人教版高中物理选修33第十章《 热力学定律 》单元测试题含答案解析.docx

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人教版高中物理选修33第十章《热力学定律》单元测试题含答案解析

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2019人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》单元测试题

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷

一、单选题（共20小题,每小题3.0分,共60分）

1.下列说法中正确的是（　　）

A．热量可以自发地从低温物体传给高温物体

B．内能不能转化为动能

C．摩擦生热是动能向内能的转化

D．热机的效率最多可以达到100%

2.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

3.一个孤立的热力学系统处于非平衡态和平衡态相比（　　）

A．处于非平衡态比处于平衡态有序

B．处于平衡态比处于非平衡态有序

C．处于非平衡态和处于平衡态有序程度相同

D．有序程度要根据其他情况来定

4.关于能量和能源，下列说法中正确的是（　　）

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，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了

5.如图中关于自然资源、水资源、能源三者之间关系的图解，表述正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

6.电动打气筒的压缩机在一次压缩过程中，活塞对空气做了3.0×105J的功，同时空气的内能增加了5×104J.下列说法正确的是（　　）

A．空气从外界吸收的热量是0.5×105J

B．空气对外界放出的热量是2.5×105J

C．空气从外界吸收的热量是3.5×105J

D．空气对外界放出的热量是3.5×105J

7.如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面为空气，大气压恒定.A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热.原先A中的水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡.在这个过程中（　　）

A．大气压力对水做功，水的内能增加

B．水克服大气压力做功，水的内能减少

C．大气压力对水不做功，水的内能不变

D．大气压力对水不做功，水的内能增加

8.一木箱静止于水平面上，现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，木箱受到的摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是（　　）

A．U＝200J，Ek＝600J

B．U＝600J，Ek＝200J

C．U＝600J，Ek＝800J

D．U＝800J，Ek＝200J

9.如图所示为电冰箱的工作原理图，毛细管压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.下列说法中正确的是（　　）

A．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量

B．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量

C．在冰箱外的管道中，制冷剂被压缩并放出热量

D．在冰箱内的管道中，制冷剂被压缩并吸收热量

10.如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热.打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中（　　）

A．大气压力对水做功，水的内能增加

B．水克服大气压力做功，水的内能减少

C．大气压力对水不做功，水的内能不变

D．大气压力对水不做功，水的内能增加

11.物体从高处落下，由于受空气阻力的影响，则它的（　　）

A．机械能减少，内能减少

B．机械能减少，内能增加

C．机械能增加，内能也增加

D．机械能和内能都不变

12.关于物体的内能，以下说法中不正确的是（　　）

A．物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和

B．物体不从外界吸收热量，其内能也可能增加

C．外界对物体做功，物体的内能一定增加

D．物体内能的多少，跟物体的温度和体积都有关系

13.关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是（　　）

A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的

C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小

D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大

14.下面关于熵的说法错误的是（　　）

A．熵是物体内分子运动无序程度的量度

B．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行

C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的

D．熵值越大，代表系统分子运动越无序

15.下列说法正确的是（　　）

A．若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等

B．做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变

C．一个物体先后经过几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2，则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量

D．高温物体内能多，低温物体内能少

16.下列说法正确的是（　　）

A．汽油是一种清洁能源

B．水能是可再生能源

C．利用核能对环境的影响比利用煤、石油还要大

D．氢气作为新型燃料最突出的缺点是空气中氢气的含量太少

17.关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A．在一定条件下物体的温度可以降到0K

B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

C．吸收了热量的物体，其内能一定增加

D．压缩气体总能使气体的温度升高

18.在给自行车胎快速打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为（　　）

A．胎内气体做等容变化，而压强不断增大

B．轮胎从外界吸热

C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度

D．打气时，外界不断地对胎内气体做功

19.下列说法中正确的是（　　）

A．任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和

B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能

C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的

D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行

20.对于能源和环境的表述，正确的是（　　）

A．能源就是能量

B．石油是一种可再生能源

C．使用沼气会污染和破坏环境

D．利用水能实质是间接使用太阳能

第Ⅱ卷

二、计算题（共4小题,每小题10.0分,共40分）

21.某同学家新买了一台双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻室容积118L，假设室内空气为理想气体.

（1）若室内空气摩尔体积为22.5×10－3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？

（2）若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室温度降为6℃，冷冻室温度降为－9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差多大？

（3）冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律.

22.气体温度计结构如图所示.玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连.开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm.后来A放入待测恒温槽中，上下移动D，使左管C中水银面在O点处，测得右管D中水银面高出O点h2＝44cm.（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg）

（1）求恒温槽的温度；

（2）此过程A内气体内能________（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将________（填“吸热”或“放热”）.

23.将两块－10℃的冰块互相摩擦，两者之间摩擦力保持10N，两者相对速度为0.9m/s，若摩擦产生的能量全部被冰块吸收，问5min后冰块增加的内能是多少？

若改用煤油炉加热，需要燃烧多少煤油？

（已知煤油炉的效率是30%，煤油的燃烧值为4.5×107J/kg）

24.一定质量的某种理想气体从状态A开始按如图所示的箭头方向经过状态B达到状态C，已知气体在A状态时的体积为1.5L，求：

（1）气体在状态C时的体积；

（2）说明A→B，B→C两个变化过程是吸热还是放热，并比较A→B，B→C两个过程中热量的大小.

答案解析

1.【答案】C

【解析】热量不可以自发地从低温物体传给高温物体，A错；在一定的条件下，内能也能转化为动能，B错；热机的效率不可能达到100%，D错；答案C正确.

2.【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.

3.【答案】A

【解析】平衡态说明各处一样，没有差别，而无序意味着各处都一样、没有差别，所以，处于平衡态比处于非平衡态无序.

4.【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，A项错误；能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B、C均错，D项正确.

5.【答案】D

【解析】水资源属于自然资源，而部分能源属于自然资源，故正确的是D项。

6.【答案】B

【解析】由题意知，W＝2.0×105J，ΔU＝5×104J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得Q＝－2.5×105J，负号表示放热，故选项B正确.

7.【答案】D

【解析】大气压力对左面A的水做正功，而对B中水做负功；A内水面下降，体积减小，与B内上升增加的体积相同，因此大气压力对水做功的代数和为零；水的重心降低重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加，故选D.

8.【答案】B

【解析】由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积是转化为木箱与地面系统的内能，即：

U＝60×10J＝600J.由能量守恒定律可得：

Ek＝W总－U＝80×10J－600J＝200J，故B正确.

9.【答案】BC

【解析】根据压缩机的位置及制冷剂的循环方向即可判断出制冷剂在冰箱外是被压缩的，压缩后其内能增加，温度升高，因此要向外界放出热量直至与外界温度相同，进入冰箱内后迅速膨胀对外做功，温度急剧降低，因此要吸收热量直至与冰箱内温度相同.

10.【答案】D

【解析】打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于题图乙中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0SAhA，对B容器中的水做负功为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零.由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加.

11.【答案】B

【解析】物体从高处落下，由于受空气阻力的影响，则它的机械能减少，内能增加，故选B。

12.【答案】C

【解析】根据物体内能的定义可知A项正确；根据热力学第一定律可判B、D正确，C项不正确.

13.【答案】B

【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误.

14.【答案】B

【解析】熵是物体内分子运动无序程度的量度，分子运动无序程度越大，熵越大，A、D正确；在任何自然过程中，一个孤立系统的熵总是增加的，B错误；熵增加原理是热力学第二定律的一种表述，C正确.

15.【答案】B

【解析】A、B两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等，A错；做功和热传递都是改变内能的方式，B对；物体温度从t1升高到t2，可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C错；高温物体分子的平均动能大，内能不一定大，D错.

16.【答案】B

【解析】石油燃烧会产生大量的二氧化碳和二氧化硫等气体，前者产生温室效应，后者造成酸雨，所以汽油不是清洁能源，A选项错误；水能的来源可追溯到太阳能，它是可以再生的，B选项正确；利用煤、石油等常规能源对环境的影响要比利用核能这种新能源大得多，所以提倡核能的应用，C选项错误；氢气作为新型燃料的优点有：

制取方便（用水就可以）、无污染、效能高，缺点是相对来说不够安全，D选项错误.

17.【答案】B

【解析】绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，A错误；物体从单一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功，物体的内能都不一定增加，C、D错误.

18.【答案】D

【解析】原来车胎内、打气筒内、外界空气的温度是相同的，选项B、C错误；快速给自行车胎打气的过程可看成绝热过程，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高，选项D正确；使用理想气体状态方程的研究对象应该是一定质量的气体，打气过程中车胎内气体的质量不断增加，选项A错误.

19.【答案】C

【解析】物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误；将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的，B选项错误；在热力学第二定律中，热传递是具有方向性的，不违背能量转化和守恒定律，但不能自发进行，D选项错误；做功和热传递是改变内能的两种方式，C选项正确.

20.【答案】D

【解析】能源是指能提供可利用能量的物质，与能量是两个不同的概念，有着本质区别，A选项错误；石油的贮量有限、用多少就少多少，它属于不可再生能源，B选项错误；沼气是一种清洁能源，沼气燃烧不会产生有毒气体，所以不会污染和破坏环境，C选项错误；水能产生的根本原因是在太阳的照射下水蒸发降雨，落到高处的水下流造成的，所以，利用水能实质是间接利用太阳能，D选项正确.

21.【答案】

（1）6.0×1024个　

（2）5.0×103Pa　（3）不违背

【解析】

（1）N＝

NA＝

×6.0×1023个＝6.0×1024个

（2）设气体初始温度为t0，压强为p0；后来冷藏室与冷冻室中的温度和压强分别为t1、p1和t2、p2，由于两部分气体分别做等容变化，根据查理定律

＝

，p1＝

p0

同理：

p2＝

p0，得Δp＝p1－p2＝

p0

代入数据得Δp＝5.0×103Pa

（3）不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温向高温传递，电冰箱工作过程中要消耗电能.

22.【答案】

（1）364K或91℃　

（2）增大　吸热

【解析】

（1）由于在温度变化前后左端被封闭气体的体积没有发生变化，

由查理定律可得

＝

，

代入数据可得恒温槽的温度T2＝

T1＝

×273K＝364K，t＝T2－273K＝91℃.

（2）此过程中由于被封闭理想气体的温度升高，故内能增大；由热力学第一定律知在没对外做功的前提下应该从外界吸收热量.

23.【答案】2700J　2.0×10－4kg

【解析】摩擦力做的功：

W＝Ffvt＝10×0.9×300J＝2700J

ΔE＝W，故ΔE＝2700J，冰的内能增加2700J

改用煤油炉加热，其传递给冰块的热量等于摩擦力做的功，

故W＝ηqm，m＝

＝

kg＝2.0×10－4kg.

24.【答案】

（1）2L　

（2）A→B过程是吸热，B→C过程是放热，A→B过程吸收的热量大于B→C过程放出的热量.

【解析】

（1）A至B过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得

＝

得VB＝2L

B至C为等容过程，所以VC＝VB＝2L

（2）A→B过程是吸热，B→C过程是放热，A→B过程吸收的热量大于B→C过程放出的热量.