第4章 热力学定律 （Word版含答案）

第4章热力学定律
一、选择题（共15题）
1．若已知l=1.6m，弹出后经t=0.4s击中肥猪堡垒，小鸟的质量m=0.2kg，则在弹出小鸟前弹弓的弹性势能至少是（　　）
A．1J B．1.2J C．1.6J D．1.8J
2．用活塞压缩汽缸里的空气，对汽缸里的空气做了1000J的功，同时汽缸向外散热200J，则汽缸内的气体的内能改变了（　　）
A．-1200J B．-800J C．800J D．1200J
3．下列说法正确的是（　　）
A．液体表面层中分子间的相距作用表现为引力
B．用显微镜观测液体中的布朗运动,观察到的是液体分子的无规则运动
C．电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外面,违背了热力学第二定律
D．一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少
4．如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道固定在水平面上，轨道的圆心处固定了一条形磁铁。一半径为r，质量为m的金属球从半圆轨道的一端由静止释放（金属球紧贴轨道，其球心在半圆轨道的水平直径上），金属球在轨道上来回往复运动，重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（）
A．由于没有摩擦，金属球来回往复运动时，每次都能到达相同的高度
B．金属球第一次到达轨道最低点的速度是 ，后续每次到达最低点的速度都小于
C．金属球最终停在轨道最低点，运动过程中系统产生的总热量为mg（R-r）
D．金属球运动过程中有感应电动势产生，但因没有闭合回路，所以没有产生感应电流
5．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（　　）
A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加
B．气体吸热，温度降低，内能不变
C．气体放热，压强增大，内能增大
D．气体放热，温度不变，内能不变
6．如图所示，气缸竖直放置在水平地面上，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 > mgh
C．ΔE < mgh D．以上三种情况均有可能
7．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．能量的转化和转移没有方向性
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
8．有一桶水温度是均匀的，在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面，气泡上升过程中逐渐变大，若不计气泡中空气分子的势能变化，则（　　）
A．气泡中的空气对外做功，吸收热量
B．气泡中的空气对外做功，放出热量
C．气泡中的空气内能增加，吸收热量
D．气泡中的空气内能不变，放出热量
9．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的
C．实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．空调机既能致冷又能致热，说明热传递不存在方向性
10．下列说法中正确的是（　　）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律
D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性
11．如图所示，小车由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成，静止在光滑水平面上，当小车固定时，从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止．如果小车不固定，物体仍从A点静止滑下，则（　　）
A．还是滑到C点停住 B．滑到BC间停住
C．会冲出C点落到车外 D．上述三种情况都有可能
12．在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为 ，则下列说法正确的是（　　）
A．此过程中通过线框截面的电量为
B．此时线框的加速度为
C．此过程中回路产生的电能为
D．此时线框中的电功率为
13．对于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了能量守恒定律
B．热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度
C．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响
E．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
14．下列有关热现象的说法正确的是（　　）
A．熵值越小表明系统内分子运动越无序
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距
D．一定质量的理想气体在等温压缩的过程中，气体的内能不变，并向外界放热
E．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
15．如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R的光滑圆环顶点P，另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球.开始时小球位于A点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动到最低点B时的速率为v，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g。下列分析正确的是（　　）
A．轻质弹簧的原长为R
B．小球过B点时，所受的合力为
C．小球从A到B的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能和小球的动能
D．小球运动到B点时，弹簧的弹性势能为mgR－
二、填空题
16．一密封性很好的弹性热水袋充有温度为80°C的、压强大于大气压的某种气体，气体可视为理想气体。热水袋绝热性能良好，几分钟后热水袋的体积增大了 ．在该过程中，外界对气体做　 　（选填“正功”“负功”或“不做功”），袋中气体分子的平均动能　 　（选填“减小”“增加”或“不变”）。
17．如图，用隔板将左端封闭的绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有温度为T1的理想气体，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。气体达到稳定时的温度T2　 　T1，（填“>”“=”或“<”）。缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积，此时气体的温度T3　 　T1。（填“>”、“=”或“<”）
18．如图所示，用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内(活塞与汽缸壁之间无摩擦)．在活塞上缓慢地加沙子，在此过程中，密闭气体　 　(选填“吸热”“放热”或“无热传递”)，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数　 　(选填“增多”“减少”或“不变”)．
19．恒温环境中，在导热性能良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的空气（视为理想气体）。用力缓慢向里压活塞，该过程中封闭气体的压强　 　（选填“增大”或“减小”）；气体　 　（选填“吸收”或“放出”）热量。
三、综合题
20．如图甲在光滑的轨道上放置两个小车，小车B静止，现让小车A以一定的初速度撞击B，B车上有黏性物质可将两车粘在一起。位移传感器记录了小车A的运动情况，传输到计算机中得到了图乙，若小车A的质量为3.6kg，则碰撞过程中两小车损失的机械能为？
21．图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg．电阻为1.0 的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0 的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。
22．如图所示，倾角θ=30°，高为h的三角形木块B，静止放在一水平面上，另一滑块A，以初速度v0从B的底端开始沿斜面上滑，若B的质量为A的质量的3倍，当忽略一切摩擦的影响时，要使A能够滑过木块B的顶端，求V0至少应为多大？（结果用根式表示）
23．一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置。活塞的质量m=20 kg，横截面积S=100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1=12cm，离汽缸口的距离L2=4cm。外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g=10 m/s2，求：
①此时气体的温度为多少；
②在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q=390J的热量，则气体增加的内能ΔU多大.
答案部分
1．C
2．C
3．A
4．C
5．B
6．B
7．D
8．A
9．C
10．D
11．A
12．D
13．A,C,D
14．C,D,E
15．B,C,D
16．负功；减小
17．=；>
18．放热；增多
19．增大；放出
20．解：由图可知，A、B碰前A的速度为4m/s，碰后AB的共同速度为0.4m/s，由动量守恒得
即
得
碰撞过程中两小车损失的机械能
21．解: 由能量守恒定律得： ①
代入数据得： ②
又 ③
设电阻 与 的并联电阻为 ， 棒的电阻为 ，有
④
⑤
⑥
代入数据得： .
22．解：根据水平方向动量守恒有：
mv0cosθ=(m+M)v′
根据动能定理有
-mgh=(M+m)v’2/2-mv2/2
联立以上两式得v=
所以当v0> 时，滑块A可以滑过斜面顶端。
23．解：①当气缸水平放置时， ， ,
当汽缸口向上，活塞到达气缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有
则 ,
由理想气体状态方程得 ,则
②当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得 ,则
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为
根据热力学第一定律 得