高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律综合与测试单元测试测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律综合与测试单元测试测试题，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。
第三章 热力学定律 单元测试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共32分)1、(4分)一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各式中正确的是(   )A. B.C. D.2、(4分)下列说法中，能够发生且不违背热力学第二定律的是(   )A.一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热
B.电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体
C.只要对蒸汽机不断革新，它就可以把蒸汽的内能全部转化成机械能
D.利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题3、(4分)如图所示，将空的薄金属筒开口向下压入水中，设水温均匀恒定，筒内空气不泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，下列说法正确的是(   )
 A.筒内壁与气体接触处，单位时间内碰撞单位面积的气体分子数不变B.筒内气体每一个分子的分子动能都不变C.筒内气体从外界吸热D.筒内气体向外界放热4、(4分)如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气。分别表示甲、乙两室中理想气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(   )
 A.不变，减小 B.不变，增大 C.增大，不变 D.增大，减小5、(4分)给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体(   )A.从外界吸热 B.对外界做负功 C.分子平均动能减小 D.内能增加6、(4分)没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作“第二类永动机”。第二类永动机不可能制成，是因为(   )A.违背了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转化为内能D.内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化7、(4分)17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是(   )
 A.满足能量守恒定律，所以可能实现B.如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C.如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D.违背能量守恒定律，不可能实现8、(4分)如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体(   )
 A.内能减少  B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量 D.增加的内能等于吸收的热量二、多选题(共16分)9、(4分)如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝（图中未画出），质量不计、面积为S的绝热活塞位于气缸内，活塞与气缸之间封闭一定质量的某种理想气体。活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡，此时气缸内理想气体的温度为，活塞距气缸底部的高度为h。现用电热丝缓慢给气缸内的理想气体加热，使活塞上升了，封闭理想气体的内能增加了。已知大气压强为，重力加速度为g。下列说法正确的是(   )A.活塞上升时理想气体的温度为 B.理想气体吸收的热量为C.理想气体吸收的热量为 D.理想气体吸收的热量为10、(4分)一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态回到原状态M，其图像如图所示，其中平行于横轴，平行于纵轴。则(   )
 A.过程气体温度先升高后降低 B.过程气体对外做功C.过程气体内能减小 D.过程气体放出热量11、(4分)如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内理想气体被压缩后可点燃硝化棉。在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中(   )
 A.气体对外界做正功，气体内能增加 B.外界对气体做正功，气体内能增加C.气体的温度升高，压强增大 D.气体的体积减小，压强不变12、(4分)一定质量的理想气体的压强P随热力学温度T的变化规律如图所示，a、b、c、d表示四个不同状态，则(   )A．气体由a变到b，体积不变 B．气体由a变到c，一定向外界放出热量C．气体由a变到d，外界对气体做功 D.气体由a变到d，一定从外界吸收热量三、填空题(共16分)13、(4分)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程中，气体内能增加100J，则该过程中气体________（选填“吸收”或“放出”）热量________J．14、(4分)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________；不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内15、(4分)一定质量的理想气体，从初始状态a经状态再回到a，它的压强p与热力学温度T的变化关系如图所示，其中和的延长线过坐标原点，状态的温度相等。则从状态d到a，气体与外界______热交换（选填“有”或“无”）；从状态b到c，气体吸收的热量______它对外界做的功（选填“大于”“等于”或“小于”）。16、(4分)如图，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，活塞距缸口0.2 m，活塞面积为，大气压强为，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J的热量，那么封闭气体的压强将________（填“增加”“减小”或“不变”），气体内能的变化量为________J。
 四、计算题(共24分)17、(12分)一定质量的理想气体从状态，再从状态，最后从状态完成一次循环，如图所示。已知状态A时气体的温度。
 （1）求气体在状态B时的温度；（2）求气体从状态的过程中，气体对外做的功；（3）已知气体从状态的过程中，外界对气体做的功，试说明该过程中气体是吸热还是放热，求吸收（或放出）了多少热量。18、(12分)如图所示，两个可导热的汽缸竖直放置，它们的底部由一细管连通（忽略细管的容积）。两汽缸各有一个活塞，质量分别为和，活塞与汽缸无摩擦。活塞的下方为理想气体，上方为真空。当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h。（已知，）
 （1）在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为）。（2）在达到上一问的终态后，环境温度由缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到汽缸顶部）五、实验题(共12分)19、(12分)如图所示为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。求：
 （1）此过程中外界对烧瓶内的气体______（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”或“放热”）。（2）大气压强（用“cmHg”作压强单位）。
参考答案1、答案：B解析：外界对气体做功，W取正值，即；内能减少，取负值，即。根据，可得，B正确。2、答案：B解析：A.热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，违背热力学第二定律，A不符合题意；B.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生，B符合题意；C.蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生，C不符合题意；D.利用降低海水温度放出大量的热量来发电，需要消耗更多的其它能量，违背了热力学第二定律，故不能解决能源短缺问题，D不符合题意。故答案为：B。3、答案：D解析：气体体积减小而温度不变，单位时间内碰撞单位面积的气体分子数增多，A错误；由于不计气体分子间相互作用，所以气体是理想气体，内能只与温度有关，而外界温度不变，所以气体温度不变，分子平均动能不变，但并不是每一个分子的分子动能都不变，B错误；又，外界对气体做功，W为正，恒定，所以Q为负，即气体向外界放热，C错误，D正确。故选D。4、答案：D解析：对甲室内的理想气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的理想气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，其内能应减小，D正确，A、B、C错误。5、答案：A解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做功，选项B错误；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错误；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错误；，故，气体从外界吸热，选项A正确。6、答案：D解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，A错误；在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错误；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，但在不引起其他变化的情况下，内能却不能全部转化为机械能，C错误，D正确。7、答案：D解析：维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。铁球上升过程中，磁场力对铁球做正功，使铁球增加了机械能；但铁球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量，所以，维尔金斯“永动机”不可能实现。故选D。8、答案：B解析：A错：由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加。
B对：在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程知，气体体积增大，对外界做正功。
C、D错：由AB分析，小瓶上升时，温度升高，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律知，吸收的热量大于增加的内能。9、答案：AD解析：活塞上升时，理想气体温度为，得，选项A正确；活塞上升过程，气体压强为，气体对外做功，由热力学第一定律知，，选项B、C错误，选项D正确。10、答案：AD解析：本题结合图像考查对热力学第一定律的理解。过程气体的乘积先增加后减小，可知气体温度先升高后降低，选项A正确；过程气体的体积不变，不对外做功，选项B错误；过程气体压强增大，体积不变，由可知，气体温度升高，则内能增加，选项C错误；过程气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，即，由可知，气体温度降低，内能减小，即，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，选项D正确。11、答案：BC解析：本题考查对热力学第一定律的理解。压缩玻璃筒内的气体，气体的压强变大，机械能转化为筒内气体的内能，即外界对气体做正功，气体的内能增加，温度升高，当达到硝化棉的燃点后，硝化棉会燃烧，故B、C正确，A、D错误。12、答案：AD解析：A项，根据图可知图象一定质量的理想气体在不同体积时的两条等容线，故气体由a变到b体积不变，故A项正确。
B项，根据方程代入数据可得斜率，故斜率比较大的直线ab的体积比较小，根据图可知气体由状态a变到状态c过程中温度降低、内能减少、体积增大，则气体对外做功，故无法判断，故B项错误。
C项，根据图可知气体由状态a变到状态c过程中气体体积增大，则气体对外做功，故C项错误。
D项，根据图可知气体由状态a变到状态d过程中温度升高、内能增加、体积增大，则气体对外做功，根据公式，结合已知条件，则一定吸收了热量，故D项正确。
综上所述，本题正确答案为AD。13、答案：吸收；300解析：一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，体积增大，对外做功.根据热力学第一定律，解得，即该过程中气体吸收热量300 J.14、答案：B；C解析：A选项符合热力学第一、第二定律。B选项不可能，冷水和杯子的温度不可能都变低，只能是一个升高、一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律。C选项的描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。D选项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律。 15、答案：有;大于解析：对于图像，因为延长线经过原点，因此分别体积恒定。因为过程是等温降压，因此体积变大，即，从而得到。从d到a，气体温度不变，则内能不变，体积变小，则外界对气体做功，所以气体需要放出热量，故有热交换；从b到c，温度升高，体积变大，因此气体吸收的热量抵消对外界做功后仍使其内能增加，所以从状态b到c，气体吸收的热量大于它对外界做的功。16、答案：不变；50解析：设大气压强为，封闭气体的压强为p，物体受到的重力为G，活塞的面积为S，对活塞，由平衡条件得。活塞缓慢升到缸口过程中，均不变，则封闭气体的压强p不变。活塞向上移动，气体对外做功，W取负值，，气体吸收的热量为，由热力学第一定律可以知道，气体内能的变化量。17、答案：（1）300 K（2）（3）放热；解析：（1）是等容变化，根据查理定律得
解得（2）是等压变化，且体积增大，所以气体对外做功（3）是等温变化，由于理想气体的内能只与温度有关，可知其内能不变，即
由热力学第一定律，可知外界对气体做的功全部以热量形式放出，故放热。18、答案：（1）（2）见解析解析：解：（1）设左、右活塞的面积分别为和S，由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即
由此得
在两个活塞上同时各放一质量为m的物块后，假设左、右两活塞仍没有碰到汽缸底部，由平衡条件得

，则右活塞降至汽缸底部，所有气体都在左汽缸中
在初态，气体的压强为，体积为；
在末态，气体的压强为，体积为（x为左活塞的高度）
由玻意耳定律得
代入数据解得。
（2）当温度由缓慢上升至T时，气体的压强始终为，
设是温度达到T时左活塞的高度，
由盖-吕萨克定律得
气体对活塞做的功为

环境温度升高，则气体温度升高，内能变大，又气体对活塞做功，由热力学第一定律可知，在此过程中气体吸收了热量。 19、答案：（1）做正功；放热（2）75 cmHg解析：（1）气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律知，气体放热。（2）初状态：
注入水后：
由玻意耳定律得，解得