绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-3：能量守恒与热力学定律 单元测试题（含解析）

2019-2020学年教科版选修3-3
能量守恒与热力学定律单元测试题（含解析)
1．如图是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800
J，同时气体向外界放热200
J，缸内气体的（　
　）
A．温度升高，内能增加600
J
B．温度升高，内能减少200
J
C．温度降低，内能增加600
J
D．温度降低，内能减少200
J
2．我们认识到的固体、液体和气体，下列说法正确的有（　　）
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是浮力与其重力平衡的结果
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．一定质量的理想气体如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定增大
D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸气蒸发得越慢
3．下列说法正确的是（
）
A．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气压的差距
B．在油膜法估测分子大小的实验中，在水面上撒痱子粉，是为了清楚看出油膜的轮廓
C．温度高的物体分子平均动能和内能一定大
D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
E.只要分子间距增大，分子势能就一定减小
4．一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量
2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则关于理想气体的叙述正确的是（
）
A．气体的温度一定升高
B．气体的内能一定减少
C．气体的压强一定不变
D．分子的平均动能一定增大
E.分子间平均距离一定增大
5．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是___。
A．不可能实现在压强减小的过程，同时内能增加
B．经过绝热向真空膨胀过程，温度不变，压强减小
C．等压压缩过程，容器壁单位时间单位面积受到的冲量不变
D．等压膨胀过程，容器壁单位时间单位面积的分子碰撞次数增加
E.从某一状态出发，先经历绝热膨胀过程，再经历等容升温过程，最后经历等温压缩过程，有可能回到初始状态
6．一切热现象都是由组成物体的大量微观粒子的无规则运动在总体上的宏观表现，关于热现象下列说法正确的是________。
A．温度越高，分子热运动的平均动能越大
B．分子间的引力与斥力相等时，分子势能最小
C．布朗运动是分子的无规则热运动
D．绝对湿度相同的情况下，温度越高，相对湿度越低
E.热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
7．下列说法正确的是（　　）
A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停的做无规则运动
B．外界对气体做正功，气体的内能不一定增加
C．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
D．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
E.晶体熔化过程中，分子的平均动能保持不变，分子势能增大
8．如图为一消毒水简易喷洒装置，内部装有一定量的水，水上部是密封的空气，喷洒口管径细小。现保持阀门紧闭，通过打气筒再充入一些空气。设所有过程温度保持不变，下列说法正确的有（　　）
A．充气后，密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多
B．充气后，密封气体的分子平均动能增大
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，密封气体从外界吸热
9．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（　　）
A．第一类永动机违反能量守恒定律
B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
D．熵为物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽不对外做功，但系统的熵是增加的
10．如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个逆时针循环，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ab中，气体从外界吸收热量
C．在过程bc中，气体从外界吸收热量
D．在过程ca中，气体从外界吸收热量
E.在过程ca中，气体的压强越来越大
11．一个晴朗的天气，小明觉得湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画（如图所示）．但旁边的同学认为他的画有不符合物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识正确画出草图，并指出这样画的物理依据．
①请在答题纸上画上你认为正确的草图
______
．
②依据__________________________________
③如果认为小气泡在水中缓慢上升，则小气泡中的气体对外做的功____（填“大于”、“等于或“小于”）气体吸收的热量．
12．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．则a→b过程中，气体体积________（填“增大”、“减小”或“不变”），气体压强________（填“增大”、“减小”或“不变”）；b→c过程中，气体体积________（填“增大”、“减小”或“不变”），气体压强________（填“增大”、“减小”或“不变”）；c→a过程中，气体内能________（填“增大”、“减小”或“不变”），气体体积________（填“增大”、“减小”或“不变”）．
13．指出下列现象中能量的转化或转移情况.
(1)气体膨胀做功______________________________________________________.
(2)植物进行光合作用___________________________________________________.
(3)燃料燃烧_________________________________________________________.
(4)风吹动帆船前进____________________________________________________.
14．如图所示，内壁光滑的圆柱形气缸竖直放置，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0、缸内气体温度为T1．现对气缸缓慢加热，使体积由V1增大到V2的过程中，气体吸收的热量为Q1，停止加热并保持体积V2不变，使其降温到T1，求：
(1)停止加热时缸内的气体的温度；
(2)降温过程中气体放出的热量．
15．如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h．现通过电热丝缓慢加热气体，当气体的温度为T1时活塞上升了h．已知大气压强为p0．重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦．
①求温度为T1时气体的压强；
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好回到原来位置，求此时气体的温度．
参考答案
1．A
【解析】
选A.根据热力学第一定律，气体内能增量ΔU＝W＋Q＝800
J－200
J＝600
J，对于一定质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故A选项正确．
2．D
【解析】
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是由于表面张力作用的结果，选项A错误；
B．单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B错误；
C．一定质量的理想气体如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则内能不变，气体对外做功，体积变大，根据可知，在该过程中气体的压强一定减小，选项C错误；
D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸气蒸发得越慢，选项D正确。
故选D。
3．ABD
【解析】
A．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的绝对数量，而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。水蒸气的压强离饱和汽压越近，相对湿度大，越不利于水的蒸发，人们感觉潮湿，故A正确；
B．在油膜法估测分子大小的实验中，在水面上撒痱子粉，是为了清楚看出油膜的轮廓，选项B正确；
C．温度高的物体分子平均动能大，但是内能与物体的温度、体积以及物质的量等因素有关，则温度高的物体的内能不一定大，选项C错误；
D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度一定升高，则内能一定增加，选项D正确；
E．若rr0，则分子力表现为引力，当分子间距变大时，分子力做负功，则分子势能增大；选项E错误；
故选ABD。
4．ADE
【解析】
气体从外界吸收热量
2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则气体内能增加1.5×104J；
A．气体的内能增加，则温度一定升高，选项A正确；
B．气体的内能增加，选项B错误；
C．气体对外做功，体积变大，温度升高，由可知，压强不一定不变，选项C错误；
D．气体温度升高，则分子的平均动能一定增大，选项D正确；
E．气体体积变大，则分子间平均距离一定变大，选项E正确。
故选ADE。
5．BCE
【解析】
A．对于一定质量的理想气体，压强减小的过程，温度可能升高，内能增加，选项A错误；
B．经过绝热向真空膨胀过程，不吸、放热，Q＝0，不做功，W＝0，内能不变，温度不变，体积增大，压强减小，选项B正确；
C．压强不变，容器壁单位时间单位面积受到的冲量不变，选项C正确；
D．等压膨胀过程，容器壁单位时间单位面积的分子碰撞次数减少，选项D错误；
E．从某一状态出发，先经历绝热膨胀过程，再经历等容升温过程，最后经历等温压缩过程，有可能回到初始状态，选项E正确。
故选BCE。
6．ABD
【解析】
A．温度是平均动能大小的标志，温度越高分子热运动越剧烈，平均动能越大，故A正确；
B．分子间的引力与斥力相等时，增大分子间的距离，分子力表现为引力，距离增大，分子力做负功，分子势能增大，减小分子间的距离，分子力表现为斥力，距离减小，分子力做负功，分子势能也增大，说明分子间的引力与斥力相等时分子势能最小，故B正确；
C．布朗运动是固体小颗粒（分子集团，不是单个分子）的运动，它反映了分子的无规则热运动，故C错误。
D．分析相对湿度公式
可知绝对湿度相同说明水蒸气的实际压强相同，温度越高，同温度下水的饱和汽压越大，相对湿度越低，故D正确；
E．热力学第二定律可表述为：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，故E错误。
故选ABD。
7．BCE
【解析】
A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停的做无规则运动，故A错误；
B．外界对气体做正功，气体可能同时放热，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体的内能不一定增加，故B正确；
C．根据可知，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，选项C正确；
D．第二类永动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，即自发的热现象具有方向性，它不违反能量守恒定律，故D错误；
E．晶体熔化过程中，温度不变，故分子的平均动能保持不变，但吸收热量，说明内能增加，故分子势能增大，故E正确；
故选BCE。
8．ACD
【解析】
A．充气后，气体分子数增大，温度和体积不变，则密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多，故A正确；
B．充气后，由于温度不变，密封气体的分子平均动能不变，故B错误；
C．充气后，气体分子数增大，温度和体积不变，则密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多，则气体压强增大大于外界大气压强，打开阀门后，密封气体对外界做正功，故C正确；
D．打开阀门后，密封气体对外界做正功，且内能不变，由热力学第一定律可知密封气体从外界吸热，故D正确。
故选ACD。
9．AD
【解析】
A．第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，故A正确；
B．做功和热传递都可以改变物体内能，如果物体从外界吸收了热量，同时对外做功，则物体的内能可能减小，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误；
D．由热力学第二定律知熵为物体内分子运动无序程度的量度，涉及热现象的宏观过程熵总是增加的，故D正确。
故选AD。
10．BCE
【解析】
AB．在过程ab中，温度不变，则内能不变，体积增大，即气体对外界做功，即W为负，所以Q一定为正，即一定从外界吸热，A错误B正确；
C．在过程bc中，体积不变，即外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，所以一定从外界吸收热量，C正确；
D．在过程ca中，温度减小，即内能减小（U为负），体积减小，即外界对气体做功（W为正），所以Q一定为负，即一定向外界放热，D错误；
E．在图象中，图线上各点与坐标原点的连线斜率，可代表压强，斜率越大，压强越大，在过程ca中，图线上的点与O点连线的斜率越来越大，所以压强越来越大，E正确。
故选BCE。
11．
因上层水温较高和压强较小，故小气泡在上升过程中气泡内压强减小，温度升高，体积增大；
小于；
【解析】
（1）气泡在水里上升时，从水底越往上，压强越小，由理想气体状态方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下，所以上边的气泡体积大于下面的气泡体积；如图；
（2）气泡在水里上升时，从水底越往上，压强越小，由理想气体状态方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下．
（3）气泡在上升的过程中，温度升高，内能增加，由△U=W+Q＞0可知，对外做的功小于吸收的热量，“小于”
【点睛】
解决本题的关键是抓住气泡上升过程中为理想气体且温度升高，另外水中压强从底往上压强逐渐减小．
12．增大
减小
减小
不变
增大
不变
【解析】
[1][2]．a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，根据玻意耳定律pV=C得知，压强减小，体积增大；
[3][4]．b→c过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖–吕萨克定律V/T=C，得知体积应减小；
[5][6]．c→a过程中，由图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变，压强增大，温度升高，一定质量的理想气体与气体温度有关，并且温度越高气体的内能增大，则知c→a过程中，气体内能增大．
13．内能转化为机械能光能转化为化学能化学能转化为内能风能转化为动能
【解析】
了解不同能量之间可以相互转化，但是总的能量是守恒的；
【详解】
(1)气体膨胀做功：使气体的内能转化为机械能；
(2)植物进行光合作用：使光能转化为化学能；
(3)燃料燃烧：使化学能转化为内能；
(4)风吹动帆船前进：使风能转化为动能。
【点睛】
本题考查不同能量之间可以相互转化，但是总的能量是守恒的。
14．(1)
(2)
【解析】
气缸中气体在停止加热前发生等压变化，根据盖吕萨克定律求末态温度；根据热力学第一定律，升温和降温过程内能的变化量绝对值相等，体积不变不做功，求出升温过程的内能变化量，即可求出降温过程放出的热量；
【详解】
（ⅰ）停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
由题意知
解得：
（ⅱ）体积由V增大到3V的过程中，活塞受力平衡有
解得：
气体对外所做的功
停止加热后体积不变，
全程内能变化
根据热力学第一定律
所以降温过程中气体放出的热量
15．①温度为T1时气体的压强；
②此时气体的温度．
【解析】
①气体对外做功
由热力学第一定律得
解得
②设活塞回到原位置时，气体的温度为T2
则初态
由气态方程
解得
本题考查气体内能和气体状态，改变内能的两种形式做功和热传递，分析气体状态时主要是找到初末状态的参量，列方程求解