鲁科版 高中物理 选修3-3 第5章 热力学定律 寒假复习题word版含解析

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鲁科版 高中物理 选修3-3 第5章 热力学定律 寒假复习题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.如图中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是(　　)

A． 气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律
B． 气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
C． 气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
D． 以上三种说法都不对
2.下列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
3.在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块.对此过程，下列说法中正确的是(　　)
A． 摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量
B． 摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能
C． 子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能
D． 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和
4.下列叙述中不正确的是 (　　)
A． 市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量
B． 无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏
C． 大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因
D． “白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一
5.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则(　　)

A．Tb＞Tc，Qab＞Qac
B．Tb＞Tc，Qab＜Qac
C．Tb＝Tc，Qab＞Qac
D．Tb＝Tc，Qab＜Qac
6.下列说法正确的是(　　)
A． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小
B． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加
C． 因为能量守恒，所以无需节约能源
D． 热机中的内能可以全部用来做功
7.夏天将密闭有空气的矿泉水瓶放进低温的冰箱中会变扁，此过程中瓶内空气(可看成理想气体)(　　)
A． 内能减小，外界对其做功
B． 内能减小，吸收热量
C． 内能增加，对外界做功
D． 内能增加，放出热量
8.关于热现象，下列说法正确的是(　　)
A． 布朗运动就是分子的热运动
B． 物体吸收热量，内能一定增大
C． 温度升高，物体内分子的平均动能一定增加
D． 气体能够充满容器的整个空间，是由于气体分子间呈现出斥力的作用
9.下列说法正确的是(　　)
A． 扩散现象说明分子间存在斥力
B． 布朗运动是液体分子的无规则运动
C． 一定质量的0 ℃的冰融化成0 ℃的水，其内能没有变化
D． 一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
10.关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是(　　)
A． 物体的温度改变时，其内能必定改变
B． 物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变
C． 物体对外做功，其内能必定改变，物体向外传出一定热量，其内能必定改变
D． 若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)有关物体的内能，以下说法中正确的是(　　)
A． 1 g温度为0 ℃水的内能比1 g温度为0 ℃冰的内能大
B． 电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的
C． 气体膨胀，它的内能一定减小
D． 橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加
12.(多选)下列对能量守恒定律的认识正确的是(　　)
A． 某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B． 某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C． 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的
D． 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
13.(多选)人类在社会生产活动中会大量消耗能源，下列关于能源的话题中说法正确的是(　　)
A． 原子核发生变化时释放核能是一种很重要的新型能源，核能的利用不会对环境产生影响
B． 大量消耗常规能源增加了大气中二氧化碳含量，由此而会产生“温室效应”
C． 煤炭中常常含有较多的硫，大量燃烧形成的二氧化硫等物质使雨水中酸度升高，形成“酸雨”
D． 能量耗散现象反映了在一些特殊过程中能量并不守恒，从而导致能源不可再生
14.(多选)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象.所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A． 能量耗散说明能量不守恒
B． 能量耗散不符合热力学第二定律
C． 能量耗散过程中能量仍守恒
D． 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
分卷II
三、计算题(共3小题,共40分)
15.若一个空的教室地面面积为15 m2，高3 m，该房间空气温度为27 ℃.(已知大气压p＝1×105Pa)
(1)求房间的空气在标准状况下占的体积.
(2)该房间的空气从27 ℃等压降温到0 ℃，由W＝p0ΔV计算外界对这些空气做的功为多少？若同时这些空气放出热量5×105J，求这些空气的内能变化了多少？
16.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300 J，但这一过程中气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收(或放出)多少热量？
17.如图所示，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，现通过电热丝给气体加热一段时间，使其温度上升到t2，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求：

(1)气体的压强.
(2)这段时间内活塞上升的距离是多少？
(3)这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？



答案解析
1.【答案】C
【解析】由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律.此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生.
2.【答案】C
【解析】晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误.一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能放热，还有可能既不吸热也不放热，但一定对外做功，由ΔU＝Q＋W不能确定ΔU，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.物体体积不变，温度可能改变，内能随之变化，D错误.
3.【答案】A
【解析】对木块由动能定理可判断出选项A正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D均错，故选A.
4.【答案】B
【解析】市区禁止摩托车通行是为了减少尾气和废气的排放，从而改善空气质量；氟利昂可造成大气臭氧层空洞，所以推广无氟冰箱；CO2是温室效应的罪魁祸首；“白色污染”亟待解决；故本题的选项为B项.
5.【答案】C
【解析】a→b过程为等压变化，由盖－吕萨克定律得：
＝，得Tb＝2Ta，
a→c过程为等容变化，由查理定律得：
＝，得Tc＝2Ta
所以Tb＝Tc.
由热力学第一定律：a→b：Wab＋Qab＝ΔUab
a→c：Wac＋Qac＝ΔUac
又Wab＜0，Wac＝0，ΔUab＝ΔUac
则有Qab＞Qac，故C项正确.
6.【答案】A
【解析】人学习、积累知识的过程不能自发进行，而要靠人的主观能动性，故知识积累越多，有序程度越大，认知系统的总熵值越小.热机效率不可能达到百分之百.虽然能量守恒但却有能量耗散，故仍需节约能源.
7.【答案】A
【解析】瓶内空气温度降低，体积减小，内能减小，外界对其做功，放出热量，选项A正确.
8.【答案】C
【解析】布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是分子的运动，A错误；物体吸收热量，有可能同时对外做功，其内能不一定增大，B错误；温度是分子平均动能的量度，温度升高，分子的平均动能一定增加，C正确；气体分子间的距离较大，分子间作用力很小，表现为引力，D错误.
9.【答案】D
【解析】扩散现象说明分子间存在间隙，A错误；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，B错误；一定质量的0 ℃的冰融化成0 ℃的水，分子的平均动能不变，但分子间距有变化，则分子势能有变化，故其内能有变化，C错误；一定质量的理想气体对外做功，气体体积增大，密度一定减小，但有可能同时吸热，故其内能不一定减少，D正确.
10.【答案】B
【解析】温度变化时，物体的分子平均动能变化，但内能可能不变，A错；改变内能有两种方式：做功和热传递.由热力学第一定律可知B正确，C、D错.
11.【答案】AD
【解析】0 ℃的水和0 ℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量(忽略此过程的膨胀力)，说明相同质量的水的内能大(水的分子势能比冰的分子势能大)，选项A正确.电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能，而不是热传递过程，故B选项错误.气体膨胀对外做功，但有可能吸收更多的热量，C选项错误.橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大，故选项D正确.
12.【答案】ABC
【解析】A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移；第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以A、B、C正确；D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D错误.
13.【答案】BC
【解析】核能是一种很重要的新型能源，核能的利用对环境产生的影响小于化石能源的影响，故A错误；大量消耗常规能源增加了大气中二氧化碳含量，由此而会产生“温室效应”，故B正确；煤炭中常常含有较多的硫，大量燃烧形成的二氧化硫等物质使雨水中酸度升高，形成“酸雨”，故C正确；能量守恒定律是无条件成立的；能量耗散现象反映了自然界的宏观热现象的方向性，说明虽然能量守恒，但能量可利用的品质降低了，依然要节约能源，故D错误.
14.【答案】CD
【解析】能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确.
15.【答案】(1)41 m3　(2)内能减少了1×105J
【解析】(1)该房间的体积V1＝15×3 m3＝45 m3，T1＝27＋273＝300 K，标准状况下T＝273 K.
由＝解得V≈41 m3.
(2)外界对这些空气做功
W＝p0ΔV＝p0(V1－V)＝4×105J
热量Q＝－5×105J
由ΔU＝Q＋W，故ΔU＝4×105J－5×105J＝－1×105J
ΔU为负，表示内能减少了1×105J.
16.【答案】放热　放出600 J的热量
【解析】由题意可知，W＝300 J，ΔU＝－300 J，根据热力学第一定律可得
Q＝ΔU－W＝－300 J－300 J＝－600 J
Q为负值表示气体放热，因此气体放出600 J的热量.
17.【答案】(1)p0＋　(2)h　(3)Q－(p0S＋mg)h·
【解析】(1)分析活塞受力，如图所示

根据平衡条件，mg＋p0S＝pS，
解得气体的压强p＝p0＋.
(2)设温度为t2时，活塞与容器底部相距h2，因为气体做等压变化，
由盖—吕萨克定律，＝，
V1＝hS，V2＝h2S，T1＝ 273＋t1，T2＝ 273＋t2，
得：h2＝h，
这段时间内活塞上升的距离是
Δh＝h2－h＝h.
(3)气体对外做功
W＝pS·Δh＝(p0＋)S·h＝(p0S＋mg)h·
由热力学第一定律可知这段时间内气体的内能减少
ΔE＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h·.