【精品教与学】2014-2015学年高中物理（人教版）选修3-3作业：第10章《热力学定律》章末检测（解析与答案）

??《热力学定律》章末检测
(时间：60分钟　满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题60分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．把符合题意的选项前的字母填写在题后括号内．)
1．下列实例说明做功改变系统内能的是(　　)
A．热水袋取暖
B．用双手摩擦给手取暖
C．把手放在火炉旁取暖
D．用嘴对手呵气给手取暖
解析　双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确．
答案　B
2．(多选题)一定质量的气体从外界吸收了20 J的热量，它的内能变化可能是(　　)
A．20 J B．10 J
C．5 J D．0
解析　由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝20 J
则ΔU由W和Q共同决定，故A、B、C、D选项都正确．
答案　ABCD
3．下列说法正确的是(　　)
A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
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
解析　由ΔU＝W＋Q可知，A错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，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．
答案　B
4．(多选题)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B，等容过程B→C，等温过程C→A，又回到状态A，则(　　)
A．A→B过程气体体积增大，内能减小
B．B→C过程内能增加，可能外界对气体做了功
C．气体在B状态的温度高于在A状态的温度
D．C→A为等温变化，内能不变，所以此过程气体既不吸热也不放热
解析　A→B为绝热过程压强减小，体积膨胀，气体对外做功，没有热量交换，由热力学第一定律可知，内能减小，故A选项正确；B→C过程气体等容升压，由＝恒量可知，气体温度升高，其内能增加，W＝0，故B选项错误；C→A过程等温压缩，TA＝TC，而TB＞TC，故TB＞TA，选项C正确；C→A为等温变化，内能不变，但体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律可知，C→A为放热过程，故D选项错误．
答案　AC
5．一定质量的理想气体吸热膨胀，保持压强不变，它的内能增加，那么(　　)
A．它吸收的热量等于内能的增量
B．它吸收的热量小于内能的增量
C．它吸收的热量大于内能的增量
D．它吸收的热量可以大于内能的增量，也可以小于内能的增量
解析　气体膨胀对外做功，W<0，已知ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W，Q>0且Q>ΔU，故C选项正确，A、B、D选项错误．
答案　C
6．(多选题)下列说法正确的是(　　)
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．熵值越大代表越有序
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
D．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
解析　由热力学第二定律可知， A、C选项正确，D选项错误，由熵的定义可知，B选项错误．
答案　AC
7．(多选题)对一定质量的气体，可能发生的过程是(　　)
A．等压压缩，温度降低
B．等温吸热，体积不变
C．放出热量，内能增加
D．绝热压缩，内能不变
解析　由理想气体状态方程和热力学第一定律来分析，等压压缩，则体积减小，由＝C(常数)可知温度必降低，故A选项正确；等温吸热，温度不变，气体内能不变，吸收热量，气体必对外做功，体积增大，故B选项错误；放出热量，内能增加则必须体积减小，外界对气体做功，故C选项正确；绝热压缩内能一定增加，故D选项错误．
答案　AC
8．采用绝热(即不交换热量)的方式使一定量的气体由初态A变化至终态B.对于不同的绝热方式，下面说法正确的是(　　)
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有热的传递
D．以上三种说法都不对
解析　初态A和终态B的内能的变化是相同的，而Q＝0，所以不管什么过程，对气体所做的总功都是相同的．
答案　B
9．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(　　)
甲　　　　　　　乙
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．
答案　C
10．如右图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B在光滑地面上自由滑动，这次F做的功为W2，生热为Q2，则应有(　　)
A．W1C．W1W2，Q1解析　设B板长为L，A、B间摩擦力为f，当B固定时，W1＝FL，Q1＝fs相＝fL；当B不固定时，如图，由于A对B有摩擦力使B向右移动了sB，则A的位移为(L＋sB)．所以W2＝F(L＋sB)，Q2＝fs相＝fL，A正确．
答案　A
第Ⅱ卷(非选择题40分)
二、计算题(本题包括3个小题，共40分，要求写出必要的文字和重要步骤及物理量的单位)
11．(12分)已知地球半径为6400 km，已知太阳辐射向空间的总功率为3.8×1026 W，辐射到地球的太阳能总功率为1.7×1017 W．估计地球到太阳的距离，并计算太阳的质量．(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
解析　设地球到太阳的距离为R，由能量分配可得
E总＝E
因E总＝3.8×1026W，E＝1.7×1017 W，
所以R＝ ＝ m
＝1.5×1011 m.
已知地球绕太阳公转的周期，由万有引力定律得：
G＝m·R
M＝
＝ kg＝2×1030 kg.
答案　1.5×1011 m　2×1030 kg
12．(14分)某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一面积为0.1 m2的水盆盛6 kg的水，经太阳垂直照射15 min，温度升高5 ℃，若地表植物每秒接收太阳能的能力与水相等，试计算：
(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
(2)若绿色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少氧气？(1公顷＝104 m2)
解析　据水升温吸收的热量，便可求出单位面积单位时间吸收的太阳能，进而可求出每公顷绿地每秒放出的氧气．
(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
P＝＝ J/(m2·s)
＝1.4×103J/(m2·s)．
(2)氧气的体积为V＝×0.05 L＝700 L.
答案　(1)1.4×103 J/(m2·s)
(2)700 L
13．(14分)如图所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p－V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J，求：
(1)若沿a→d→b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沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？
解析　(1)沿a→c→b过程
ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209 J.
沿a→d→b过程
ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251 J，即有251 J的热量传入系统．
(2)由a→b，ΔU＝209 J
由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J.
ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″，
Q″＝(－209－84)J＝－293 J.
负号说明系统放出热量．
答案　(1)251 J
(2)放热　293 J