīng)過

8、穩(wěn)壓閥后進入燃燒室進行燃燒。則以下說法中正確的是( AC ) A．燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功 B．燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能減少 C．燃氣在燃燒室燃燒的過程是熵增加的過程 D．燃氣燃燒后釋放在周圍環(huán)境中的能量很容易被回收再利用 解析：燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中體積膨脹，對外做功，故A選項正確；燃氣在膨脹過程中克服分子間引力做功，分子勢能增大，故B選項錯誤；由熵增加原理可知C選項正確；由能量耗散可知D選項錯誤。 8．用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖住，將質(zhì)量和溫度都相同的氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分，然后提起銷子S，使活塞可以無摩擦地滑動

9、，當活塞平衡時( CD ) A．氧氣的溫度不變　　　 B．氫氣的壓強增大 C．氧氣的體積減小 D．氧氣的內(nèi)能變大 解析：質(zhì)量相同，則H2的分子數(shù)多，溫度相同表明兩氣體分子平均動能相同，則H2壓強大，釋放后，活塞右移，H2體積變大，同時對O2做功，O2的溫度升高，內(nèi)能變大，故選CD。 9．(青島市2016年高二下學(xué)期三校聯(lián)考)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示，下列判斷正確的是( AD ) A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．b和c兩個狀

10、態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 解析：從a→b為等容變化、溫度升高、內(nèi)能增大，不做功，所以要吸熱，A對，過程bc為等溫膨脹，要吸熱，B不正確。ca過程為等壓降溫，體積減小，外界對氣體做功，而內(nèi)能減小，所以要放熱，但W≠Q(mào)，C錯。由p＝nEk可知，由于pb>pc　Ek相等所以nb>nc，D對。 10.如圖是某研究小組為了探究“魚鰾的作用”所制作的裝置。具體制作方法如下：在大號“可樂瓶”中注入半瓶水，在一個小氣球中放入幾枚硬幣并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢能)，將其裝入“可樂瓶”中。通過在水中放鹽改變水的密度后，使氣球恰好懸浮于水中，并擰緊瓶蓋。設(shè)初始時

11、瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相同。當用手擠壓“可樂瓶”的上半部分時，下列說法正確的是( AD ) A．快速擠壓時，瓶內(nèi)氣體壓強變大 B．快速擠壓時，瓶內(nèi)氣體溫度不變 C．快速擠壓時，瓶內(nèi)氣體體積不變 D．緩慢擠壓時，氣球下降 解析：快速擠壓氣體時，外界對它做功，來不及熱傳遞，由W＋Q＝ΔU，內(nèi)能增大，溫度上升，體積變小，瓶內(nèi)壓強變大，則A項對，B、C兩項錯；緩慢擠壓時，溫度不變，體積變小，瓶內(nèi)壓強變大，對氣球來說，壓強也增大，溫度不變，體積必然減小，則重力mg大于浮力ρgV氣球，氣球下降，則D項正確。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫

12、線上) 11．(5分)根據(jù)制冷機的工作原理，試分析每個工作過程中工作物質(zhì)的內(nèi)能改變情況和引起改變的物理過程 ： (1)工作物質(zhì)的內(nèi)能增加，是做功的過程； (2)工作物質(zhì)的內(nèi)能減小，是放熱的過程； (3)工作物質(zhì)的內(nèi)能增加，是吸熱的過程。 解析：在(1)中，壓縮氣體，對氣體做功，內(nèi)能增加；在②中，氣體液化要放出熱量，內(nèi)能減小；在(3)中，是工作物質(zhì)的汽化過程，要吸收熱量，內(nèi)能增加。 12．(6分)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的p­T圖像和V­T圖像如圖所示，此過程中氣體的內(nèi)能增加了100J，則此過程中氣體吸收(選填“吸收”或“放出”)的熱量為300J

13、。 解析：由題圖知氣體發(fā)生的是等壓變化，由蓋－呂薩克定律有＝，所以V2＝V1，代入數(shù)值得V2＝8.0×10－3m3，此過程氣體膨脹對外做功為W＝p(V2－V1)＝200J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知氣體吸熱且Q＝300J。 13．(7分)開發(fā)利用太陽能，將會滿足人類長期對大量能源的需求。太陽能的光熱轉(zhuǎn)換是目前技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最廣泛的形式。太陽能熱水器的構(gòu)造示意圖如圖所示，下方是象日光燈管似的集熱管，由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，在黑色管的下方是一塊光亮的鋁合金反光板，做成凹凸一定的曲面。 (1)說明太陽能熱水器哪些結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)，水箱為何安裝在頂部而非下部？ 答：日

14、光燈管似的集熱管面積較大，便于吸收較多的太陽能；外有透明玻璃管，內(nèi)有黑色管子，使陽光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管間有空隙，并抽成真空，減少兩管間因空氣對流引起的熱損失，減少熱傳導(dǎo)；集熱管的下方是一塊光亮的鋁合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周圍及穿過管隙的陽光盡量聚焦在水管內(nèi)，水箱安裝在頂部而非下部，便于水的對流。 (2)下圖中A是集熱器，B是儲水容器，在陽光直射下水將沿順時針方向流動，這是因為集熱器中的水被太陽光曬熱后密度變小，沿管向右上方運動。C是輔助加熱器，其作用是在陰天用電加熱的方式使水溫升高。請在下圖中適當位置安上進水閥門和出水閥門，并說明選擇位置的理由。在封

15、閉的環(huán)形管道的左下方安上進水閥門，在貯水容器下方豎直管道上安出水閥門，可使熱水流出，冷水得以補充。 三、論述·計算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 14．(9分)據(jù)《中國環(huán)境報》報道：從一份簡單科技攻關(guān)課題研究結(jié)果顯示，我國酸雨區(qū)已占國土面積的40%以上，研究結(jié)果還表明，我國農(nóng)業(yè)每年因遭受酸雨而造成的經(jīng)濟損失高達15億多元。為了有效控制酸雨，目前國務(wù)院已批準《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》等法規(guī)。 在英國進行的一項研究結(jié)果表明：高煙囪可有效地降低地面SO2

16、濃度。在20世紀的60～70年代的10年間，由發(fā)電廠排放的SO2增加了35%，但由于建造高煙囪的結(jié)果，地面濃度降低了30%之多。 (1)請你從全球環(huán)境保護的角度，分析這種做法是否可??？說明其理由并舉出幾種控制酸雨的有效途徑。 (2)用傳統(tǒng)的煤、石油作燃料，其主要缺點是什么？與傳統(tǒng)的煤、石油作燃料相比，哪種物質(zhì)可以作為新能源？主要優(yōu)點是什么，缺點又是什么？ 答案：(1)這種做法不可取。建設(shè)高煙囪只能降低地面SO2的濃度，不能從根本上降低大氣中SO2的濃度?？刂扑嵊甑耐緩街饕腥齻€：一是對煤、石油等傳統(tǒng)能源進行處理，使其燃燒過程不產(chǎn)生SO2；二是對SO2回收；三是開辟“綠色能源”，主要是氫能

17、源。 (2)傳統(tǒng)的燃料主要缺點是：①煤，石油是不易再生的化工燃料，其資源是有限的；②燃燒后產(chǎn)生的SO2、NO2等嚴重污染大氣，進而形成酸雨；③燃燒后產(chǎn)生的CO2又會造成溫室效應(yīng)。與傳統(tǒng)的燃料相比，氫可以作為目前最理想的燃料，優(yōu)點：①H2可以用水作為原料來制取，取之不盡，用之不竭；②H2燃燒時放熱多，放出的熱量約為同質(zhì)量汽油的3倍；③氫燃料的最大優(yōu)點是燃燒產(chǎn)物為水，不易污染環(huán)境，還可循環(huán)使用。 缺點：氫能源的提取、開發(fā)和利用的技術(shù)發(fā)明成為當務(wù)之急。 15．(10分)(山東濰坊市2016年高二下學(xué)期期中)如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的p－V圖象，氣體狀態(tài)由A經(jīng)B到C的變化過程中，氣體吸收了42

18、0J熱量，對外做功400J。已知狀態(tài)A的溫度為300K。求氣體： (1)內(nèi)能改變的數(shù)值； (2)狀態(tài)C的溫度TC。 答案：(1)增加20J　(2)240K 解析：(1)由熱力學(xué)第一定律 ΔU＝Q＋W＝420J－400J 解得ΔU＝20J Δv為正，則氣體內(nèi)能增加 (2)由理想氣體狀態(tài)方程：＝ 解得狀態(tài)C的溫度：TC＝240K 16．(11分)如圖所示，一導(dǎo)熱汽缸放在水平地面上，其內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過定滑輪與一重物連接，并保持平衡，已知汽缸高度為h，開始時活塞在汽缸中央，初始溫度為t攝氏度，活塞面積為S，大氣壓強為p0。物體重力為G，活塞質(zhì)量及一切摩擦不

19、計，緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞上升Δx，封閉氣體吸收了Q的熱量。(汽缸始終未離開地面)求： (1)環(huán)境溫度升高了多少度？ (2)氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 答案：(1)(273＋t)K　(2)內(nèi)能增加；ΔU＝Q－(p0S－G)Δx 解析：(1)活塞緩慢移動，任意時刻都處于平衡狀態(tài)，故氣體做等壓變化，由蓋·呂薩克定律可知：＝ 得ΔT＝(273＋t)K (2)氣體溫度升高，內(nèi)能增加。 設(shè)汽缸內(nèi)壓強為p，由平衡條件得：pS＝p0S－G， 封閉氣體對外做功W＝pSΔx＝(p0S－G)Δx， 由熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx。 17．(

20、12分)一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時內(nèi)部封閉氣體的壓強為p0。經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T0＝300K升至T1＝350K。 (1)求此時氣體的壓強。 (2)保持T1＝350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0。求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值。判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因。 答案：(1)p0　(3)　吸熱　原因見解析 解析：(1)由題意知，氣體體積不變，由查理定律得 ＝ 所以此時氣體的壓強p1＝p0＝p0＝p0 (2)抽氣過程可等效為等溫膨脹過程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為V2，由玻意耳

21、定律可得p1V0＝p0V2 可得V2＝＝V0 所以集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為＝ 因為抽氣過程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，而剩余氣體的體積膨脹對外做功。由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一定從外界吸收熱量。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375