教科版物理选修3-3第四章章末综合检测

(时间:90分钟,满分:100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.在以下事例中，通过热传递的方式来改变物体内能的是()A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高B．冰在阳光下熔化成水C．点燃的爆竹在空中爆炸D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热解析：选B.改变内能的方式有两种：做功和热传递．热传递指内能的转移，而不是其他形式的能转化为内能，两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，故A错；点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化成了内能，故C错；车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，故D错．正确答案为B.2.任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会()A．增加B．不变C．减小D．无法判断解析：选C.热力学第二定律表明任何一个孤立系统总是自发地向无序程度增大的方向发展，无序程度的增大表明系统的熵也在自然增大，C正确．3.下列说法中正确的有()A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．热机的效率从原理上讲可达100%C．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源解析：选D.第二类永动机是指从单一热源吸收，全部用来对外做功而不引起其他变化的机器，它并不违背能量守恒定律，却违背了热力学第二定律；第一类永动机是不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器，它违背能量守恒定律，所以选项A错误．从热力学第二定律的表述可知，任何热机的效率都达不到100%，因此B错．关于“能源危机”必须明确以下几点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等．(2)人们在消耗能源时，放出热量，部分转化为内能，部分转化为机械能，但最终基本上都转化成了内能，人们无法把这些内能全部收集起来重新利用(能量耗散)，而可供利用的能源是有限的．因此，“能源危机”并非说明能量不守恒．故C选项错误，D选项正确．4.在一个大气压下，1克100℃的水吸收2.26×103J热量变为1克100℃的水蒸气．在这个过程中，以下四个关系式正确的是()A．2.26×103J＝汽的内能＋水的内能B．2.26×103J＝汽的内能－水的内能C．2.26×103J＝汽的内能＋水的内能＋水变成汽体积膨胀对外界做的功D．2.26×103J＝汽的内能－水的内能＋水变成汽体积膨胀对外界做的功解析：选D.液体汽化时吸收的热量一部分用来克服分子引力做功，增加内能，一部分用来膨胀对外界做功，D对．5.下列说法中正确的是()A．任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行解析：选C.物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误．将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的，B选项错误．在热力学第二定律中，热传导是有方向性的，热量由低温物体传递给高温物体不违背能量转化和守恒定律，但不能自发进行，D选项错误．做功和热传递是改变内能的两种方式，C选项正确．6.下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开解析：选C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理过程是可以实现的，故C项对；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错．7.飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在－50℃以下．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团．气团直径可达几千米．由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略．高空气团温度很低的原因可能是()A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减小，气团温度降低D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低解析：选C.由热力学第一定律，物体内能的变化ΔU与做功W和热传递Q有关，满足ΔU＝W＋Q，气团在上升的过程中，不断膨胀，气体对外做功，又由于气团很大，其边缘与外界的热传递作用对整个气团的影响可忽略，因而内能不断减小，所以气团的温度会降低．8.某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是()A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变解析：选B.在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即D错误．9.足球运动员在比赛中摔倒造成粉碎性骨折，关于这一过程下列说法正确的是()A．此过程是一个可逆过程B．此过程是一个不可逆过程C．此过程中熵增加D．此过程中熵减少解析：选BC.由于完好的骨头形状确定，故完好的骨头所处的宏观态对应的微观态较少，熵小，较为有序．发生粉碎性骨折后，其所处的宏观态对应的微观态较多，熵大，较为无序，故在这一过程中熵增加，且此过程不可逆．10.如图4－2所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的水和水银的同一深度处，已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大．现让两种液体的温度同时缓慢地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等．若忽略绳子、水和水银由于温度的变化而引起的体积膨胀，则以下判断正确的是()图4－2A．因为同一深度处水的压强较小，所以A球膨胀过程中对外做的功较多B．因为同一浓度处水银的压强较大，所以B球膨胀过程中内能增加较多C．膨胀过程中，A球吸引的热量较多D．膨胀过程中，B球吸收的热量较多解析：选D.A、B两球所处的环境初末状态一致，故两球的体积增量和温度增量均相同，所以内能增量相同，选项B错误．但A球位于水中，B球位于水银中，由于同一深度处水的压强较小，故A球膨胀过程中对外做功较少，选项A错误，由ΔU＝W＋Q的关系可知，B球膨胀过程中对外做功较多，故B球膨胀过程中吸收热量较多，选项D正确．二、填空题(本题共2小题，每小题10分，共20分，把答案填在题中横线上)11.(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能，把________转变成内能．图4－3(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图4－3.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的__________，温度____________，体积________．答案：(1)做功机械能(2)热量升高增大12.(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)若一定质量的理想气体分别按如图4－4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”)．图4－4解析：(1)由热力学第一定律得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2.0×105J＝－5.0×104J即气体放热5.0×104J.(2)C中表示等压变化，由题图知气体温度升高，内能增加．答案：(1)放出5.0×104(2)C增加三、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)用打气筒给自行车打气，每次给活塞加75N的压力，活塞行程为40cm，每压一次，被压缩气体的内能都增加8.5J，则压缩过程中，被压缩气体是吸热还是放热？传递的能量是多少？解析：压缩气体，外界对气体做的功W＝Fs＝75×0.4J＝30J由题意可知，气体内能增加ΔU＝8.5J由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝8.5J－30J＝－21.5J.故压缩气体过程中，气体放热，放出的热量为21.5J.答案：放热21.5J14.(10分)在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043cm3变成1676cm3.已知水的汽化热为2263.8J/g，求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.解析：(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功．W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10－6J＝169.7J.(2)气体吸热Q＝ML＝1×2263.8J＝2263.8J.(3)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝2263.8J＋(－169.7)J＝2094.1J.答案：(1)169.7J(2)2263.8J(3)2094.1J15.(10分)重1000kg的气锤从2.5m高处落下，打在质量为200kg的铁块上，要使铁块的温度升高40℃以上，气锤至少应落下多少次？[设气锤撞击铁块时做的功有60%用来使铁块温度升高，且铁的比热容c＝0.11cal/(g·℃)，g取10m/s2，1cal＝4.2J]解析：气锤下落过程中只有重力做功，机械能守恒，因而气锤撞击铁块时动能为Ek＝mgh＝103×10×2.5J＝2.5×104J由动能定理知气锤撞击铁块所做的功为W＝Ek－0＝2.5×104J使铁块温度升高所需的热量(升高40℃)Q＝cmΔt＝0.11×200×103×40cal＝3.696×106J设气锤下落n次才能使铁块温度升高40℃，由能量守恒定律有：n·W·η＝Qn＝QW·η＝3.696×1062.5×104×60%次＝246.4次故气锤至少要下落247次．答案：24716.(12分)(2010·高考山东卷)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.经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.(1)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．图4－5解析：(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得p0T0＝p1T1①代入数据得p1＝76p0.(2)抽气过程可视为等温膨胀过程，设膨胀后的总体积为V，由玻意耳定律得p1V0＝p0V②联立①②式解得V＝76V0③设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为K，由题意得K＝V0V④联立③④式解得K＝67因为抽气过程中剩余气体质量不变，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．答案：(1)76p0(2)67吸热原因见解析