熱力學(xué)基礎(chǔ)(時間：90分鐘滿分：100分)第卷(選擇題，共48分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)符合題目要求)1下述做法能改善空氣質(zhì)量的是()A以煤等燃料作為主要生活燃料B利用太陽能、風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源C鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車D限制使用電動車解析：選B以煤為燃料會有SO2等物質(zhì)生成，污染空氣，燃油車增多，污染物排放越多，空氣質(zhì)量下降，故A，C錯誤；使用電動車和用太陽能、風(fēng)能和氫能，無污染物排放，不影響空氣質(zhì)量，故B正確，D錯誤。2關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是()A熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律解析：選B熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律并不矛盾，對于機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化所具有的方向性也是存在的，故B正確。3下列過程中，可能發(fā)生的是()A某工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?0 kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而沒有產(chǎn)生其他任何影響B(tài)打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)溢出后又自發(fā)溢進(jìn)去，恢復(fù)原狀C利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體的溫度更高D將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發(fā)地各自分開解析：選C根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體，而不引起其他的變化，但通過一些物理手段是可以實(shí)現(xiàn)的，故C項(xiàng)正確；內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不可能自發(fā)地進(jìn)行，要使內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必定要引起其他影響，故A項(xiàng)錯；氣體膨脹具有方向性，故B項(xiàng)錯；擴(kuò)散現(xiàn)象也有方向性，D項(xiàng)也錯。4.如圖所示，A、B是兩個完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi)。當(dāng)溫度稍微升高時，球的體積會明顯變大。如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等。則()AA球吸收的熱量較多BB球吸收的熱量較多C兩球吸收的熱量一樣多D無法確定解析：選BA、B兩球升高同樣的溫度，體積又相同，則二者內(nèi)能的變化相同，而B球是處在水銀中的，B球膨脹時受到的壓力大，對外做功多，因此B球吸收熱量多。故B項(xiàng)正確。5“綠色、環(huán)保、低碳”是當(dāng)今世界的關(guān)鍵詞，“低碳”要求我們節(jié)約及高效利用能源。關(guān)于能源與能量，下列說法正確的是()A能量被使用后就消失了，所以要節(jié)約能源B自然界中石油、煤炭等能源是可再生資源，可供人類長期使用C能量被使用后雖然沒有減少，但可利用的品質(zhì)下降了，所以要節(jié)約能源D人類可以不斷開發(fā)和利用風(fēng)能、太陽能等新的能源，所以能量可以被創(chuàng)造解析：選C能量守恒定律告訴我們，能量是不會減少的，煤炭、石油、天然氣等化石能源使用后，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能耗散了，雖然總能量沒有減少，但是可以利用的品質(zhì)降低了，故依然要節(jié)約能源，選項(xiàng)A錯誤，C正確；自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故會不斷減少，選項(xiàng)B錯誤；人類不斷地開發(fā)和利用新的能源，如風(fēng)能、太陽能，本質(zhì)上都來源于太陽，符合能量守恒定律，選項(xiàng)D錯誤。6某校中學(xué)生參加電視臺“異想天開”節(jié)目的活動，他們提出了下列四個設(shè)想方案，從理論上講可行的是()A制作一個裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功B制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下C汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題解析：選D根據(jù)熱力學(xué)第二定律知道，在不產(chǎn)生其他影響時，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響是不可能實(shí)現(xiàn)的，選項(xiàng)A錯誤；絕對零度是溫度的極值，是不能達(dá)到的，選項(xiàng)B錯誤；有害氣體和空氣不可能自發(fā)地分離，選項(xiàng)C錯誤；利用太陽能最有前途的領(lǐng)域是通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能再加以利用，選項(xiàng)D正確。7.A、B兩裝置，均由一支一端封閉，一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升至如圖所示位置停止，假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法中正確的是()AA中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量BB中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量CA和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同DA和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同解析：選B外界大氣壓力對水銀做功，使水銀進(jìn)入試管內(nèi)，兩裝置將同樣多的水銀壓入管中，故大氣壓力做功是相同的，這些功一部分增加了水銀的重力勢能，另一部分增加了水銀的內(nèi)能。由于A管中水銀重心高，增加的重力勢能大，故A管中水銀內(nèi)能的增量小。二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題4分，共20分。在每小題給出的選項(xiàng)中，有多個選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)8如果將自行車內(nèi)胎充氣過足，又放在陽光下暴曬，車胎極易爆裂，關(guān)于這一現(xiàn)象的描述，下列說法正確的是(暴曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)()A車胎爆裂，是車胎內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果B在爆裂前的過程中，氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇，氣體壓強(qiáng)增大C在車胎突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能增加D在車胎突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能減少解析：選BD這是一個等容變化，溫度升高，壓強(qiáng)增大，在車胎爆裂的瞬間，氣體對外做功，內(nèi)能減少，故選項(xiàng)B、D正確。9下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說法正確的是()A系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的B分子動理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的C做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能D氣體在大氣中做絕熱膨脹時做了功，但氣體的內(nèi)能不變解析：選AB系統(tǒng)的內(nèi)能是一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，A選項(xiàng)正確；因?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，所以分子動理論中引入的內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的，B選項(xiàng)正確；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，C選項(xiàng)錯誤；氣體做絕熱膨脹時對外界做了功，且與外界沒有熱交換，所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減少，故D選項(xiàng)錯誤。10對于一定量的理想氣體，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若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變C若氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大D氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)E當(dāng)氣體溫度升高時，氣體的內(nèi)能一定增大解析：選ADEp、V不變，則T不變，氣體的內(nèi)能不變，故選項(xiàng)A正確；內(nèi)能不變，溫度不變，p、V可能變化，選項(xiàng)B錯誤；氣體溫度升高，壓強(qiáng)不一定增大，選項(xiàng)C錯誤；氣體溫度每升高1 K吸收的熱量與氣體對外做功多少有關(guān)，即與經(jīng)歷的過程有關(guān)，故選項(xiàng)D正確；溫度升高，理想氣體的內(nèi)能一定增大，選項(xiàng)E正確。11.如圖所示，水平固定不動、導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的空氣，外界溫度恒定。一條細(xì)線的左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后連接在一個小桶上，開始時活塞靜止。現(xiàn)在不斷向小桶中添加細(xì)砂，使活塞緩慢向右移動(活塞始終未被拉出氣缸)。忽略氣體分子間的相互作用，則在活塞移動過程中，下列說法正確的是()A氣缸內(nèi)氣體分子的平均動能變小B氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變小C氣缸內(nèi)氣體向外放出熱量D氣缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量解析：選BD將活塞作為研究對象有p0SpST。向小桶中添加細(xì)砂時，拉力T增大，則p減小，B正確，因活塞緩慢移動，又氣缸導(dǎo)熱性能良好，則氣體溫度不變，內(nèi)能不變，分子的平均動能不變，A錯，向右移動時氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱，D對、C錯。12.(2016·海南高考)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過程1或者過程2到達(dá)狀態(tài)N，其p­V圖像如圖所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對于這兩個過程，下列說法正確的是()A氣體經(jīng)歷過程1，其溫度降低B氣體經(jīng)歷過程1，其內(nèi)能減小C氣體在過程2中一直對外放熱D氣體在過程2中一直對外做功E氣體經(jīng)歷過程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過程2的相同解析：選ABE氣體經(jīng)歷過程1，壓強(qiáng)減小，體積變大，膨脹對外做功，內(nèi)能減小，故溫度降低，選項(xiàng)A、B正確。氣體在過程2中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程C，則開始時，氣體體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，對外放熱；然后壓強(qiáng)不變，體積變大，膨脹對外做功，則溫度升高，吸熱，故選項(xiàng)C、D錯誤；無論是經(jīng)過過程1還是過程2，初、末狀態(tài)相同，故內(nèi)能改變量相同，選項(xiàng)E正確。第卷(非選擇題，共52分)三、非選擇題(本題共5小題，共52分。填空題要把正確結(jié)果填在相應(yīng)橫線上或按要求作答；計算題要有必要的文字說明和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(6分)(江蘇高考)如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0?，F(xiàn)對氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2。則在此過程中，氣體分子平均動能_(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了_。解析：氣體等壓膨脹，由C可知T增大，所以氣體分子平均動能增大。由熱力學(xué)第一定律可得：UQp0(V2V1)。答案：增大Qp0(V2V1)14(10分)(1)遠(yuǎn)古時代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃。隨著人類文明的進(jìn)步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法。“鉆木取火”是通過_方式改變物體的內(nèi)能，把_轉(zhuǎn)變成內(nèi)能。(2)某同學(xué)做了一個小實(shí)驗(yàn)：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，一小時后取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊密地套在瓶頸上，然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖所示。這是因?yàn)闊坷锏臍怏w吸收了水的_，溫度_，體積_。解析：(1)“鉆木”的過程是做功的過程，是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。(2)燒瓶里的氣體吸收熱量后，由熱力學(xué)第一定律知，氣體的內(nèi)能增加，因而溫度升高，體積增大。答案：(1)做功機(jī)械能(2)熱量升高增大15(10分)鉛彈以速度v200 m/s射入木塊后停在木塊中，木塊沒有移動。增加的內(nèi)能的80%使鉛彈的溫度升高，鉛彈溫度升高多少？c鉛0.13×103 J/(kg·)解析：鉛彈在射入木塊的過程中，子彈克服阻力做功，機(jī)械能減少，子彈剛好靜止時，機(jī)械能已完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。鉛彈在射入木塊的過程中：WUmv2對鉛彈：80%×Uc鉛 mt由兩式得：t 123 。所以鉛彈溫度升高123 。答案：123 16(12分)如圖所示A、B汽缸的長度和截面積分別為30 cm和20 cm2，C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的、體積不計的活塞，D為閥門。整個裝置均由導(dǎo)熱材料制成。起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)pA2.0×105 Pa的氮?dú)狻內(nèi)有壓強(qiáng)pB1.0×105 Pa的氧氣。閥門打開后，活塞C向右移動，最后達(dá)到平衡。(1)求活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng)；(2)活塞C移動過程中A中氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由。(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接汽缸的管道體積可忽略)解析：(1)由玻意耳定律：對A部分氣體有：pALSp(Lx)S，對B部分氣體有：pBLSp(Lx)S，代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得： x10 cm，p1.5×105 Pa。(2)活塞C向右移動的過程中A中氣體對外做功，而氣體發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律WQU知Q<0，故A中氣體從外界吸熱。答案：(1)10 cm1.5×105 Pa(2)吸熱理由見解析17.(14分)如圖所示，一導(dǎo)熱汽缸放在水平面上，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，已知汽缸高度為h，開始活塞在汽缸中央，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，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。(汽缸始終未離開地面)求：(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？解析：(1)活塞緩慢移動，任意狀態(tài)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·T·(273t)(273t)。(2)設(shè)汽缸內(nèi)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。答案：(1) (273t)(2)內(nèi)能增加Q(p0SG)x- 7 -