还剩11页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
第十章热力学测评时间: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第1~5题只有一项符合题目要求第6~10题有多项符合题目要求全部选对的得5分选对但不全的得3分有选错的得0分
1.高温物体甲和低温物体乙发生热传递最后达到热平衡这个过程的实质是 A.甲把温度传给乙最后甲、乙两者温度相等B.甲把内能传给乙最后甲、乙两者内能相等C.甲把温度传给乙最后甲、乙两者内能相等D.甲把内能传给乙最后甲、乙两者温度相等解析宏观上甲的温度降低乙的温度升高因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度而实质上是甲将内能传递给了乙因而选项A、C错误;热传递完成后最后甲、乙两物体达到热平衡即两者温度相同并不是内能相等选项B错误而选项D正确答案D
2.如图所示在紫铜管内滴入乙醚盖紧管塞用手拉住绳子两端迅速往复拉动管塞会被冲开管塞被冲开前 A.外界对管内气体做功气体内能增大 B.管内气体对外界做功气体内能减小C.管内气体内能不变压强变大D.管内气体内能增大压强变大解析克服绳与金属管间的摩擦做功使管壁内能增大温度升高通过热传递乙醚的内能增大温度升高直至沸腾;管塞会被冲开管塞被冲开前管内气体内能增大压强变大选项D正确答案D
3.如图所示两个完全相同的金属球A和B其中A球放在不导热的水平面上B球用不导热的细线悬挂起来现供给两球相同的热量它们的温度分别升高了ΔtA、ΔtB则 A.ΔtAΔtBB.ΔtAΔtBC.ΔtA=ΔtBD.ΔtA、ΔtB无法比较解析两球受热后体积都要增大A球因为放在不导热的水平面上受热膨胀后重心升高重力做负功根据能量守恒定律可知A球吸收的热量一部分转化成自身的内能使温度升高另一部分需要克服重力做功使重力势能增加;对于B球同样要受热膨胀膨胀时重心下降重力做正功同样由能量守恒定律可知B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能从而使温度升高由以上分析可知B球增加的内能要比A球多B球的温度升高得多所以有ΔtAΔtB答案B
4.下列哪个过程具有方向性
①热传导过程
②机械能向内能的转化过程
③气体的扩散过程
④气体向真空中的膨胀A.
①②B.
②③C.
①②③D.
①②③④解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程根据热力学第二定律可知它们都是不可逆的具有方向性答案D
5.关于能量和能源下列说法正确的是 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解析化石能源在燃烧时放出SO
2、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选项A错误;能量是守恒的但能量品质会下降故要节约能源选项B、C均错误D正确答案D
6.2018全国卷Ⅰ如图一定质量的理想气体从状态a开始经历过程
①、
②、
③、
④到达状态e对此气体下列说法正确的是 A.过程
①中气体的压强逐渐减小B.过程
②中气体对外界做正功C.过程
④中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等E.状态d的压强比状态b的压强小解析过程
①是等容变化温度升高由查理定理可知压强增大故A项错误过程
②中体积增大气体对外做功故B项正确过程
④是等容变化温度降低放出热量故C项错误过程
③是等温变化温度不变故状态c、d的内能相等故D项正确;连接Ob并延长交cd所在直线于f点则由盖—吕萨克定律可知由b到f压强不变;由f到d是等温变化体积增大由玻意耳定律可知压强减小故E项正确答案BDE
7.关于气体的内能下列说法正确的是 A.质量和温度都相同的气体内能一定相同B.气体温度不变整体运动速度越大其内能越大C.气体被压缩时内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关解析气体的内能在宏观上由物质的量、温度和体积决定质量相同的气体物质的量不一定相同选项A错误;若是理想气体不考虑分子势能其内能由物质的量和温度共同来决定;若是一定质量的理想气体其内能仅由温度来决定选项D正确;气体整体运动的速度对应气体的宏观动能属于机械能选项B错误;改变内能有两种方式:做功和热传递气体被压缩时外界对气体做功但气体吸、放热情况不知气体内能可能升高、不变或降低故选项C正确答案CD
8.关于热力学定律下列说法正确的是 A.气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能C.理想气体等压膨胀过程一定放热D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体解析根据热力学第一定律可知气体吸热如果同时对外做功其温度不一定升高选项A错误;由热力学定律可知选项B、D正确;理想气体在等压膨胀的过程中温度升高内能增加对外做功由ΔU=W+Q知气体一定吸热选项C错误答案BD
9.如图所示的两端开口的U形管中盛有同种液体并用阀门K将液体隔成左、右两部分左边液面比右边液面高现打开阀门K从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中液体向外放热为Q内能变化量为ΔU动能变化量为ΔEk;大气对液体做功为W1重力做功为W2液体克服阻力做功为W3由功能关系可得下列选项正确的是 A.W1=0B.W2-W3=ΔEkC.W2-W3=Q=ΔUD.W3-Q=ΔU解析由动能定理可知W2-W3+W1=ΔEk其中W1=p·ΔV左-p·ΔV右=0可知A、B正确由热力学第一定律ΔU=W+Q得ΔU=W3-Q可知D正确C错误答案ABD
10.如图所示两个相通的容器P、Q间装有阀门KP中充满气体Q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.气体体积膨胀内能不变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中解析气体的膨胀过程没有热交换可以判断Q=0;由于容器Q内为真空所以气体是自由膨胀虽然体积变大但是气体并不对外做功即W=0;根据热力学第一定律ΔU=W+Q由以上可以判断该过程ΔU=0即气体的内能不变显然选项A正确B错误由于气体分子间的作用力表现为引力所以气体体积变大时分子引力做负功分子势能增加由此进一步推断分子动能减小温度降低;体积变大、温度降低则气体压强变小所以选项C错误宏观中的热现象都是不可逆的所以D正确答案AD
二、填空题本题共2小题共16分把答案填在题中的横线上
11.6分蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化我们把这些气体称为工质某热机经过一个循环后工质从高温热源吸热Q1对外做功W又向低温热源放热Q2工质完全恢复初始状态内能没有变化根据热力学第一定律在工质的一个循环中Q
1、Q
2、W三者之间满足的关系是 热机的效率η=不可能达到100%从能量转化的角度说明 能不能完全转化为 能而不产生其他影响 解析由热力学第一定律热量、做功、内能的符号规定得Q1+-Q2+-W=0即Q1-Q2=W再由热力学第二定律知内能不可能全部转化成机械能而不产生其他影响答案Q1-Q2=W 内 机械
12.10分如图所示内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞容器固定放置在倾角为θ的斜面上一定量的气体被密封在容器内温度为T0活塞底面与容器底面平行距离为h已知大气压强为p0重力加速度为g1容器内气体压强为 ; 2由于环境温度变化活塞缓慢下移时气体温度为 ;此过程中容器内气体 选填“吸热”或“放热”气体分子的平均速率 选填“增大”“减小”或“不变” 解析1对活塞受力分析如图所示根据力的平衡条件有pS=p0S+mgcosθ解得p=p0+2根据题意气体发生等压变化由盖—吕萨克定律得解得T=外界对气体做功W0气体温度降低内能减小ΔU0由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q0气体放热温度降低气体分子平均动能减小分子的平均速率减小答案1p0+ 2 放热 减小
三、解答题本题共3小题共34分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位
13.10分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=300K升至T1=350K1求此时气体的压强2保持T1=350K不变缓慢抽出部分气体使气体压强再变回到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解析1由题意知气体体积不变由查理定律得所以此时气体的压强p1=p0=p0=p02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V2由玻意耳定律可得p1V0=p0V2可得V2=V0所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为因为抽气过程中气体温度不变故内能不变而气体的体积膨胀对外做功由热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体一定从外界吸收热量答案1p0 2 吸热 原因见解析
14.10分一定质量的气体从外界吸收了
4.2×105J的热量同时气体对外做了6×105J的功问:1物体的内能是增加还是减少变化量是多少2分子势能是增加还是减少3分子的平均动能是增加还是减少解析1气体从外界吸热为Q=
4.2×105J气体对外做功W=-6×105J由热力学第一定律ΔU=W+Q=-6×105J+
4.2×105J=-
1.8×105JΔU为负说明气体的内能减少了所以气体内能减少了
1.8×105J2因为气体对外做功所以气体的体积膨胀分子间的距离增大了分子力做负功气体分子势能增加了3因为气体内能减少同时气体分子势能增加说明气体分子的平均动能一定减少了答案1减少
1.8×105J 2增加 3减少
15.14分如图所示质量为40kg的汽缸开口向上放置在水平地面上缸内活塞面积为S=
0.02m2活塞及其上面放置的重物总质量为m=100kg开始时活塞到缸底的距离为h=
0.2m缸内气体温度是t1=27℃系统处于平衡状态后温度缓慢地上升到t2=127℃系统又达到新的平衡状态已知气体的内能U与摄氏温度t之间满足关系U=c·t+273外界大气压为p0=
1.0×105Pag取10m/s2求:1缸内气体的压强p;2活塞移动的距离Δh;3缸内气体对外做的功W;4缸内气体吸收的热量Q的表达式解析1缸内压强由大气压和活塞共同产生故p=p0+=105Pa+Pa=
1.5×105Pa2气体做等压变化则解得Δh=×100m=m3缸内气体对外做的功W=pΔV=
1.5×105××
0.02J=200J4内能变化为ΔU=273+127c-273+27c=100×c=-W+Q所以Q=100c+200答案
11.5×105Pa 2m 3200J4100c+200综合测评时间: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第1~5题只有一项符合题目要求第6~10题有多项符合题目要求全部选对的得5分选对但不全的得3分有选错的得0分
1.关于热现象下列说法正确的是 A.分子间的距离增大时分子势能一定增大B.温度越高分子扩散越快C.物体吸热时它的内能一定增加D.根据热力学第二定律可知热量不可能从低温物体传到高温物体解析分子间距离由0开始增大时分子势能先减小后增大故A错误;扩散的快慢与温度的高低有关温度越高分子的运动越快引起物质的扩散加快故B正确;物体吸热时若同时对外做功它的内能不一定增加故C错误;根据热力学第二定律可知自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性但是在一定的条件下热量可能从低温物体传到高温物体如空调故D错误答案B
2.下列说法错误的是 A.某气体的摩尔质量为M分子质量为m若1摩尔该气体的体积为V则该气体单位体积内的分子数为B.气体如果失去了容器的约束会散开这是因为气体分子热运动的结果C.改进内燃机结构提高内燃机内能转化率最终可能实现内能完全转化为机械能D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素可以在高温条件下利用分子的扩散来完成解析某气体的摩尔质量为M分子质量为m则1摩尔气体的分子数若1摩尔该气体的体积为V则该气体单位体积内的分子数为选项A正确;气体如果失去了容器的约束会散开这是因为气体分子热运动的结果选项B正确;根据热力学第二定律热机的效率不可能到达100%即使改进内燃机结构提高内燃机内能转化率最终也不可能实现内能完全转化为机械能选项C错误;生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素可以在高温条件下利用分子的扩散来完成选项D正确答案C
3.下列说法错误的是 A.熵是物体内分子运动无序程度的量度B.若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水蒸气当保持温度不变向下缓慢压活塞时水蒸气的质量减小水蒸气压强不变C.农民在干旱天气里锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管D.用油膜法测出油分子的直径后要测定阿伏加德罗常数只需再知道油的密度即可解析熵指体系的混乱程度是物体内分子运动无序程度的量度选项A正确;饱和汽压只与温度有关体积减小只会使一部分水蒸气变为水选项B正确;农民锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管来阻碍水分的蒸发C选项正确;油膜法测量出分子直径后再知道摩尔体积就可以计算阿伏加德罗常数故D项错误答案D
4.如图中A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态状态A的温度为TA状态B的温度为TB;由图可知 A.TB=2TAB.TB=4TAC.TB=6TAD.TB=8TA解析对于A、B两个状态应用理想气体状态方程可得=6即TB=6TA选项C正确答案C
5.2018江苏卷如图所示一支温度计的玻璃泡外包着纱布纱布的下端浸在水中纱布中的水在蒸发时带走热量使温度计示数低于周围空气温度当空气温度不变若一段时间后发现该温度计示数减小则 A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和气压减小D.空气中水的饱和气压增大解析温度计示数减小说明纱布中的水蒸发变快空气的相对湿度减小故A正确B、C、D错误答案A
6.以下说法正确的是 A.理想气体放出热量其分子平均动能可能不变B.机械能不可能全部转化为内能内能也无法全部用来做功而转化成机械能C.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关D.蔗糖受潮后会粘在一起没有确定的几何形状它是非晶体解析理想气体放出热量根据热力学第一定律的表达式ΔU=Q+W如果外界对气体做功且W=-Q则气体内能不变温度可能不变温度是分子平均动能的标志故A正确;机械能可能全部转化为内能如运动的物体在摩擦力作用下减速运动直到静止;热机在内能转化为机械能时不可避免地要有一部分热量被传导出来所以热机效率达不到100%即任何热机都不可以把得到的全部内能转化为机械能故B错误;气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关故C正确;蔗糖是单晶体故D错误答案AC
7.如图所示四幅图分别对应四种说法正确的是 A.甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动即布朗运动B.乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时它们间相互作用的引力和斥力大小相等C.丙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D.丁图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用解析布朗运动是液体分子对物质微粒的无规则撞击并不是物质分子的热运动故A错误当两个相邻的分子间距离为r0时图象与横轴相交可知它们间相互作用的引力和斥力大小相等B正确食盐是晶体但它的物理性质沿各个方向不是一样的故C错误小草上的露珠由于液体表面张力的作用而呈球形故D正确答案BD
8.以下说法正确的是 A.水的饱和汽压随温度的升高而增大B.扩散现象表明分子在永不停息地运动C.当分子间距离增大时分子间引力增大分子间斥力减小D.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中气体分子的平均动能减小解析温度升高就有更多的水分子离开液体变成水蒸气所以温度越高水的饱和汽压越大故选项A正确扩散现象说明分子在永不停息地运动故选项B正确分子间的引力与斥力都随着分子间距离的增大而减小故选项C错误一定质量的理想气体等压膨胀由理想气体状态方程=C可知因p不变而V变大则T变大气体分子的平均动能增大故选项D错误答案AB
9.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的气压且车胎体积增大若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体那么 A.外界对胎内气体做功气体内能减小B.外界对胎内气体做功气体内能增大C.胎内气体分子运动加剧D.胎内气体对外界做功内能增大解析根据气态方程=C可知p、V增加则T必升高内能增大;因胎内气体体积增大所以气体对外界做功选项D正确胎内气体内能增大温度升高分子运动加剧C正确答案CD
10.如图用隔板将一绝热气缸分成两部分隔板左侧充有理想气体隔板右侧与绝热活塞之间是真空现将隔板抽开气体会自发扩散至整个气缸待气体达到稳定后缓慢推压活塞将气体压回到原来的体积假设整个系统不漏气下列说法正确的是 A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中气体分子的平均动能不变解析气体向真空扩散过程中不对外做功且气缸绝热可知气体自发扩散前后内能相同选项A正确C错误;气体在被压缩的过程中活塞对气体做功因气缸绝热则气体内能增大选项BD正确;气体在被压缩的过程中因气体内能增加则温度升高分子的平均动能增大选项E错误答案ABD
二、填空题本题共2小题共16分把答案填在题中的横线上
11.12分用油膜法估测分子的大小实验的方法及步骤如下:
①向体积V油=1mL的油酸中加酒精直至总量达到V总=500mL
②用注射器吸取
①中配制好的油酸酒精溶液把它一滴一滴地滴入小量筒中当滴入n=80滴时测得其体积恰好是V0=1mL
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水然后将 均匀地撒在水面上
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液待油酸薄膜形状稳定后将事先准备好的玻璃板放在浅盘上并在玻璃板上描下油酸膜的形状
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上如图所示数出轮廓范围内小方格的个数N小方格的边长l=10mm根据以上信息回答下列问题:1步骤
③中应填写: 21滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V是 mL 3油酸分子的直径是 m 解析1为了显示单分子油膜的形状需要在水面上撒痱子粉或石膏粉21滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=mL=
2.5×10-5mL3油膜形状占据的方格数大约为78个所以油膜面积S=78×10×10mm2=
7.8×103mm2油酸分子的直径d=mm=
3.2×10-6mm=
3.2×10-9m答案1痱子粉或石膏粉
22.5×10-
533.2×10-
912.4分甲图和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片记录炭粒位置的时间间隔均为30s两方格纸每格表示的长度相同比较两张图片可知:若水温相同 选填“甲”或“乙”中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同 选填“甲”或“乙”中水分子的热运动较剧烈 解析温度相同颗粒越大布朗运动越不明显所以若水温相同甲中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同温度越高布朗运动越明显故乙中水分子的热运动较剧烈答案甲 乙
三、解答题本题共3小题共34分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位
13.10分一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C其状态变化过程的p-V图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27℃求:1该气体在状态B、C时的温度各为多少2该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热传递的热量是多少解析1气体从状态A到状态B得TB=200K即tB=-73℃气体从状态B到状态C得TC=300K即tC=27℃2气体从状态A到状态C过程中是吸热且A、C状态温度相等则A到C吸收的热量等于由B到C过程对外做的功Q=pΔV=200J答案1-73℃ 27℃ 2吸热 200J
14.12分一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示将一质量m=3×103kg、体积V0=
0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上向浮筒内充入一定量的气体开始时筒内液面到水面的距离h1=40m筒内气体体积V1=1m3在拉力作用下浮筒缓慢上升当筒内液面到水面的距离为h2时拉力减为零此时气体体积为V2随后浮筒和重物自动上浮求V2和h2已知大气压强p0=1×105Pa水的密度ρ=1×103kg/m3重力加速度g取10m/s2不计水温变化筒内气体质量不变且可视为理想气体浮筒质量和筒壁厚度可忽略解析当F=0时由平衡条件得mg=ρgV0+V2
①代入数据得V2=
2.5m3
②设筒内气体初态、末态的压强分别为p
1、p2由题意得p1=p0+ρgh1
③p2=p0+ρgh2
④在此过程中筒内气体温度和质量不变由玻意耳定律得p1V1=p2V2
⑤联立
②③④⑤式代入数据得h2=10m答案
2.5m3 10m
15.12分1一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N其p-V图象如图所示在过程1中气体始终与外界无热量交换;在过程2中气体先经历等容变化再经历等压变化对于这两个过程下列说法正确的是 A.气体经历过程1其温度降低B.气体经历过程1其内能减少C.气体在过程2中一直对外放热D.气体在过程2中一直对外做功E.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同2如图所示厚度和质量不计、横截面积为S=10cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体开始时气体的温度为T0=300K压强为p=
0.5×105Pa活塞与汽缸底的距离为h=10cm活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气大气压强为p0=
1.0×105Pa求:
①此时桌面对汽缸的作用力大小FN;
②现通过电热丝给气体缓慢加热到T此过程中气体吸收热量为Q=7J内能增加了ΔU=5J整个过程活塞都在汽缸内求T的值解析1气体经历过程1压强减小体积变大膨胀对外做功内能减小故温度降低故选项A、B正确;气体在过程2中根据理想气体状态方程=C刚开始时体积不变压强减小则温度降低对外放热然后压强不变体积变大膨胀对外做功则温度升高吸热故选项C、D错误;无论是经过过程1还是过程2初、末状态相同故内能改变量相同故选项E正确2
①对汽缸受力分析由平衡条件有FN+pS=p0S得FN=p0-pS=50N
②设温度升高至T时活塞与汽缸底的距离为H则气体对外界做功W=p0ΔV=p0SH-h由热力学第一定律得ΔU=Q-W解得H=12cm气体温度从T0升高到T的过程由理想气体状态方程得解得T=T0=720K答案1ABE 2
①50N
②720K。