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物理选修1第二章 磁场综合与测试课时作业
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这是一份物理选修1第二章 磁场综合与测试课时作业，共4页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分;在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)
1.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
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,使机器停止转动,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:BCD
2.把蘸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,使蘸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
解析:当快速下压活塞时,外界对空气做功,改变了气体的内能,使气体的温度升高,达到乙醚的燃点,使蘸有乙醚的棉花燃烧起来。故B正确。
答案:B
3.汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是( )
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
解析:当进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程为压缩冲程,所以选项B正确。
答案:B
4.
在温度均匀的液体中,一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面,上升过程中气泡的体积不断增大,则气泡在浮起过程中( )
A.放出热量
B.吸收热量
C.不吸热也不放热
D.无法判断
解析:气体分子之间的距离很大,相互作用力非常小,对气体来说,气体状态变化时,分子势能几乎不变,所以,一定质量的气体的内能变化,就是所有气体分子热运动的动能总和的变化,即由温度变化所决定。在温度均匀的液体中,一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中,小气泡温度不变,其内能增量ΔU=0,上升过程中气泡体积不断增大,气体要对外做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可知Q>0,所以气泡在浮起过程中,吸收热量。故正确选项为B。
答案:B
5.下列说法中正确的是( )
A.随着科技的发展,科学家在不久的将来一定能取得-1 K的低温
B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他任何变化
C.可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他任何变化
D.凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现
解析:根据热力学第三定律,绝对零度是不可能达到的,-1 K的低温更不可能达到,选项A错;根据热力学第二定律可知,选项B对,选项C错;第二类永动机不可能实现,但它并不违背能量守恒定律,选项D错。
答案:B
6.关于热力学温标和摄氏温标,以下说法正确的是( )
A.热力学温标中的每1 K与摄氏温标中每1 ℃大小相等
B.热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 ℃
C.热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃
D.某物体摄氏温度10 ℃,即热力学温度10 K
解析:热力学温标和摄氏温标尽管是不同标准的计数方式,但仅是起点不同,热力学温标中变化1 K与摄氏温标中变化1 ℃是相同的,故A、C对,B错;摄氏温度为10 ℃的物体,热力学温度为283 K,D错。
答案:AC
7.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递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.能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性
解析:有第三方参与的情况下,热传递能由低温物体向高温物体进行,A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;而能量的耗散正好说明自然界的宏观过程有方向性,D正确。
答案:ABD
8.下列说法中正确的是( )
A.第一类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律
B.第二类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律
C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D.热力学第二定律的两种表述是等效的
解析:第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违背了热力学第二定律,故选项A正确,选项B错误;热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成,互相独立,选项C正确;热力学第二定律的两种表述是等效的,选项D正确。
答案:ACD
9.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是( )
A.气体分子间的作用力增大
B.气体分子的平均速率增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体组成的系统的熵增加
解析:气体分子之间的距离很远,分子间的作用力可认为是零,A错误;由于温度是分子平均动能的标志,故温度不变,气体分子的平均动能不变,气体分子的平均速率不变,B、C错误;自发的自然过程中,熵值是增加的,D正确。故正确选项为D。
答案:D
10.关于有序和无序,下列说法中正确的是( )
A.有序和无序是绝对的
B.一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”
C.一个“宏观态”只能对应着唯一的“微观态”
D.无序意味着各处一样、平均、没有差别
解析:因为无序是各处都一样、平均、没有差别,故D选项正确;而有序和无序是相对的,故A项错;一个“宏观态”可能对应一个或许多“微观态”,所以B项正确,C项错。
答案:BD
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(8分)空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105 J,同时气体的内能增加了1.5×105 J。试问:此压缩过程中,气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J。
解析:由热力学第一定律,得:Q=ΔU-W=1.5×105 J-2.0×105 J=-5×104 J,负号表示放热。
答案:放出 5×104
12.(8分)如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在盛有水和水银的容器的同一深度。A、B两球用同一种特殊的材料制成,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球吸收的热量为QA,B球吸收的热量为QB,则QA QB,A球增加的内能为ΔUA,B球增加的内能为ΔUB,则ΔUA ΔUB。(均选填“>”“=”或“ <”)
解析:两球因温度、体积完全一样,可以认为两球的内能的增量一样,两球的机械能几乎不变。但由于在球的体积增大的过程中,B球克服水银的压强做的功比A球克服水的压强做的功多,所以B球吸收的热量多。
答案:< =
三、解答题(本题共2小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(16分)暖瓶中盛有0.5 kg 25 ℃的水,一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水。设每摇晃一次水的落差为15 cm,每分钟摇晃30次。不计所有热散失,在一标准大气压下,他约需多长时间可以把水“摇开”?〔c水=4.2×103 J/(kg·℃)。g取10 m/s2〕
解析:设“摇开”水需时间t,水升温Δt,由W=ΔU,得
30mgΔht=cmΔt,
t= min=7×103 min。
即“摇开”水约需7×103 min。
答案:7×103 min
14.(18分)某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时,停止加热。
(1)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。
(2)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1 J,并向外界释放了2 J的热量。锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少?
解析:(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁,设锅内气体分子数为n,则:n=NA。
(2)根据热力学第一定律:ΔU=W+Q,
气体对外做功,W为负,W=-1 J;
向外放热,Q为负,Q=-2 J;
则有ΔU=W+Q=-3 J,负号表示内能减少。
锅内气体内能减少,减少了3 J。
答案:(1)n=NA
(2)减少了3 J
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分;在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)
1.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
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,使机器停止转动,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:BCD
2.把蘸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,使蘸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
解析:当快速下压活塞时,外界对空气做功,改变了气体的内能,使气体的温度升高,达到乙醚的燃点,使蘸有乙醚的棉花燃烧起来。故B正确。
答案:B
3.汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是( )
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
解析:当进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程为压缩冲程,所以选项B正确。
答案:B
4.
在温度均匀的液体中,一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面,上升过程中气泡的体积不断增大,则气泡在浮起过程中( )
A.放出热量
B.吸收热量
C.不吸热也不放热
D.无法判断
解析:气体分子之间的距离很大,相互作用力非常小,对气体来说,气体状态变化时,分子势能几乎不变,所以,一定质量的气体的内能变化,就是所有气体分子热运动的动能总和的变化,即由温度变化所决定。在温度均匀的液体中,一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中,小气泡温度不变,其内能增量ΔU=0,上升过程中气泡体积不断增大,气体要对外做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可知Q>0,所以气泡在浮起过程中,吸收热量。故正确选项为B。
答案:B
5.下列说法中正确的是( )
A.随着科技的发展,科学家在不久的将来一定能取得-1 K的低温
B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他任何变化
C.可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他任何变化
D.凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现
解析:根据热力学第三定律,绝对零度是不可能达到的,-1 K的低温更不可能达到,选项A错;根据热力学第二定律可知,选项B对,选项C错;第二类永动机不可能实现,但它并不违背能量守恒定律,选项D错。
答案:B
6.关于热力学温标和摄氏温标,以下说法正确的是( )
A.热力学温标中的每1 K与摄氏温标中每1 ℃大小相等
B.热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 ℃
C.热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃
D.某物体摄氏温度10 ℃,即热力学温度10 K
解析:热力学温标和摄氏温标尽管是不同标准的计数方式,但仅是起点不同,热力学温标中变化1 K与摄氏温标中变化1 ℃是相同的,故A、C对,B错;摄氏温度为10 ℃的物体,热力学温度为283 K,D错。
答案:AC
7.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递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.能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性
解析:有第三方参与的情况下,热传递能由低温物体向高温物体进行,A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;而能量的耗散正好说明自然界的宏观过程有方向性,D正确。
答案:ABD
8.下列说法中正确的是( )
A.第一类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律
B.第二类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律
C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D.热力学第二定律的两种表述是等效的
解析:第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违背了热力学第二定律,故选项A正确,选项B错误;热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成,互相独立,选项C正确;热力学第二定律的两种表述是等效的,选项D正确。
答案:ACD
9.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是( )
A.气体分子间的作用力增大
B.气体分子的平均速率增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体组成的系统的熵增加
解析:气体分子之间的距离很远,分子间的作用力可认为是零,A错误;由于温度是分子平均动能的标志,故温度不变,气体分子的平均动能不变,气体分子的平均速率不变,B、C错误;自发的自然过程中,熵值是增加的,D正确。故正确选项为D。
答案:D
10.关于有序和无序,下列说法中正确的是( )
A.有序和无序是绝对的
B.一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”
C.一个“宏观态”只能对应着唯一的“微观态”
D.无序意味着各处一样、平均、没有差别
解析:因为无序是各处都一样、平均、没有差别,故D选项正确;而有序和无序是相对的,故A项错;一个“宏观态”可能对应一个或许多“微观态”,所以B项正确,C项错。
答案:BD
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(8分)空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105 J,同时气体的内能增加了1.5×105 J。试问:此压缩过程中,气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J。
解析:由热力学第一定律,得:Q=ΔU-W=1.5×105 J-2.0×105 J=-5×104 J,负号表示放热。
答案:放出 5×104
12.(8分)如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在盛有水和水银的容器的同一深度。A、B两球用同一种特殊的材料制成,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球吸收的热量为QA,B球吸收的热量为QB,则QA QB,A球增加的内能为ΔUA,B球增加的内能为ΔUB,则ΔUA ΔUB。(均选填“>”“=”或“ <”)
解析:两球因温度、体积完全一样,可以认为两球的内能的增量一样,两球的机械能几乎不变。但由于在球的体积增大的过程中,B球克服水银的压强做的功比A球克服水的压强做的功多,所以B球吸收的热量多。
答案:< =
三、解答题(本题共2小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(16分)暖瓶中盛有0.5 kg 25 ℃的水,一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水。设每摇晃一次水的落差为15 cm,每分钟摇晃30次。不计所有热散失,在一标准大气压下,他约需多长时间可以把水“摇开”?〔c水=4.2×103 J/(kg·℃)。g取10 m/s2〕
解析:设“摇开”水需时间t,水升温Δt,由W=ΔU,得
30mgΔht=cmΔt,
t= min=7×103 min。
即“摇开”水约需7×103 min。
答案:7×103 min
14.(18分)某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时,停止加热。
(1)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。
(2)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1 J,并向外界释放了2 J的热量。锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少?
解析:(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁,设锅内气体分子数为n,则:n=NA。
(2)根据热力学第一定律:ΔU=W+Q,
气体对外做功,W为负,W=-1 J;
向外放热,Q为负,Q=-2 J;
则有ΔU=W+Q=-3 J,负号表示内能减少。
锅内气体内能减少,减少了3 J。
答案:(1)n=NA
(2)减少了3 J
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