第三章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.关于能量和能源,下列说法正确的是( )
A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源
B.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源
D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能量的总量并不减少,但能量品质降低了
2.下列说法正确的是( )
A.物体吸收热量,内能一定增加
B.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变
C.热量不可能从低温物体传到高温物体
D.气体自由膨胀是可逆过程
3.下列说法正确的是( )
A.并不是一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D.一切物理过程都不可能自发地进行
4.下列说法正确的是( )
A.对物体做功,必定会使该物体的内能增加
B.永动机是制造不出来的
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
5.如图所示,两端开口的U形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔEk,大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得①W1=0,②W2-W3=ΔEk,③W2-W3=Q=ΔU,④W3-Q=ΔU。其中,正确的是( )
A.①②③
B.①②④
C.②③
D.①③
6.地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( )
A.体积减小,温度降低
B.体积减小,温度不变
C.体积增大,温度降低
D.体积增大,温度不变
7.关于物体内能变化的说法,正确的是( )
A.一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B.一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加
C.一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加
D.一定质量的物体在体积保持不变的过程中,内能一定不变
8.下列有关能量转化的说法正确的是( )
A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他的变化
B.只要对内燃机不断改进,就可以使内燃机的效率达到100%
C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
D.外界对物体做功,物体的内能必然增加
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.一定质量的理想气体,如果体积膨胀,同时吸收热量,那么下列关于该气体内能变化的说法正确的是( )
A.如果气体对外做的功大于吸收的热量,那么气体内能将减少
B.如果气体对外做的功小于吸收的热量,那么气体内能将减少
C.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能将不变
D.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能可能改变
10.如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是( )
A.在过程ab中气体的内能增加
B.在过程ca中外界对气体做功
C.在过程ab中气体对外界做功
D.在过程bc中气体从外界吸收热量
11.地球上有很多的海水,它的总质量约为1.4×1018 t,如果这些海水的温度降低0.1 ℃,将要放出5.8×1023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量,使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的,关于其原因,下列说法不正确的是( )
A.内能不能转化成机械能
B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律
D.机械能可全部转化为内能,内能不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化
12.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
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)在将空气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,空气的内能共减少 kJ,空气 (选填“吸收”或“放出”)的总热量为 kJ。
14.(8分)一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环,A、B、C状态参量如图所示,气体在状态A的温度为27 ℃,求:
(1)气体在状态B的温度TB;
(2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q。
15.(8分)一定质量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量,内能增加了4.2×105 J。
(1)是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功 做了多少功
(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变,但是内能增加了1.6×105 J,计算结果W=-1.0×105 J是负值,怎样解释这个结果
(3)在热力学第一定律ΔU=W+Q中,W、Q和ΔU的正、负各代表什么物理意义
16.(8分)如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa,气体经历A→B→C→A的过程,在整个过程中对外界放出61.4 J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。
17.(14分)如图所示,一定质量的理想气体,从状态A等容变化到状态B,再等压变化到状态D。已知在状态A时,气体温度tA=327 ℃。
(1)求气体在状态B时的温度。
(2)已知由状态B→D的过程中,气体对外做功W,气体与外界交换热量Q,试比较W与Q的大小,并说明原因。
18.(16分)在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零。求:
(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;
(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。第三章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.关于能量和能源,下列说法正确的是( )
A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源
B.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源
D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能量的总量并不减少,但能量品质降低了
答案：D
解析：化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体,形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,选项A错误。能量是守恒的,既不会凭空产生,也不会凭空消失,但能量品质会下降,故要节约能源,选项B、C均错误,选项D正确。
2.下列说法正确的是( )
A.物体吸收热量,内能一定增加
B.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变
C.热量不可能从低温物体传到高温物体
D.气体自由膨胀是可逆过程
答案：B
解析：改变内能的方式有做功和热传递,物体吸收热量,内能不一定增大,故A错误。由ΔU=W+Q知,物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变,故B正确。热量在一定的条件下可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱,故C错误。根据热力学第二定律,气体自由膨胀是不可逆过程,故D错误。
3.下列说法正确的是( )
A.并不是一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D.一切物理过程都不可能自发地进行
答案：C
解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的,A错。第二类永动机不违反能量守恒定律,但是不能实现,B错。在热传递的过程中,能量可以自发地从高温物体传到低温物体,但其逆过程不可能自发地进行,C对,D错。
4.下列说法正确的是( )
A.对物体做功,必定会使该物体的内能增加
B.永动机是制造不出来的
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
答案：B
解析：由ΔU=W+Q可知,A错误。永动机违背能量守恒定律或热力学第二定律,所以制造不出来,B正确。电流通过电阻做功,电能可以全部转化为内能,C错误。在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体,D错误。
5.如图所示,两端开口的U形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔEk,大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得①W1=0,②W2-W3=ΔEk,③W2-W3=Q=ΔU,④W3-Q=ΔU。其中,正确的是( )
A.①②③
B.①②④
C.②③
D.①③
答案：B
解析：由动能定理可知W2-W3+W1=ΔEk,其中W1=p·ΔV左-p·ΔV右=0,可知①②正确。由热力学第一定律ΔU=W+Q得ΔU=W3-Q,可知④正确,③错误。综合以上分析可知B正确。
6.地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( )
A.体积减小,温度降低
B.体积减小,温度不变
C.体积增大,温度降低
D.体积增大,温度不变
答案：C
解析：随着气团上升,大气压强变小,外界对气团压力减小,气团膨胀,体积增大,气团对外做功,不考虑热交换,根据热力学第一定律,气团的内能减少,若不计分子势能,则内能减少体现为分子平均动能降低,宏观表现为温度降低。故C正确。
7.关于物体内能变化的说法,正确的是( )
A.一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B.一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加
C.一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加
D.一定质量的物体在体积保持不变的过程中,内能一定不变
答案：C
解析：晶体熔化要吸热,温度不变,没有对外做功,故内能增加,A错误。由ΔU=W+Q知,一定质量的气体在体积膨胀的过程中,不知道W、Q如何变化,不能确定ΔU如何变化,故B错误。物体热膨胀一定是吸收了热量,对外做功不一定小于吸收的热量,内能不一定增加,C正确。物体的体积不变,温度可能改变,内能随之改变,D错误。
8.下列有关能量转化的说法正确的是( )
A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他的变化
B.只要对内燃机不断改进,就可以使内燃机的效率达到100%
C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
D.外界对物体做功,物体的内能必然增加
答案：A
解析：由热力学第二定律的开尔文表述可知,A对。热机效率总低于100%,B错。满足能量守恒定律的过程未必能自发进行,因为还要看是否满足热力学第二定律,C错。由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,W>0,ΔU不一定大于0,即内能不一定增加,D错。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.一定质量的理想气体,如果体积膨胀,同时吸收热量,那么下列关于该气体内能变化的说法正确的是( )
A.如果气体对外做的功大于吸收的热量,那么气体内能将减少
B.如果气体对外做的功小于吸收的热量,那么气体内能将减少
C.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能将不变
D.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能可能改变
答案：AC
解析：体积膨胀,则气体的压力一定对外做功,W<0;吸收热量,Q>0;所以气体内能的变化要比较二者的大小关系,由W+Q=ΔU可知A、C正确。
10.如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是( )
A.在过程ab中气体的内能增加
B.在过程ca中外界对气体做功
C.在过程ab中气体对外界做功
D.在过程bc中气体从外界吸收热量
答案：ABD
解析：ab过程是等容变化,在ab过程中气体压强增大,温度升高,气体内能增大,选项A正确。而由于体积不变,气体对外界不做功,选项C错误。ca过程是等压变化,在ca过程中气体体积减小,外界对气体做功,选项B正确。bc过程是等温变化,在bc过程中气体内能不变,体积增大,气体对外界做功,则需要吸收热量,选项D正确。
11.地球上有很多的海水,它的总质量约为1.4×1018 t,如果这些海水的温度降低0.1 ℃,将要放出5.8×1023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量,使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的,关于其原因,下列说法不正确的是( )
A.内能不能转化成机械能
B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律
D.机械能可全部转化为内能,内能不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化
答案：AB
解析：内能可以转化成机械能,如热机,A错误。内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律,B错误。热力学第二定律告诉我们,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,C、D正确。
12.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
答案：BD
解析：过程①中,气体由a到b,体积V不变、T升高,则压强增大,A错。过程②中,气体由b到c,体积V变大,对外界做功,B对。过程④中,气体由d到e,温度T降低,内能ΔU变小,体积V不变,气体不做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+W得Q<0,即气体放出热量,C错。状态c、d温度相同,所以内能相同,D对。
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)在将空气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,空气的内能共减少 kJ,空气 (选填“吸收”或“放出”)的总热量为 kJ。
答案：5 放出 29
解析：将空气压入气瓶的过程中,因为温度不变,所以内能不变,外界做24 kJ的功,气体放出24 kJ的热量;在潜水员下潜过程中,瓶中空气质量不变、体积不变,放出5 kJ的热量,所以内能减少5 kJ;在这两个过程中,空气共放出24 kJ+5 kJ=29 kJ的热量。
14.(8分)一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环,A、B、C状态参量如图所示,气体在状态A的温度为27 ℃,求:
(1)气体在状态B的温度TB;
(2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q。
答案：(1)600 K (2)2p0V0
解析：(1)A到B的过程是等压变化,有
代入数据解得TB=600 K(327 ℃)。
(2)根据热力学第一定律有ΔU=Q+W
气体从A→B→C状态变化过程中,W=-2p0V0,ΔU=0
解得Q=2p0V0。
15.(8分)一定质量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量,内能增加了4.2×105 J。
(1)是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功 做了多少功
(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变,但是内能增加了1.6×105 J,计算结果W=-1.0×105 J是负值,怎样解释这个结果
(3)在热力学第一定律ΔU=W+Q中,W、Q和ΔU的正、负各代表什么物理意义
答案：见解析
解析：(1)根据ΔU=W+Q得W=ΔU-Q,将Q=2.6×105 J,ΔU=4.2×105 J代入式中,得W=1.6×105 J>0,说明外界对气体做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的热量Q=2.6×105 J,内能增加了1.6×105 J,即ΔU=1.6×105 J,则W=-1.0×105 J,说明气体对外界做功。
(3)在公式ΔU=W+Q中,ΔU>0,物体内能增加;ΔU<0,物体内能减少。Q>0,物体吸热;Q<0,物体放热。W>0,外界对物体做功;W<0,物体对外界做功。
16.(8分)如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa,气体经历A→B→C→A的过程,在整个过程中对外界放出61.4 J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。
答案：138.6 J
解析：整个过程中,外界对气体做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)
由热力学第一定律ΔU=Q+W,得WAB=-(Q+WCA) 代入数据得WAB=-138.6 J,
即气体对外界做的功为138.6 J。
17.(14分)如图所示,一定质量的理想气体,从状态A等容变化到状态B,再等压变化到状态D。已知在状态A时,气体温度tA=327 ℃。
(1)求气体在状态B时的温度。
(2)已知由状态B→D的过程中,气体对外做功W,气体与外界交换热量Q,试比较W与Q的大小,并说明原因。
答案：(1)27 ℃
(2)Q>W 原因见解析：
解析：(1)气体由状态A变化到状态B 由查理定律可得
TB=TA=×(327+273) K=300 K 所以tB=27 ℃。
(2)由B→D的过程,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律ΔU=Q-W>0可得Q>W。
18.(16分)在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零。求:
(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;
(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。
答案：(1)0 9 J (2)9 J 3 J
解析：(1)由题意知从状态A到状态C的过程,气体发生等容变化
该气体对外界做的功W1=0
根据热力学第一定律有ΔU1=W1+Q1
内能的增量ΔU1=Q1=9 J。
(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高
该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9 J
根据热力学第一定律有ΔU2=W2+Q2
从外界吸收的热量Q2=ΔU2-W2=3 J。
