1、第十章水平测试本试卷分第卷(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答案B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
2、；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。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
3、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答案D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。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，内能减小答案A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
4、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。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解析物体A与活塞C碰撞过程中要损失一部分机械能
5、，因为活塞、容器都是绝热的，不存在与外界热交换，故选C。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，故周围温度降低答案C解析由热
6、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。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，其内能一定增加D外界对气体做功，气体内能可能减少答案AD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
7、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。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
8、”，B、C均错误，D正确。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，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
9、功，D过程可以发生。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解析在pT图象中，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。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，
10、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_。答案增大Qp0(V2V1)解析气体等压膨胀，由C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)。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。答案热力学第二定律第二类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
11、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。13一个截面积为S的圆形绝热容器装有质量为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_。答案解析水吸收的热量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。联立可得P。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
12、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。15(12分)压强为1个标准大气压(1.013105 Pa)，1 mol的水在100 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
13、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(4.061043.05103) J3.76104 J。16(12分)一个质量为2 kg的木块静止在光滑水
14、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 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：EmvmvMv2 J3184 J。E60%cmt，t60%239 。17(14分)氢气燃料汽车，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6103 kg，阻力是车重的
15、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解析(1)汽车加速启动有：FFfma，Ff0.05mg，PFvFat，联立得t20 s。(2)当牵引力等于阻力时，行驶速度最大为：v20 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1.8109 J。所以需要氢气做燃料的质量为MH2 kg126 kg。
