高二物理热力学定律测试题

热力学定律测评（90分钟100分）一.选择题：（每题4分，计56分）1.把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明（）A.做功可以升高物体的温度B.做功可以改变物体的内能C.做功一定可以增加物体的内能D.做功可以增加物体的热量2.下列关于永动机的说法中正确的是（）A.第一类永动机违反了能量守恒定律B.第一类永动机违反了热力学第一定律C.第二类永动机违反了能量守恒定律D.第二类永动机违反了热力学第二定律3.以下过程不可能发生的是（）A.对物体做功，同时物体放热，物体的温度不变B.对物体做功，同时物体吸热，物体的温度不变C.物体对外做功，同时放热，物体的内能不变D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变4.下面设想符合能量守恒定律的是（）A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B.做成一条船利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温5.下列有关物体内能改变的判断中，正确的是（）A.外界对物体做功，物体的内能一定增加B.外界和物体传递热量，物体的内能一定增加C.物体对外界做功，物体的内能可能增加D.物体向外放热，物体的内能可能增加6.如图10—1所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面为空气，大气压恒定。A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中的水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中（）A.大气压力对水做功，水的内能增加B.水克服大气压力做功，水的内能减少C.大气压力对水不做功，水的内能不变D.大气压力对水不做功，水的内能增加图10-1AKB7.如图10—2所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程气体吸热Q，气体内能增量为ΔE，则（）A.ΔE=QB.ΔE﹤QC.ΔE﹥QD.无法比较图10-28.一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是（）A.不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大B.若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大C.若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变D.若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大9.物体在水平面上运动，当它的速度由9m/s减小到7m/s的过程中，内能增量是某个定值，如果物体继续运动，又产生相等内能增量，这时物体速度应是（）A.5.66m/sB.4.12m/sC.5m/sD.3m/s10.以下说法正确的是（）A.电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明在一定条件下热传导也可以由低温物体向高温物体进行B.内能可以转化为机械能C.能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律D.能量的耗能说明自然界的宏观过程有方向性11.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体，若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（）A.将热量传给气体，其温度必升高B.压缩气体，其温度必升高C.压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变D.压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高12.金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（）A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞C.缓慢向里推活塞D.缓慢向外拉活塞13.如图10—3所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气。在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中（）A.气体的压强相等B.气体分子的平均动能相等C.气体的内能相等D.气体分子的平均速率相等图10-3AB甲乙14.如图10—4所示，A、B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B球用同一种特殊的材料制作，当温度稍微升高时，球的体积明显地增大，如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同，且两球膨胀后体积也相等，两球也不再上升，则（）A.A球吸收的热量多B.B球吸收的热量多C.A、B二球吸收的热量一样多D.不能确定吸收热量的多少图10-4二.填空题（每题6分，共12分）15.一定质量的理想气体，在升温膨胀对外做功的过程中，分子的平均动能，气体的内能，因而伴随着过程。16.某气体初态时有100J内能，膨胀过程中对外做功30J，同时吸收了20J的热量，在这过程中内能（填增加或减少）J。三.计算题（17、18题各10分，19题12分）17.在一个横截面积S=3×10-2m2的圆筒内装有质量m=0.6kg的水，被太阳光垂直照射t=2min后，水温升高1℃，设大气层的太阳能只有η=45%到达地面，不计容器的吸热和散热损失，试估算太阳的全部辐射功率。（保留一位有效数字，设太阳与地球之间的平均距离d=1.5×1011m，水的比热c=4.2×103J/kg·℃）题号1234567891011121314答案AB水银水18.某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？19.一颗质量为10g的子弹以200m/s的速度射入放在光滑水平面上质量为2kg的木块并穿出；穿出木块时子弹的速度变为40m/s，木块速度为0.8m/s，设子弹在木块中所受的阻力不变，在此过程中子弹和木块共获得多少内能？若这些内能有30%被子弹吸收，则可以使子弹升温多少度？子弹的比热容1.3×102J/(kg·℃)。《热力学定律》单元达标测评参考答案1.解析：当快速下压活塞时，对空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来。故B正确。答案：B2.解析：本题考察的是对两类永动机的本质认识，显然A、D正确。答案：AD3.解析：本题考察的是对热力学第一定律ΔU=W+Q的理解和应用，需要注意的是符号法则。答案：BC4.解析：利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错；让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C正确；设计水坝利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机叶片转化为水的内能、另外电能也可转化为内能使水升温，故D正确。答案：BCD5.解析：本题考察的是对热力学第一定律ΔU=W+Q的理解和应用，需要注意的是符号法则及其物理意义。答案：CD6.解析：大气压对左面A的水做正功，而对B中水做负功；A内水面下降，体积减小，与B内上升增加的体积相同，因此大气压对水做功的代数和为零；水的重心降低重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加。故选D。答案：D7.解析：抽去隔板前A、B气体的整体重心在中线以下，抽去隔板待气体混合均匀后重心恰好在中线上，所以系统的重力势能增大，由能量守恒定律，吸收的热量一部分增加气体内能，一部分增加重力势能，所以B正确。答案：B8.解析：斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙，木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块在机械能减小，由能量守恒定律它的内能将增大。D正确。答案：D9.解析：设物体质量为m,v1=9m/s,v2=7m/s最终速度减为v3，由能量守恒定律有：2222122311112222mvmvmvmv代入数值得：v3=m/s=4.12m/s故B正确。答案：B10.解析：热传导只能从高温到低温，A不正确；由能量守恒定律可知，各种形式的能量之间可以相互转化，并且总能量守恒，所以B正确，C不正确；而能量的耗能正好说明自然界的宏观过程有方向性，D正确。答案：BD11.解析：由于气体的温度随其内能的增大而升高，所以内能增大温度必然升高；由热力学第一定律ΔU=W+Q知，当压缩气体，同时将热量传给气体，其内能增加，温度必升高，D正确；而A、B只是考虑了或W或Q的一个方面而忽略了另一方面，故不正确。答案：D12.解析：只有迅速向里推活塞，对混合气体做功，才能使混合气体的内能迅速增加，温度迅速升高到燃点。故A正确。答案：A13.解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等。答案：B14.解析：A、B两球初末状态完全相同，故ΔU相同；B球膨胀对水银做的功大于A球膨胀对水做的功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，所以B球吸收的热量大于A球吸收的热量，故B正确。答案：B15.解析：温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均动能增大；理想气体的内能是由温度唯一决定，所以温度升高，内能增加；由热力学第一定律ΔU=W+Q，结合符号法则及其物理意义，则气体要吸热。答案：增大增加吸热16.解析：由热力学第一定律ΔU=U2-U1=W+Q，结合符号法则及其物理意义有：W=-30J，Q=20J，故ΔU=U2-U1=-10J，因而内能减小了10J。答案：减少1017.解析：设太阳的全部辐射功率为P，则在两分钟内太阳向外辐射的能量Q=Pt，则由题意可知24PtScmtd所以24dcmtPSt=4.4×1026W18.解析：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为m=πr2υtρ，这些气流的动能为12mυ2；转变的是能为E=12mυ2×10％，故风车带动电动机功率为P=Et=12πr2ρυ3×10％代入数据以后得P=3.4kW答案：3.4kW19.解析：系统损失的机械能转化为系统增加的内能。2220111=mv(mv+Mv)222E损=12×0.01×2002J－(12×0.01×402J＋12×2×0.82J)=191.36J∴被子弹吸收的热量是Q=ΔE换×30％=cmΔt∴2E30%191.3630%t==cm1.3100.01℃=44.16℃瞻前顾后一.物体内能的变化，能量守恒定律（1）做功和热传递都能改变物体的内能，这两种方式是等效的，但又有本质的区别：做功是其它形式的能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能的转移，热量是内能转移的量度。（2）能量守恒定律能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一。二.热力学定律1.热力学第一定律外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能增加量ΔU，即ΔU=Q+W在这个表达式中，当外界对物体做功是W取正，物体克服外力做功是W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；ΔU为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小。2.热力学第二定律（1）不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。（2）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。（3）热力学第二定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。3.能源的开发和利用能量耗散：自然界的能量是守恒的，但是很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。因此，提醒人们应该合理开发和利用能源。典例探究例1一木块静止在光滑的水平面上，被水平方向飞来的子弹击中，子弹进入木块的深度为2cm，木块相对于桌面移动了1cm，设木块对子弹损失的动能之比为A.1：1B.2：3C.1：2D.1：3解析：子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功，子弹的位移为打入深度d和木块移动的距离L之和，有ΔEκ=Fμ（d+L）产生的热量为：Q=Fμd∴kQE23ddL；因此选B项。例2（2003·全国卷第20题）如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙，现将活塞P缓慢地向B