高中物理选修33同步检测第10章热力学定律 单元检测Word文档格式.docx

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2．与外界隔绝的、发生变化孤立体系，其总熵的变化是（　　）

A．不变

B．可能增大或减小

C．总是不增大

D．总是减小

【解析】　据熵增加原理知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．

【答案】　C

3．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的（　　）

A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可达到100%

B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下

C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝

D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

【解析】　热机的效率不可能达到100%，A错；

绝对零度不可达到，B错；

汽车尾气中有害气体不会与空气自动分离，C错；

太阳能可以发电和进行加热，D正确．

【答案】　D

4．0℃水结成0℃的冰，对此过程应用热力学第一定律，以下关系符号的说明正确的是（　　）

A．Q>

0，W>

0，ΔU>

B．Q>

0，W<

0，ΔU<

C．Q<

D．Q<

【解析】　对这一过程的判断要注意两点：

（1）水结成冰，要放出熔解热．

（2）水结成冰，体积要膨胀．据此，可以立即给出判断．

放出熔解热，表示Q<

0.体积膨胀，表示物体对外界做功，W<

0.因此，只能选择选项C.

5．已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是（　　）

A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙

B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙

C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲

D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲

【解析】　一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A对，B、C、D错．

【答案】　A

6．隔板将绝热的气缸分为A、B两部分，A内充有气体，B内为真空（如图甲）．现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图乙），这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是（　　）

A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动

B．自由膨胀前后，气体的压强不变

C．自由膨胀前后，气体的温度不变

D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分

【解析】　自由膨胀时，气体并不对外做功，绝热容器又没有做功过程，所以内能不变，则气体的温度保持不变．

7．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后　（　　）

A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少

B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加

C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少

D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加

【解析】　胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<

0.由于没时间进行热交换，由ΔU＝W可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确．

8.

热力学第二定律常见的表述方法有两种：

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．第一种表述方法可以用图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的图来表示，你认为下图中表达正确的是（　　）

【解析】　由热力学第二定律的第二种表述和热机的效率不可能达到100%知，热机吸收热量对外做功，同时把热量传给低温物体，故只有B项正确．

9．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升；

另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气二氧化碳气体浓度的急剧增加会导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．为了减缓大气中CO2浓度的增加，以下措施中可行且有效的是（　　）

A．禁止使用煤、石油和天然气

B．开发使用核能、太阳能

C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气

D．植树造林

【解析】　可行且行之有效的措施是开发新能源以便减少对常规能源的利用，减少CO2的排放；

植物造林可以吸收空气中的CO2，所以选B、D.题中A、C两项措施虽然有效，但并不可行．

【答案】　BD

10.

如图甲所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于A位置．现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞稳定后静止在B位置．若气体分子间的相互作用力可忽略不计，则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较（　　）

A．气体的压强可能相同

B．气体的内能可能相同

C．单位体积内的气体分子数一定增多

D．单位时间内气体分子撞击活塞的次数一定增多

【解析】　将一重物轻轻地放在活塞上后，气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，气体内能增大，单位体积内的气体分子数一定增多，单位时间内气体分子撞击活塞的次数一定增多，A、B错误，C、D正确．

【答案】　CD

11．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，cd平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（　　）

A．从状态d到c，气体不吸热也不放热

B．从状态c到b，气体放热

C．从状态a到d，气体对外做功

D．从状态b到a，气体吸热

【解析】　从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小（降温），就一定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，故C正确；

气体从状态b到状态a是一个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D对．

【答案】　BCD

12．一定质量的理想气体由状态A变到状态B的p－T图线如图所示，可知在由A到B的过程中正确的是（　　）

A．气体分子的平均动能增大

B．气体分子间的平均距离增大

C．气体的压强增大，体积减小

D．气体一定吸收热量

【解析】　由题图可知，气体由A到B温度升高，故气体分子平均动能变大，A正确；

连接OA、OB，如图所示，OA斜率大于OB斜率，故VB>

VA，气体分子之间的平均间距增大，B正确、C错误；

由气体内能变大、体积变大可知气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知Q>

0，气体要吸热，D正确．

【答案】　ABD

第Ⅱ卷（非选择题　52分）

二、填空题（本题有2小题，共12分，请将答案写在题中的横线上）

13．（6分）质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ（可看成理想气体）变化过程中温度（T）随加热时间（t）变化关系如图所示．单位时间所吸收的热量可看作不变．

（1）以下说法正确的是________．

A．在区间Ⅱ，物质的内能不变

B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变

C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加

D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大

（2）在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高________（变快、变慢或快慢不变），理由________________________________________________.

【解析】　根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，理想气体的状态方程

＝C

可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<

0，ΔU＝Q－|W|；

体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q；

所以ΔU1<

ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快．

【答案】　

（1）BCD　

（2）变快，理由见解析

14．（6分）

（1）蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是________．热机的效率η＝

不可能达到100%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．

（2）如图表示一定质量的某气体在不同温度下的两条等温线．图中等温线Ⅰ对应的温度比等温线Ⅱ对应的温度要________（填“高”或“低”）．在同一等温线下，如果该气体的压强变为原来的2倍，则气体的体积应变为原来的________倍．

【解析】　

（1）本题考查热力学第一定律．由热力学第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝W.

（2）本题考查气体定律．在两等温线上取体积相等的两个状态，可见等温线Ⅰ的压强小于等温线Ⅱ的压强，由

＝C可得，等温线Ⅰ的温度小于等温线Ⅱ的温度；

在等温条件下，pV＝C，可得如果气体的压强变为原来的2倍，则气体的体积变为原来的1/2.

【答案】　

（1）Q1－Q2＝W　内　机械　

（2）低　

三、计算题（本题有3小题，共40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）

15．（13分）一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：

（1）这些气体的内能发生了怎样的变化？

（2）如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J的热量．那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？

做功多少？

【解析】　

（1）由热力学第一定律可得

ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J

所以内能增加了160J.

（2）由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态过程中，内能的变化应等于①状态到②状态过程中内能的变化，则从②状态到①状态的过程中，内能应减少160J，即ΔU′＝－160J，②又Q′＝－240J

根据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′

所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－（－240J）＝80J

即外界对气体做功80J.

【答案】　

（1）增加了160J　

（2）外界对气体做功80J

16．（13分）如图所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S，在t时间内集热箱里气体膨胀对外做的功数值为W，其内能增加了ΔU，不计封闭气体向外散的热，已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收，求：

（1）这段时间内集热箱内气体共吸收的热量；

（2）此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率．

【解析】　

（1）设吸收的热量为Q，根据热力学第一定律得：

ΔU＝－W＋Q，Q＝ΔU＋W

（2）在垂直集热板单位面积上的辐射功率：

P＝

＝

.

【答案】　

（1）ΔU＋W　

（2）

17．（14分）如右图所示，为一气缸内封闭的一定质量的气体的pV图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有热量335J传入系统，系统对外界做功126J，求：

（1）若沿a→d→b过程，系统对外做功42J，则有多少热量传入系统？

（2）若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84J，则系统是吸热还是放热？

热量传递是多少？

【解析】　

（1）由热力学第一定律可得a→c→b过程系统增加的内能ΔU＝W＋Q＝（－126＋335）J＝209J

由a→d→b过程有ΔU＝W′＋Q′

得Q′＝ΔU－W′＝[209－（－42）]J＝251J，为正，即有251J的热量传入系统．

（2）由题意知系统由b→a过程内能的增量

ΔU′＝－ΔU＝－209J

根据热力学第一定律有

Q″＝ΔU′－W″＝（－209－84）J＝－293J

负号说明系统放出热量，热量传递为293J.

【答案】　

（1）251J　

（2）放热　293J