25-26学年高中物理(人教版)选择性必修第三册课件：第3章 周测5 热力学第二定律　热力学定律与气体实验定律的综合（含答案）

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周测5　热力学第二定律　热力学定律与气体实验定律的综合(时间：50分钟　满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)1.根据热力学定律,判断下列说法正确的是(　　)A.自发的热传导是可逆的B.气体向真空膨胀具有方向性C.可以通过给物体加热而使它运动起来,但不产生其他影响D.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体,因此不遵循热力学第二定律B解析　根据热力学第二定律,可知自发的热传导是不可逆的,气体向真空膨胀具有方向性,故B正确,A错误;给物体加热只能增加物体的内能,不能增加物体的机械能,所以不能使它运动起来,故C错误;冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体,但消耗了电能,引起了外界变化,因此遵循热力学第二定律,故D错误。2.(2025·河北邢台期末)某校中学生提出了下列四个设想方案,从理论上讲可行的是(　　) A.汽车尾气中的各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝B.制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下C.在房屋顶上安装太阳能板,所有能源问题都可得到解决D.制作一个装置从海水中吸收内能并用来做功D解析　有害气体和空气不可能自发地分离,因为违背了热力学第二定律,故A错误;绝对零度是温度的极小值,使温度降至绝对零度以下是不可能的,故B错误;在房屋顶上安装太阳能板,可以用太阳能来解决照明和热水等问题,但不能解决所有能源问题,故C错误;由热力学第二定律可知,制作一个装置从海水中吸收内能并用来做功是可行的,故D正确。D3.马蹄灯是上世纪在中国生产并在民间广泛使用的一种照明工具。它以煤油作灯油,再配上一根灯芯,外面罩上玻璃罩子,以防止风将灯吹灭。当熄灭马蹄灯后,灯罩内空气温度逐渐降低,下列关于灯罩内原有空气的说法中正确的是(设外界大气压恒定)(　　)A.所有气体分子运动的速率都减小B.压强减小C.体积不变D.内能减少解析　温度降低,分子的平均速率减小,并不是所有气体分子运动的速率都减小,故A错误;灯罩内外由通风口连通,所以灯罩内外气体压强一直相等,即气体压强不变,故B错误;灯罩内原有空气发生等压变化,温度降低,体积减小,故C错误;灯罩内原有空气温度降低,内能减少,故D正确。4.日常生活中使用的燃油汽车,其动力来源于发动机内部的汽缸,在汽缸内,通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能,下列说法正确的是(　　) A.现代汽车技术已经非常先进,能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能 B.气体燃烧过程符合热力学第二定律,内能无法全部用来做功以转化成机械能 C.气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能,故该过程不符合热力学第一定律 D.发动机工作时,若没有漏气和摩擦,也没有发动机的热量损失,则燃料产生的热量能够完全转化成机械能B解析　根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,现代汽车技术已经非常先进,但也不能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能,发动机工作时,就算没有漏气和摩擦,也没有发动机的热量损失,燃料产生的热量也不能完全转化成机械能,A、D错误;气体燃烧过程符合热力学第二定律,内能无法全部用来做功以转化成机械能,B正确;气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能,该过程符合热力学第一定律,C错误。5.一定质量的理想气体由状态A沿直线变到状态B的过程如图所示,A、B两点位于同一双曲线上,则此变化过程中气体(　　)BA.温度一直下降 B.内能先增加后减少C.温度先下降后上升 D.内能一直增加 6.用注射器将一段空气(可视为理想气体)封闭,操作注射器实现气体按如图a→b→c的变化。下列说法正确的是(　　)BA.a→b,所有分子热运动的动能都增大B.a→b→c,气体吸收的热量大于气体对外做的功C.a→b→c,气体的压强先不变后减小D.单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数,c状态比a状态的多 A7.如图所示的封闭汽缸导热性能良好,汽缸容积为V,正中间有一固定卡环,缸内活塞将气体分成A、B两部分,两部分气体的体积之比为3∶1,活塞的横截面积为S,汽缸左侧有一阀门K处于关闭状态。大气压强为p0,缸内气体压强为3p0,现打开阀门,让气体缓慢放出,已知外界温度恒定,活塞与汽缸内壁无摩擦且密封性良好,不计活塞的厚度及卡环的大小,则下列说法正确的是(　　)A.当活塞刚要与卡环接触时,缸内气体的压强为1.5p0B.当活塞刚要与卡环接触时,缸内气体的压强为1.2p0C.直至最终过程,B部分气体对外放热D.最终卡环对活塞的压力大小为p0S 二、多项选择题(本题共2小题,每小题10分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得10分,选对但不全的得5分,有选错的得0分。)8.在制造日光灯时一般会充入适量的氩气。若开灯前,灯管内气体的温度为27 ℃,压强为300 Pa,开灯半小时后,气体的温度变为47 ℃。在此过程中气体吸收60 J的热量,氩气可视为理想气体。则下列说法正确的是(　　)A.开灯半小时后与开灯前相比,氩气的内能不变B.47 ℃时,氩气的压强为522 PaC.开灯半小时后与开灯前相比,氩气的气体分子与器壁间的碰撞更频繁D.开灯半小时后与开灯前相比,氩气的内能增加了60 JCD 9.汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作,一个循环过程气体内能变化量为0。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。图为一定质量的理想气体所经历的奥托循环,则该气体(　　)ABA.在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量B.在b→c过程中增加的内能大于在d→a过程中减少的内能C.在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等D.在a→b过程中增加的内能在数值上等于adcb所围的“面积”解析　从b→c过程气体从外界吸收热量,从c→d过程气体对外做功,从d→a过程气体放出热量,从a→b过程外界对气体做功,根据p-V图像中图线与横轴所围图形的面积等于气体做功的数值,则在一次循环过程中,图像中b→c→d→a→b围成的图形的面积为气体对外界做的功,整个过程气体内能变化为零,则在一次循环过程中该气体吸收的热量大于放出的热量,则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能,故A、B正确;从c到d过程为绝热膨胀,气体对外界做功,根据热力学第一定律可知,气体内能减少,温度降低,即状态c的温度高于状态d的温度;从d→a过程,气体体积不变,由查理定律可知,压强减小,温度降低,则状态d的温度高于状态a的温度,综上状态c的温度高于状态a的温度,因此该气体在状态a和c时气体分子的平均动能不可能相等,故C错误;a→b过程为绝热压缩,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,外界对其做的功全部用于增加内能,而p-V图线与横轴所围图形的面积表示外界对气体做功的大小,所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abef所围的“面积”,故D错误。三、非选择题(本题共2小题,共31分。)10.(15分)(2025·广东韶关期末)气垫运动鞋能为脚提供缓冲保护。一运动鞋气垫内封闭着一定质量的气体可视为理想气体,温度为T0时,压强为p0。 (1)缓慢踩压气垫,气垫内气体温度可视为不变,当气垫内气体压强变为1.25p0时,求该气体的体积变为原来的几倍; (2)某次跑步过程中,气垫内气体被反复压缩、扩张,最终气垫内气体恢复初始体积,温度变为1.02T0。求此时气垫内气体压强,并判断跑步前后气体的内能增加还是减少。 11.(16分)暴雨天气时,路面水井盖因排气水面孔(如图甲)堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示,水位以50 mm/h的速度上涨,质量为m=36 kg的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连,圆柱形竖直井内水面面积为S=0.4 m2,水位与井盖之间的距离为h=2.018 m时开始计时,此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强p0=1.0×105 Pa,若空气视为理想气体,温度始终不变,g=10 m/s2。求:(1)若在井盖被顶起前该气体放出650 J的热量,则气体对外界做的功;(2)从图乙所示位置时刻起,水井盖会被顶起所需的时间。答案　(1)-650 J　(2)0.36 h解析　(1)空气温度始终不变,则内能保持不变,即ΔU=0在井盖被顶起前该气体放出650 J的热量,根据热力学第一定律可得ΔU=Q+W解得W=650 J可知气体对外界做的功为-650 J。