2022高中新课标人教版物理选修3-3第十章热力学定律限时检测.docx

第十章限时检测
本卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两局部．总分值100分，时间90分钟．
第一卷(选择题　共40分)
一、选择题(共10小题，每题4分，共40分，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．以下说法中正确的选项是(　　)
A．热传导的过程是有方向性的
B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律
C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性
D．热力学第二定律说明，所有物理过程都具有方向性
答案：AC
解析：热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行．要实现向相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而会产生其他影响或引起其他变化，所以A选项正确．第二类永动机并不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律，所以B选项错，C选项正确．并不是所有的物理过程都具有方向性，所以D选项错．
2．(2022·成都市高二检测)有关热现象，以下说法正确的选项是(　　)
A．只要物体吸收了热量，物体的内能就一定会增大
B．热传递能改变物体的内能，做功却只能改变物体的运动状态
C．布朗运动是悬浮在液体中的那一局局部子的无规那么运动
D．质量相同的水、酒精和水银，假设它们的温度都是15℃，那么三者分子的平均动能相同
答案：D
3．(2022·唐山二中高二下学期期中)关于物体的内能，以下说法中不正确的选项是(　　)
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
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．
4．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二是：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．第一种表述方式可以用如右图示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为以下示意图中正确的选项是(　　)
答案：B
解析：第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．
5．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两局部．a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终到达平衡状态．在此过程中(　　)
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
答案：BD
解析：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由ΔU＝W＋Q知内能不变，应选项A错误．选项B正确．稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1＝p1V2和V1<V2知p1>p2，即气体压强变小，应选项C错误，选项D正确．
6．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V－T图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，那么(填入选项前的字母，有填错的不得分)(　　)
A．Pb>Pc，Qab>Qac
B．Pb>Pc，Qab<Qac
C．Pb<Pc，Qab>Qac
D．Pb<Pc，Qab<Qac
答案：C
7．如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两局部，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．气缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达平衡时，与初始状态相比(　　)
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
答案：BC
解析：当电热丝通电后，右边气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，根据热力学第一定律，内能增加，气体的温度升高．根据气体定律左边的气体压强增大，BC正确，右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功，D错．
8．(2022·南通市高二检测)导热汽缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低汽缸外部环境温度，那么(　　)
A．气体压强增大，内能可能不变
B．外界对气体做功，气体温度降低
C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D．外界对气体做功，气体内能一定增加
答案：BC
解析：由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如重力、大气压力不变，那么气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，那么气体内能减少，由ΔU＝W＋Q知Q<0，即向外放热．
9．如下列图，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B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，那么应有(　　)
A．W1<W2，Q1＝Q2
B．W1＝W2，Q1＝Q2
C．W1<W2，Q1<Q2
D．W1>W2，Q1<Q2
答案：A
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，那么A的位移为(L＋sB)．所以W2＝F(L＋sB)，Q2＝fs相＝fL，A正确．
10．下面提供了科技开展的四那么信息．
①低温技术已有重大突破，1933年低温已达0.25K,1957年到达了2×10－5K,1995年通过一系列巧妙的方法已到达1×10－8K.随着低温技术的出现和开展，科学家一定能把热力学温度降到绝对零度以下；
②随着火箭技术的开展，人类一定能够在地球上任意位置的上空发射一颗同步卫星；
③一个国际科研小组正在研制某种使光速大大降低的介质，这些科学家希望在不久的将来能使光的速度降到每小时40m左右，慢到几乎与乌龟爬行的速度相仿；
④由于太阳的照射，海洋外表的温度可达30℃左右，而海洋深处的温度要低得多，在水深600～1000m的地方，水温约4℃，因此人们正在研制一种抗腐蚀的热交换器，利用海水温差发电，并取得了成功．
请区分、判断以上信息中正确的选项是(　　)
A．①②B．②④
C．①③D．③④
答案：D
解析：四那么信息均为与当今科技开展前沿相关的信息，但①项违背了热力学第二定律，即绝对零度不可到达；②项中同步卫星只能定点在赤道正上方；③项中光速与介质有关，光在不同介质中传播速度不相同；④项中表达符合能量守恒定律而不违背其他物理原理．
第二卷(非选择题　共60分)
二、填空题(共4小题，每题5分，共20分．把答案直接填在横线上)
11．氢能源是21世纪极具开发前景的新能源之一，它既是绿色能源，又可循环使用．请在图的两个空框中填上循环过程中反响物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图(循环中接收太阳能的物质在自然界中广泛存在)．从能量转换的角度看，过程Ⅱ主要是______能转化为________能．
答案：　　　化学　　电
12．指出下面例子中各是什么物理过程改变物体内能：
(1)瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低，____________.
(2)子弹打中木块，木块和子弹的温度升高．____________.
(3)电流通过电炉丝，其温度升高．____________.
(4)将烧红的铁块放入冷水中，水的温度升高．____________.
答案：(1)做功　(2)做功　(3)做功　(4)热传递
13．怎样处理、利用垃圾一直是各个国家、各个城市所关心的环保问题，杭州在天子岭建成高科技垃圾发电厂，使垃圾转变成可利用的电能成为现实．
据悉，目前天子岭垃圾填埋场可填埋垃圾6.0×106 m3，据理论推算1m3垃圾可产生220m3的气体，1m3气体可发电两度，按这样的规模，请你估算天子岭发电厂最多能发电________亿度．
答案：26.4
解析：天子岭发电厂最多能发电6.0×106×220×2度＝26.4×108度＝26.4亿度．
14．(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J.试问：此压缩过程中，气体________(填“吸收〞或“放出〞)的热量等于________J.
(2)假设一定质量的理想气体分别按以下列图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是________(填“A〞、“B〞或“C〞)，该过程中气体的内能________(填“增加〞、“减少〞或“不变〞)．
(3)设想将1g水均匀分布在地球外表上，估算1cm2的外表上有________个水分子．(1mol水的质量为18g，地球的外表积约为5×1014m2，结果保存一位有效数字)
答案：(1)放出　5×104　(2)C　增加　(3)7×103
三、论述·计算题(共5小题，40分．解容许写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
15．(7分)我国东部季风区某新建城市分布如下列图，城市的四周都有广阔地带，现要在城市附近建一座比较大型的火力发电厂．
(1)请在图中A、B、C、D、E、F处选一最正确建厂处，说明理由．
(2)请你预测此工厂将有哪些方面会对环境造成污染
(3)请你用物理、化学、生物等方面的知识设计一个保护环境、控制污染的方案．
答案：(1)应选在D处建厂．原因：①在季风区工厂应建在位于垂直于盛行风风向的郊外，可尽量减少粉尘，有毒气体在居民区的污染．②在河的下游，水源充足．③紧靠铁路和公路，交通便利．
(2)有废气、废渣和废水．
(3)①利用该厂的废渣可在附近建一个矿渣水泥厂或砖厂，变废为宝．②根据可产生废水的情况，在建厂的同时，建一个利用化学分解和生物降解的废水处理设备．③根据该厂将产生粉尘和有毒气体较严重的情况，在厂区里多栽一些如美人蕉、月季、丁香、菊花等能吸收有毒气体的植物，搞好厂区绿化保护，在工厂周围和居民区之间建立森林防护林带，尽量选一些生长快能吸收粉尘和有毒气体的树种作为绿化的主要品种．
16．(7分)两人共同拉锯伐木，每人在180s内拉动60次，每次拉动的距离为75cm，两人用的力均为20N，做功的40%转变为热能，那么每秒钟产生的热量是多少假设产生热量的20%被钢锯吸收，那么60s后钢锯的温度将升高多少度[设钢锯的比热容为1.2×102J/(kg·℃)，钢锯的质量为0.5kg]
答案：4J　0.8℃
解析：180s两人做的功
W＝2NFS＝2×60×20×0.75J＝1800J，
那么每秒产生的热量Q＝×40%＝4J.
根据Q吸＝cmΔt＝60·Q·20%.
得Δt＝＝0.8℃.
17．(7分)如下列图，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355J的热量传入系统，系统对外界做功126J，求：
(1)假设沿a→d→b过程，系统对外做功42J，那么有多少热量传入系统
(2)假设系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84J，问系统是吸热还是放热热量传递是多少
答案：(1)251J　(2)放热　293J
解析：(1)沿a→c→b过程
ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209J.
沿a→d→b过程，
ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251J，即有251J的热量传入系统．
(2)由b→a，ΔU′＝－209J.
ΔU′＝W″＋Q″＝84J＋Q″，
Q″＝(－209－84)J＝－293J.
负号说明系统放出热量．
18．(2022·江苏新海中学高二期中)(9分)喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L.关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．
(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
(2)翻开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热简要说明理由．
答案：(1)2.5atm　(2)吸热
解析：(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2①
代入数据得p2＝2.5atm②
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．
(2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热．
19．(10分)(2022·聊城模拟)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)假设室内空气摩尔体积为22.5×10－3m3/mol，阿伏加德罗常量为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)假设室内温度为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．
答案：(1)6.0×1024个　(2)5.0×103Pa　(3)不违背
解析：(1)N＝NA＝×6.0×1023＝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，由于两局部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．