第十章 熱力學(xué)定律章末檢測卷(十)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1在下列現(xiàn)象中不是通過做功使物體內(nèi)能改變的是()A用打氣筒給自行車打氣時(shí)，筒壁溫度升高B在陽光照射下，水的溫度升高C鐵錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高D夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)會變涼一些答案BD解析活塞與筒壁發(fā)生摩擦，摩擦力做功使筒壁溫度升高；在陽光照射下，水溫升高是靠太陽的熱輻射來升溫的；鐵錘打鐵塊是做功過程；室內(nèi)放上冰塊是通過熱傳遞的方式來改變室內(nèi)溫度的2柴油機(jī)使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，高溫高壓的氣體推動活塞做功，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的機(jī)械能燃燒相同的燃料，輸出的機(jī)械能越多，表明柴油機(jī)越節(jié)能是否節(jié)能，是衡量機(jī)器性能好壞的重要指標(biāo)，有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師傅，不用任何儀器，只是將手伸到柴油機(jī)排氣管附近，去感知一下尾氣的溫度，就能夠判斷出這臺柴油機(jī)是否節(jié)能，關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機(jī)是否節(jié)能之間的關(guān)系，你認(rèn)為正確的是()A尾氣的溫度越高，柴油機(jī)越節(jié)能B尾氣的溫度越低，柴油機(jī)越節(jié)能C尾氣的溫度高低與柴油機(jī)是否節(jié)能無關(guān)D以上說法均不正確答案B解析氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的機(jī)械能，柴油機(jī)使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，是一個(gè)高溫?zé)嵩?；而柴油機(jī)排氣管排出的尾氣是一個(gè)低溫?zé)嵩锤鶕?jù)能量守恒，這兩個(gè)熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機(jī)械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機(jī)械能越多，尾氣的溫度就要越低3景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖1所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中()圖1A氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變B氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加D外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少答案B解析外界對氣體做正功，其內(nèi)能增加，溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇、體積變小，單位體積內(nèi)分子的密集程度增加，故其壓強(qiáng)變大正確選項(xiàng)為B.4對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是()A若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變B若氣體的溫度不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大C若氣體溫度升高1 K，其等容過程所吸收的熱量一定大于等壓過程所吸收的熱量D在完全失重狀態(tài)下，氣體的壓強(qiáng)為零答案A解析一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，則溫度不變，其內(nèi)能也一定不變，A正確；由C知，氣體的溫度不斷升高，壓強(qiáng)不一定增大，B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UQW，氣體溫度升高1 K，U相同，等容過程W0，等壓過程，體積增大，則W<0，故等容過程所吸收的熱量一定小于等壓過程所吸收的熱量，C錯(cuò)誤；氣體的壓強(qiáng)是由于分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的，與是否失重?zé)o關(guān)，D錯(cuò)誤5.固定的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，外界環(huán)境的溫度保持不變?nèi)粲猛饬將活塞B緩慢地向右拉動，如圖2所示，則在拉動活塞的過程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，正確的是()圖2A氣體對外做功，氣體內(nèi)能減小B氣體對外做功，氣體內(nèi)能不變C外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變D氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變答案B解析用力F緩慢拉活塞時(shí)，氣體膨脹，對外做功，但由于氣缸的導(dǎo)熱性很好，環(huán)境溫度又不變，氣體會從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項(xiàng)正確6一木塊沿斜面向下滑，下列說法正確的是()A不管斜面是否光滑，下滑過程中重力對木塊做了功，它的內(nèi)能將增大B若斜面光滑且不計(jì)空氣阻力，木塊滑到斜面底部時(shí)，速度增大，內(nèi)能也將增大C若斜面粗糙，木塊在重力作用下雖速度增大，但它的內(nèi)能并不改變D若斜面粗糙，木塊的機(jī)械能減小，而它的內(nèi)能將增大答案D解析斜面光滑且不計(jì)空氣阻力時(shí)，木塊下滑過程中機(jī)械能守恒，內(nèi)能不變；斜面粗糙，木塊下滑時(shí)要克服摩擦力做功，故木塊的機(jī)械能減小，由能量守恒定律知它的內(nèi)能將增大，故D正確7如圖3所示，是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的p圖線，則在此過程中()圖3A氣體的內(nèi)能改變B氣體的體積增大C氣體向外界放熱D氣體對外界做功答案C解析由題圖可以看出，圖線延長線過原點(diǎn)，所以ABC的變化過程為等溫過程，內(nèi)能不變因?yàn)樵诖诉^程中，氣體體積是變小的，所以，外界對氣體做功，又因?yàn)闅怏w內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知：氣體向外界放熱8.如圖4所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲氣缸壁和隔板均絕熱初始時(shí)隔板靜止，左、右兩邊氣體溫度相等現(xiàn)給電熱絲提供一較弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比()圖4A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左、右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強(qiáng)增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案BC解析當(dāng)電熱絲通電后，右邊氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，左邊氣體內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲產(chǎn)生的熱量減去對左邊的氣體所做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤9.如圖5所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊(繩未畫出)，此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時(shí)的彈性勢能為零)，現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運(yùn)動，經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡狀態(tài)經(jīng)過此過程()圖5AEp全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能BEp一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能CEp全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能DEp一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能答案D解析彈簧靜止后仍有彈性勢能，最后活塞重心升高，重力勢能增加，由于氣體的體積變小，活塞對氣體做了功，氣體內(nèi)能增加故正確答案為D.10.我國神九航天員的漫步太空已成為現(xiàn)實(shí)神九航天員漫步太空，此舉震撼世界，意義重大無比其中，飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”，因此飛船將此設(shè)施專門做成了一個(gè)艙，叫“氣閘艙”，其原理如圖6所示，兩個(gè)相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換打開閥門K后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡，則()圖6A氣體體積膨脹，對外做功B氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C體積變大，溫度降低DB中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中答案D解析當(dāng)閥門K被打開時(shí)，A中的氣體進(jìn)入B中，由于B中為真空，所以A中的氣體不會做功，則A錯(cuò)誤；又因?yàn)橄到y(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，則氣體的溫度也不變，則B、C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時(shí)，B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中故D正確二、填空題(本題共2小題，共14分)11(6分)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量在上述兩個(gè)過程中，空氣的內(nèi)能共減小_kJ，空氣_(填“吸收”或“放出”)的總熱量為_kJ.答案5放出29解析理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，故將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中并不改變空氣的內(nèi)能，只有潛入海底過程才改變內(nèi)能，所以兩個(gè)過程中，空氣的內(nèi)能共減小5 kJ，由熱力學(xué)第一定律UWQ，知Q29 kJ，故空氣放出的總熱量為29 kJ.12(8分)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從ABCDA的變化過程可用如圖7所示的pV圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量圖7(1)氣體狀態(tài)從A到B是_(填“等容”“等壓”或“等溫”)過程；(2)氣體狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度_(填“升高”“不變”或“降低”)；(3)氣體狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體_(填“吸熱”或“放熱”)(4)氣體狀態(tài)從ABCD的變化過程中，氣體對外界所做的總功為_答案(1)等壓(2)降低(3)放熱(4)p2(V3V1)p1(V3V2)解析(1)從A到B壓強(qiáng)不變，所以是等壓過程(2)從B到C為等容過程，由查理定律可知溫度降低(3)從C到D為等壓壓縮過程，體積減小，溫度降低，因此外界對氣體做功，內(nèi)能減小由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，氣體放出熱量(4)從A到B過程體積增大，氣體對外界做功W1p2(V3V1)從B到C過程體積不變，不做功從C到D，外界對氣體做功W2p1(V3V2)，所以從ABCD過程中，氣體對外界所做的總功WW1W2p2(V3V1)p1(V3V2)三、計(jì)算題(本題共4小題，共46分)13(8分)氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量、壓強(qiáng)為P1.0105 Pa、體積為V2.0 m3的理想氣體，現(xiàn)使氣體保持壓強(qiáng)不變，體積緩慢壓縮至V1.0 m3，此過程氣體向外界釋放了Q1.2105 J的熱量，則：(1)壓縮過程外界對氣體做了多少功？(2)氣體內(nèi)能變化了多少？答案1052104解析封閉氣體做等壓變化的壓強(qiáng)為P外界對氣體做功：WFSPShPv解得：W105 J由熱力學(xué)第一定律得，氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化：UQW1.2105105 J2104 J14.(12分)如圖8所示，為一氣缸內(nèi)封閉的一定質(zhì)量的氣體的pV圖線，當(dāng)該系統(tǒng)從狀態(tài)a沿過程acb到達(dá)狀態(tài)b時(shí)，有335 J熱量傳入系統(tǒng)，系統(tǒng)對外界做功126 J求：圖8(1)若沿adb過程，系統(tǒng)對外做功42 J，則有多少熱量傳入系統(tǒng)？(2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線過程返回狀態(tài)a的過程中，外界對系統(tǒng)做功84 J，則系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？答案(1)251 J(2)放熱293 J解析(1)由熱力學(xué)第一定律可得acb過程系統(tǒng)增加的內(nèi)能UWQ(126335) J209 J，由adb過程有UWQ得QUW209(42) J251 J，為正，即有251 J的熱量傳入系統(tǒng)(2)由題意知系統(tǒng)由ba過程內(nèi)能的增量UU209 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有QUW(20984) J293 J負(fù)號說明系統(tǒng)放出熱量，熱量傳遞為293 J.15.(12分)如圖9所示，一導(dǎo)熱氣缸放在水平面上，其內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體活塞通過滑輪組與一重物連接，并保持平衡已知?dú)飧赘叨葹閔，開始活塞在氣缸中央，初始溫度為t攝氏度，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，物體重力為G，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計(jì)緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞上升x，封閉氣體吸收了Q的熱量(活塞、氣缸底的厚度不計(jì)，且氣缸始終未離開地面)求：圖9(1)環(huán)境溫度升高了多少度？(2)氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？答案(1)(273.15t)(2)氣體內(nèi)能增加Q(p0SG)x解析(1)活塞緩慢移動，任意時(shí)刻都處于平衡狀態(tài)，故氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律可知：，得T(273.15t)(2)設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p，由平衡條件得：pSp0SG，封閉氣體對外做功WpSx(p0SG)x，由熱力學(xué)第一定律得：UQ(W)Q(p0SG)x.由于氣體的溫度升高，其內(nèi)能增加16(14分)某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖10所示蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱圖10(1)假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1 J，并向外界釋放了2 J的熱量鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(2)已知大氣壓強(qiáng)p隨海拔高度H的變化滿足pp0(1H)，其中常數(shù)>0.結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同答案(1)減少3 J(2)溫度隨著海拔高度的增加而降低解析(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UWQ，氣體對外做功，W1 J；向外放熱，熱量為負(fù)，Q2 J.則有：UWQ3 J，負(fù)號表示內(nèi)能減少鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了3 J.(2)由pp0(1H)(其中>0)，隨著海拔高度的增加，大氣壓強(qiáng)減?。挥蓀1pp0(1H)，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減?。桓鶕?jù)查理定律可知，閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375