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第三章过关检测(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,16小题只有一个选项正确,710小题有多个选项正确.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列说法正确的是() A.能量降退说明能量在不断减少B.能量降退从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性C.热量不可能从低温物体传给高温物体D.根据热力学第二定律,在火力发电机中,燃气的内能全部转化为电能答案B解析能量降退是指能量的可利用率越来越低,由于能量守恒,故能量不会减少,选项A错误;根据热力学定律可知,宏观自然过程自发进行有其方向性,能量降退就是从能量的角度反映了这种方向性,选项B正确;根据热力学定律可知,能量转化和转移具有方向性,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,选项C错误;火力发电机发电时,能量转化的过程为化学能内能机械能电能,因为内能机械能的转化过程中会对外放出热量,故燃气的内能必然不能全部变为电能,选项D错误.2.如图是密闭的汽缸,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()(导学号51140118)A.温度升高,内能增加600 JB.温度升高,内能减少200 JC.温度降低,内能增加600 JD.温度降低,内能减少200 J答案A解析由U=W+Q,得U=800 J+(-200 J)=600 J,一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关,U0说明温度升高,A正确.3.如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满理想气体,Q内为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则()A.气体体积膨胀,内能增加B.气体分子势能减少,内能增加C.气体分子势能增加,压强可能不变D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中答案D解析根据热力学第二定律可知,自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性,D项正确.容器内气体自由膨胀,气体与外界之间不做功也没有热交换,故气体的内能不变,A项不正确.理想气体分子间作用力很弱,气体体积变化时,气体分子势能可认为不变,B、C项也不正确.4.如图为打气筒模型图,在给自行车打气的过程中,首先迅速压下打气筒活塞,当打气筒内气体压强大于某个值时筒内阀门打开,气体开始进入自行车车胎内,反复操作,完成打气过程.设筒内气体在进入车胎前质量不变,气体可以看成理想气体,下列有关筒内气体在进入车胎前的说法正确的是()(导学号51140119)A.迅速压下打气筒活塞过程中筒内气体温度不变B.迅速压下打气筒活塞过程中筒内气体内能增加C.压下打气筒活塞过程中筒内气体压强不变D.压下活塞过程中越来越费力是因为筒内气体分子间一直表现为斥力,并且越来越大答案B解析迅速压下活塞的过程中,外界对气体做功,气体来不及与外界发生热交换,因此筒内气体的内能增加,温度升高,A错误,B正确;筒内气体的温度升高,体积减小,根据理想气体状态方程=C,知气体的压强增大,C错误;压下活塞过程中,需要克服气体的压力,气体压强越来越大,故越来越费力,D错误.5.下列说法正确的是()A.热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B.电流通过导体,电能转化为内能,反过来,可将内能收集起来,再转化成电能,形成与原来大小相同的电流C.可以制成一种热机,由热源吸取一定的热量而对外做功D.冰可以熔化成水,水也可以结成冰,这个现象违背了热力学第二定律答案C解析热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的,但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性,故A错误;功和内能的转化具有方向性,在不引起其他变化时其逆过程是不可能实现的,故B错误;冰熔化成水,水结成冰,伴随着能量的转移,不是自发进行的,没有违背热力学第二定律,D错误.6.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中()(导学号51140120)A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小答案A解析M筒向下滑动的过程中压缩气体,对气体做功,又由于气体不与外界发生热交换,根据热力学第一定律可知气体的内能增加,选项A正确.7.下列说法正确的是()A.就改变物体内能来说做功和热传递是两种相同的方式B.只要制造出足够小的温度计就能测出个别分子的温度C.不通过做功的过程,内能也可以从一个物体传递给另一个物体D.在自然界发生的各种变化中能的总量虽然保持不变,但能量的品质在逐步降低答案CD解析用做功的方法来改变物体的内能,实质上是能量转化的过程,即机械能转化为内能;用热传递的方法来改变物体的内能,实质上是能量转移的过程,选项A错误.温度是大量分子无规则运动的宏观表现,一个分子的温度没有意义,也就无法测量,选项B错误.用热传递也能实现内能的转移,选项C正确.自然界发生的各种变化中能的总量虽然保持不变,但能量的品质在逐步降低,有些能量耗散以后无法再利用,选项D正确.8.用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示.充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体()(导学号51140121)A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小答案AC解析充气袋被挤压时,体积减小,外界对气体做功(气体对外界做负功),气体内能增大,根据气体实验定律可知,气体压强增大,综上分析知,A、C两项正确.9.从微观角度看,下列说法正确的是()A.热力学第二定律是一个统计规律B.一个非孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展C.一个宏观状态所对应的微观状态越多,越是无序,熵值越大D.出现概率越大的宏观状态,熵值越大答案ACD解析一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的.熵是描述系统大量分子运动无序性程度的.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,也就是说,一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展.反映了一个孤立系统的自然过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.对于一个非孤立的系统,在与外界有能量交换时其熵也有可能变小,故B错误,A、C、D正确.10.如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置.具体制作方法如下:在大号“可乐瓶”中注入半瓶水,在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能),将其装入“可乐瓶”中.通过在水中放盐改变水的密度后,使气球恰好悬浮于水中,并拧紧瓶盖.设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同.当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时,下列说法正确的是()(导学号51140122)A.快速挤压时,瓶内气体压强变大B.快速挤压时,瓶内气体温度不变C.快速挤压时,瓶内气体体积不变D.缓慢挤压时,气球下降答案AD解析快速挤压气体时,外界对它做功,瓶内气体来不及与外界发生热传递,由W+Q=U,气体内能增大,温度上升,体积变小,瓶内压强变大,则A项对,B、C两项错;缓慢挤压时,温度不变,体积变小,瓶内压强变大,对气球来说,压强也增大,温度不变,体积必然减小,则重力mg大于浮力gV,气球下降,则D项对.二、非选择题(11题8分,12题8分,13题11分,14题11分,15题12分,共50分)11.如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2,则在此过程中,气体分子平均动能(选填“增大”“不变”或“减小”),气体内能变化了.答案增大Q-p0(V2-V1)解析气体的温度最终升高,分子平均动能增大,内能增大,由热力学第一定律U=Q+W,由于气体对外做功,故W=-p0(V2-V1),所以U=Q-p0(V2-V1).12.若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化,其中表示等压变化的是(选填“A”“B”或“C”),该过程中气体的内能(选填“增加”“减少”或“不变”).答案C增加解析由题图知,图C是等压变化,等压的过程是升温膨胀,温度是理想气体内能的决定因素,由此判断知,内能增加.13.如图所示的p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B,气体对外做功280 J,吸收热量410 J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中外界对气体做功200 J.求:(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少?变化量是多少?(2)BDA过程中气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?答案(1)增加130 J(2)放热330 J解析(1)ACB过程内能增加,ACB过程中W1=-280 J,Q1=410 J.由热力学第一定律UB-UA=W1+Q1=130 J,气体内能的变化量为130 J.(2)BDA过程中气体放热,因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数,BDA过程中气体内能变化量UA-UB=-130 J.又因外界对气体做功200 J,由热力学第一定律UA-UB=W2+Q2,Q2=-330 J,放出热量330 J.14.某压力锅结构如图所示.盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起.假定在压力阀被顶起时,停止加热.(导学号51140123)(1)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式.(2)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1 J,并向外界释放了2 J的热量.锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少?(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p=p0(1-H),其中常数0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅,当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同.答案(1)n=NA(2)减少了3 J(3)温度随着海拔高度的增加而降低解析(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁,设锅内气体分子数为n,则n=NA.(2)根据热力学第一定律:U=W+Q,气体对外做功,功为负,W=-1 J;向外放热,热量为负,Q=-2 J;则有U=W+Q=-3 J,负号表示内能减少.锅内气体内能减少,减少了3 J.(3)由p=p0(1-H)(其中0),随着海拔高度的增加,大气压强减小;由p1=p+=p0(1-H)+,随着海拔高度的增加,阀门被顶起时锅内气体压强减小;根据查理定律可知,阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低.15.一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0,开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒,气体温度由 T0=300 K 升至T1=350 K.(导学号51140124)(1)求此时气体的压强.(2)保持T1=350 K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变为p0,求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因.答案(1)p0(2)吸热原因见解析解析(1)设升温后气体的压强为p1,由查理定律,得.代入数据,得p1=p0.(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V,由玻意耳定律,得p1V0=p0V.联立式,得V=V0.设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k,由题意,得k=.联立式,得k=.抽气过程中剩余气体吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,而剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.
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