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同步测试题

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同步测试题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第八单元 热力学第二定律和能源与可持续发展


(时间：90分钟，满分：100分)


一、选择题(本题共13小题，每小题5分，共65分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)


1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( )


A．有的只遵守热力学第一定律


B．有的只遵守热力学第二定律


C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律


D．所有的都遵守热力学第一、第二定律


2．下列说法正确的是( )


A．机械能全部变成内能是不可能的


B．第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式


C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体


D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的


3．下列供热方式最有利于环境保护的是( )


A．用煤做燃料供热


B．用石油做燃料供热


C．用天然气或煤气做燃料供热


D．用太阳能灶供热


4．下列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会减小


5．下列说法中正确的是( )


A．随着高科技的不断发展，绝对零度是可以达到的


B．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行


C．从单一热源吸取热量，并使之全部变成有用的机械功是不可能的


D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体


6．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )


A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大


B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大


C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大


D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小


7．关于“温室效应”，下列说法中正确的是( )


A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”


B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”


C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化


D．“温室效应”使得土壤酸化


8．关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是( )


A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大


B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大


C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大


D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行


9．下列现象属于能量耗散的有( )


A．利用水能发电转化为电能


B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能


C．电池的化学能转化为电能


D．火炉把房子烤暖


10．关于空调机，下列说法中正确的是( )


A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体


B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体


C．冷暖空调机不论是制冷还是制暖时，热量总是从低温物体传到高温物体


D．以上说法都不对


11．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的( )


A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可达到100%


B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下


C．汽车尾气中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


D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题


12.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则( )


A．气体体积膨胀，内能增加


B．气体分子势能减小，内能增加


C．气体分子势能增大，压强可能不变


D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中


13．下列说法正确的是( )


A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越不明显


B．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大


C．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气中


D．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小


二、非选择题(本题共3小题，共35分．按题目要求作答．解答题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分)在风力资源丰富的甘肃河西走廊西端的玉门设计建一个大型风力发电场，其单机的额定功率为600 kW.通过实验测得风力发电机的功率与风速的关系曲线如图所示．从图示资料可知：当平均风速大于________m/s时就可以发电，当平均风速达到________m/s时达到额定功率．气象资料显示：河西走廊常年平均风速为v＝12 m/s，则一台风力发电机的年发电量约为________kW·h.





15．(12分)据《中国环境报》报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元．为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规．


(1)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低二氧化硫地面浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放的二氧化硫增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面二氧化硫浓度降低了30%之多．请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取，说明其理由．


(2)用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？

















16.(13分)随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重．据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上．在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景．如图所示，是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车．设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW.在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流，请你求出：


(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？


(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆汽车行驶了多少米？

















参考答案与解析


1．[导学号：65430115] 解析：选D.热力学第一、第二定律是热力学的基本定律，对所有涉及热现象的宏观过程都成立，D项正确，A、B、C项错误．


2．[导学号：65430116] 解析：选D.机械能可以全部转化为内能，故A错；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C错；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D项对．


3．[导学号：65430117] 解析：选D.煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故答案应选D.


4．[导学号：65430118] 解析：选A.热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.


5．[导学号：65430119] 解析：选BD.绝对零度是永远也达不到的，只能趋近，A错误；由热力学第二定律的微观意义可知B正确；由开尔文表述可知C错误；由克劳修斯表述可知D正确．


6．[导学号：65430120] 解析：选C.对于一定质量的理想气体，温度升高，如果气体体积增大，压强不一定增大，A错；体积减小，单位体积内的分子数增多，如果对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错．只有C对．


7．[导学号：65430121] 解析：选BC.“温室效应”的产生是由于石油和煤炭等燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升，两极冰雪融化、海平面上升，淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确．


8．[导学号：65430122] 解析：选ACD.气体分子向真空中扩散时，分子数越少，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大，分子数越多，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越小，则A正确、B错误．扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大，即其宏观态对应的微观态最多，并且这一宏观态的无序性最强，C、D正确．


9．[导学号：65430123] 解析：选D.能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有指明该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．


10．[导学号：65430124] 解析：选AB.空调机制冷，压缩机消耗电能是把热量从低温物体传到高温物体的；空调机制暖时，消耗电能，使发热装置发热，热量从发热的高温物体传递到房间内．


11．[导学号：65430125] 解析：选D.热机的效率不可能达到100%，A项错误；绝对零度不可达到，B项错误；汽车尾气中有害气体不会与空气自动分离，C项错误；太阳能可以发电和进行加热，D项正确．


12．[导学号：65430126] 解析：选D.据热力学第二定律知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，D项正确．容器内气体自由膨胀，气体与外界之间不做功也没有热交换，故气体的内能不变，A项不正确．气体分子间作用力很弱，气体体积变化时，气体分子势能可认为不变，B、C项也不正确．


13．[导学号：65430127] 解析：选AD.温度升高，分子平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，选项B错误；压缩机做功，使冰箱内低温食品的热量传到了冰箱外高温的空气中，选项C错误．


14．[导学号：65430128] 解析：由题图可知，横坐标为风速、纵坐标为功率，起点处纵坐标为零，横坐标在2～3之间，所以当平均风速大于2 m/s时，就有电功率输出，就能发电．再由图线可知，在风速达到14 m/s时，电功率稳定，所以此时达到额定功率．风速v＝12 m/s时，对应电功率为530 kW，应用W＝Pt公式，将数据代入求解整理可得W＝4.64×106 kW·h.


答案：2 14 4.64×106


15．[导学号：65430129] 解析：(1)不可取，因为排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害．


(2)煤、石油是不易再生的化石燃料，其资源是有限的，其次，燃烧后产生的有毒气体等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO2又会造成温室效应．


第一，可以用水作为原料来制取氢燃料；其次，氢燃料燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；第三，氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用．


答案：见解析


16．[导学号：65430130] 解析：(1)电动机消耗的电功率


P＝UI＝160 V×12 A＝1 920 W.


(2)由P＝eq \f(W,t)得


W电＝Pt＝1 920 W×60 s＝115 200 J


由题意W机＝W电η＝115 200 J×75 %＝86 400 J


又由W＝Fs得


汽车行驶的距离s＝eq \f(W机,F)＝eq \f(86 400,180)m＝480 m.


答案：(1)1 920 W (2)480 m


题号
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答案