2022-2023学年人教版（2019）选择性必修三第三章 热力学定律 单元测试卷（含答案）

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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1、热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(   )A.能量耗散说明能量不守恒B.能量耗散不符合热力学第二定律C.能量耗散过程中能量不守恒D.能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性2、如图是斯特林循环的图像。一定质量的理想气体按图线从状态a经和d后再回到a，图中和横轴平行，bc和ad与纵轴平行。下列说法不正确的是(   )A.从a到b，气体从外界吸收热量B.从b到c过程中气体对外界做的功，小于从d到a过程中外界对气体做的功C.从c到d，气体的压强减小，向外放热D.从d到a，单位体积内的气体分子数目增多3、人类不但掌握了精准测温控温的方法，还可以人工产生高热和深冷，在高热和深冷的“世界”里不断发现新的科学奇迹，下列关于热力学定律的说法正确的是(   )A.外界对物体做功，物体的内能必定增加B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能自发的进行D.可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他影响4、中央提出了“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”的理念，下列有关新能源和能量观的描述中，正确的是(   )A.外出旅游时，尽可能选择自驾出行B.核能是高效能源，在使用时要注意防范核泄漏事故C.水能和风能等能源，这些能源来源于太阳能，是不可再生能源D.根据能量守恒，担心能源危机是杞人忧天5、一定质量的理想气体在某一过程中，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.6、有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV~20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(   )A.化学能转化为电能 B.内能转化为电能C.光能转化为内能  D.机械能转化为电能7、在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱正常工作,过一段时间房间内的温度将(   )A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定8、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9、用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能(   )A.增加了1100J B.减少了1100J C.增加了690J D.减少了690J10、在热力学第一定律的表达式中关于各个物理量的正、负，下列说法中正确的是(   )A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时为正B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时为负C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时为正D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时为负二、填空题11、一定质量的理想气体从状态a开始，经三个过程后回到初始状态图像中各状态参量如图所示。在过程中，气体温度__________（填“增加”“减小”或“不变”）；气体在一个循环过程中对外界放出的热量为_______。12、如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。则从状态A到状态B的过程，气体________（选填“吸收”或“放出”）热量，气体分子热运动的平均动能________（选填“增大”“不变”或“减小”）；从状态B到状态C的过程，气体________（选填“吸收”或“放出”）热量。13、如图所示，一绝热容器被薄隔板K隔开成两部分。已知A内有一定量的理想气体，B内被抽为真空。现将隔板K抽开，A内气体进入B空间，最终达到平衡状态。则A内气体对外________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”）；气体的内能_______（选填“增加”“不变”或“减少”）。14、山地自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，在气缸内封闭气体的作用下，起到延缓震动的目的。当活塞迅速向下压缩时，气缸内气体分子的平均动能___________（填“不变”“增加”或“减少”）；当活塞迅速向上反弹时，单位时间内撞到气缸内壁单位面积上的气体分子数_________（填“不变”“增加”或“减少”）。三、计算题15、如图，一定质量的理想气体经历了的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135 J，外界对气体做了90 J的功。已知状态A时气体的体积。求：
 （1）从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量。（2）状态A时气体的压强力。16、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）四、实验题17、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：D解析：能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律。能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，所以A、B、C错误，D正确。2、答案：B解析：A.由图示图像可知，从到过程气体体积不变而温度升高，气体内能增大，外界对气体不做功，，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；B.由图示图像可知，从到b与c与从d到a过程气体体积的变化量相等，从到气体压强的变化量大于从到过程气体压强的变化量大，从到过程中气体对外界做的功大于从到过程中外界对气体做的功，故B错误；C.由图示图像可知，从到。过程气体体积不变而温度降低，外界对气体不做功，气体内能减小，，由理想气体状态方程可知气体压强p减小，由热力学第一定律可知气体向外放出热量，故C正确；D.从到过程气体体积减小，气体分子数不变而体积减小，单位体积内的气体分子数目增多，故D正确；故选B。3、答案：B解析：A.外界对物体做功，若同时物体放出热量，物体的内能可能减小，故A错误；BC.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的自然过程都是不可逆的，比如机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，即符合能量守恒定律的宏观过程不一定能自发的进行，故B正确，C错误；D.根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故D错误。故选B。4、答案：B解析：A.外出旅游时，尽可能选择公共交通工具出行，可以减小污染，节约能源，A错误；B.核能是一种清洁高效的能源，核能的和平开发和利用对人类经济社会的发展做出了巨大的贡献,而核泄漏事故的发生又会造成一定的灾难，所以使用时要注意防范核泄漏事故，B正确；C.水能和风能等能源，这些能源来源于太阳能，是可再生能源，C错误；D.能量虽然守恒，但是可利用的能源是有限的，D错误。故选B。5、答案：B解析：由热力学第一定律可知，外界对气体做功则W为正值，气体内能减少则为负值，代入热力学第一定律表达式得故选B。6、答案：D解析：转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以是机械能转化为电能。7、答案：B解析：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热量交换而达到内部制冷,把冰箱与房间看做一个系统,打开冰箱门后,冰箱与房间内的热交换发生在系统内,不引起总能量的变化,但系统消耗电能增加了系统的总能量,根据能量的转化与守恒定律知,冰箱正常工作时,增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高。故选项B正确,ACD错误。8、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。9、答案：C解析：由热力学第一定律得故选C。10、答案：C解析：外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时为正，反之为负。故选C。11、答案：增加；解析：本题考查理想气体图像。由理想气体状态方程知，a状态的温度小于b状态的温度，在过程中，气体温度增加；整个过程中外界对气体做功，数值上等于图中三角形的面积，又整个过程中内能变化量为零，由热力学第一定律可知气体在一个循环过程中对外界放出的热量为。12、答案：吸收；增大；放出解析：从状态A到状态B的过程，气体体积不变，，温度升高，气体的内能增大，根据热力学第一定律，气体吸收热量；从状态A到状态B的过程，气体温度升高，气体分子热运动的平均动能增大；从状态B到状态C的过程，温度不变，气体的内能不变，又因为气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体放出热量。13、答案：不做功；不变解析：B内被抽为了真空,将隔板K抽开，属于气体在真空中膨胀，不做功。气体没有对外做功，并且容器为绝热容器，也没有热传导。根据热力学第一定律，气体的内能不变。14、答案：增加；减少解析：当活塞迅速向下压缩时，活塞对气体做功，气体来不及散热，则由热力学第一定律可知气体能增加，温度升高，则气体分子的平均动能增加；当活塞迅速向上反弹时，体积增大，气体对外做功，来不及吸热，气体内能减少，温度降低，则单位时间撞到气缸内壁单位面积上的气体分子数减少。15、答案：（1）吸收热量45 J（2）解析：（1）根据热力学第一定律有
代入数据得，即气体从外界吸收热量45 J。
（2）从状态A到状态B为等容变化过程，根据查理定律有
从状态B到状态C为等压变化过程，根据盖—吕萨克定律有
从状态A到状态B，外界对气体不做功；
从状态B到状态C，外界对气体做功，
又
代入数据联立解得。16、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。 17、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