1、第十章水平测试 点击进入Word文稿 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，考试时间 90 分钟。第卷(选择题，共 40 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。第 16 题只有一个选项符合题目要求，第 710 题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)1关于热力学定律，下列说法正确的是()A在一定条件下物体的温度可以降到 0 KB物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C吸收了热量的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高解析 绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，A 错误；物体从单
2、一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B 正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功物体的内能都不一定增加，温度也不一定升高，C、D 错误。解析 答案 B答案 2在功与热的转变过程中，下列叙述中不正确的是()A不可能制成一种循环运作的热机，它只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不发生任何其他变化B热机的效率恒小于 1C功可以完全变成热能，而热能不能完全变为功D绝热过程对外做正功，则系统的内能必减小答案 C答案 解析 由热力学第二定律的两种表述可知，功和热在转变过程中不是单一的，总要引起其他变化，如向低温热源放热等，A 显然与热力学第二定
3、律相符合，正确；热机的效率不可能等于 1，反映了热机的特性，B 正确；C中没有附加条件，是不正确的；由 UQW 知 Q0，对外做功 W0，则UQB浮力对气泡做正功，QUC合力对气泡做正功，QU解析 根据热力学第一定律 UQW，即 QUW。因为上升时气泡膨胀对外做功 WU，故选 D。解析 答案 D答案 4某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A对外做正功，分子的平均动能减小B对外做正功，内能增大C对外做负功，分子的平均动能增大D对外做负功，内
4、能减小答案 A答案 解析 汽缸内气体膨胀时其向外推动活塞做正功，C、D 错误；因缸内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故 B 错误；忽略气体分子间作用力时，气体的内能就是所有分子的动能之和。密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为 A。解析 5如图所示，圆柱形容器封有一定质量的空气，质量为 m 的光滑活塞 C和容器都用良好的隔热材料制成。一个质量为 M 的物体 A 从活塞上方的某一位置由静止自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低处，在这一过程中，物体 A 下落的高度为 h，活塞 C 下落的高度为 h，则在这一过程中，空气内能的改变
5、量 U、外界对空气做的功 W 与物体 A 及活塞 C 的重力势能的变化关系为()AMghmghUWBUWMghmghCUWMghmghDWMghmghU答案 C答案 解析 物体 A 与活塞 C 碰撞过程中要损失一部分机械能，因为活塞、容器都是绝热的，不存在与外界热交换，故选 C。解析 6飞机在万米高空飞行的时候，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
6、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，气团内能大量减少，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 由热力学第一定律，物体的内能的变化 U 与做功 W 和热传递 Q有关，满足 UWQ，气团在上升的过程中，气体不断膨胀，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可忽略，因而内能不断减小，所以气团的温度会很低。解析 答案 C答案 7关于一定质量的气体，下列叙述正确的是()A气体吸收的热量可以完全转化为功B气体体积增大时，其内能一定减少C气体从外界吸收热量，其内能一定
7、增加D外界对气体做功，气体内能可能减少答案 AD答案 解析 由热力学第二定律知吸收的热量不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故 A 正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随着吸热，其内能不一定减少，B 错误；气体从外界吸热，若同时伴随着对外做功，其内能不一定增加，C 错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D 正确。解析 8下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是()A从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
8、D在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小答案 AD答案 解析 系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，A 正确。热力学第二定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小”，B、C 均错误，D 正确。解析 9对于一定质量的理想气体，在下列各种过程中，可能发生的过程是()A气体膨胀对外做功，温度升高B气体吸热，温度降低C气体放热，压强增大D气体放热，温度不变答案 ABCD答案 解析 A 过程中，气体膨胀对外做功 W0，根据热力学第一定律 UQW，说明只要气体吸收足够的热量
9、，A 过程可以发生；B 过程中，气体吸热 Q0，温度降低 U0，根据热力学第一定律，若气体对外界做适量的功，B 过程也可以发生；C 过程中，气体压强增大且气体在放热，外界必须压缩气体对气体做功才能实现这种情况，故 Q0，根据热力学第一定律，C 过程可以发生；D 过程中，气体放热 Q0，温度不变 U0，根据热力学第一定律，只要外界对气体做适量的功，D 过程可以发生。解析 10如图所示，A、B 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态。当气体自状态 A 变化到状态 B 时()A体积必然变大B有可能经过体积减小的过程C外界必然对气体做正功D气体必然从外界吸热答案 ABD答案 解析 在 p-T 图象中
10、，等容线为过原点的倾斜直线，且斜率越大，体积越小，即 VAVB，A 正确。中间过程不确定，B 正确；从 A 变化到 B，体积增大，气体对外做功 W0，C 错误；由题图可看出 TA0。由热力学第一定律 UQW 可知 Q0，D 正确。解析 第卷(非选择题，共 60 分)二、填空题(本题共 3 小题，每小题 4 分，共 12 分。把答案直接填在横线上)11.如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为 p0。现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量 Q 后，体积由 V1 增大为 V2。则在此过程中，气体分子平均动能_(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了_
11、。答案 增大 Qp0(V2V1)答案 解析 气体等压膨胀，由VTC 可知 T 增大，所以气体分子平均动能增大。由热力学第一定律可得：UQp0(V2V1)。解析 12有人设想让丰富的海水温度降低 0.1，把所放出的能量应用于生产，它相当于 1800 万个功率均为 100 万千瓦的电站一年的发电量，这是一件既经济又没有环境污染的事情，但它违背了 _，属于_永动机。解析 尽管没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，属于第二类永动机。不可能把内能全部转化为机械能，而不引起其他变化，所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性。解析 答案 热力学第二定律 第二类答案 13一个截面积为 S 的圆形绝热容
12、器装有质量为 m 的水。已知水的比热容为 c，水的温度为 t1，在阳光下照射时间 T 后，温度升高到 t2，若照射时阳光与水平方向的夹角为，则可估算出太阳光垂直照射时单位面积热辐射的功率为_。解析 水吸收的热量 Qcm(t2t1)，设照射容器的太阳光能量为 E，使水升温的能量则为 EsinQ。垂直照射单位面积的热辐射功率为 P EST。联立可得 Pcmt2t1STsin。解析 答案 cmt2t1STsin答案 三、论述、计算题(本题共 4 小题，共 48 分。解答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)14.(10
13、分)如图所示，绝热隔板 S 把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S 与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体 a 和 b，气体分子之间相互作用可忽略不计，现通过电热丝对气体 a 缓慢加热一段时间后，a、b 各自达到新的平衡状态，试分析 a、b 两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？答案 见解析答案 解析 汽缸和隔板绝热，电热丝对气体 a 加热，a 温度升高，体积增大、压强增大，内能增大；a 对 b 做功，b 的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。解析 15(12 分)压强为 1 个标准大气压(1.013105 Pa)，1 mol 的水在 10
14、0 时变成同温度的水蒸气，问它的内能增加了多少？(已知在此压强和温度下，水和水蒸气的摩尔体积分别为 18.8 cm3/mol、3.01104 cm3/mol，水的汽化热 L4.06104 J/mol)答案 3.76104 J答案 解析 水的汽化是等温、等压的变化过程，可想象为水从热库缓慢吸热汽化，水汽缓慢地推动活塞移动对外做功。则 1 mol 水变为同温度和同压强的水汽过程中，水从热库吸热QML14.06104 J4.06104 J，水汽对外做功Wp(V 汽V 水)1.013105(3.0110418.8)106 J3.05103 J，系统变化过程前、后的内能增量UQW(4.061043.05
15、103)J3.76104 J。解析 16(12 分)一个质量为 2 kg 的木块静止在光滑水平面上，一颗质量为 20 g 的子弹以 600 m/s 的速度水平射入木块，穿出后的速度变为 200 m/s。这一过程中系统损失的机械能 60%转化为子弹的内能。已知子弹的比热容为 400 J/(kg)，求子弹升高的温度。答案 239 答案 解析 由动量守恒定律有：mv0mv1Mv，代入数据解得 v4 m/s。损失的机械能为：E12mv2012mv2112Mv2122010360021220103200212242 J3184 J。E60%cmt，tEcm60%239。解析 17(14 分)氢气燃料汽车
16、，氢在发动机内燃烧过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，因此不会产生温室效应，是环保汽车。每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出2.858104 J的热量。有一辆氢气燃料汽车质量为 6103kg，阻力是车重的 0.05 倍，最大输出功率为 60 kW，问：(1)汽车以加速度 a0.5 m/s2 从静止匀加速启动，这个加速过程能持续多少时间？(2)最大行驶速度为多少？(3)若此车以最大速度行驶 300 km，发动机效率为 50%，则需要多少氢气做燃料？答案(1)20 s(2)20 m/s(3)126 kg答案 解析(1)汽车加速启动有：FFfma，Ff0.05mg，PFvFat，联立得 tPma20.05mga20 s。解析(2)当牵引力等于阻力时，行驶速度最大为：v PFf20 m/s。(3)汽车的牵引力 FFf0.05mg3103 N，汽车的有用功 WFs9108 J，汽车所做的总功 W 总W 1.8109 J。所以需要氢气做燃料的质量为MH21.810921032.858104 kg126 kg。解析 本课结束