高二物理熱力學(xué)定律專練
高中物理是高中理科(自然科學(xué))基礎(chǔ)科目之一，育路小編為大家推薦了高二物理熱力學(xué)定律專練，請大家仔細(xì)閱讀，希望你喜歡。
第Ⅰ卷(選擇題，共52分)
一、選擇題(本大題共13小題，每小題4分，共52分，每小題至少有一個選項是正確的，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分)
1.把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒的底部，當(dāng)快速下壓活塞時，由于被壓縮的空氣驟然變熱，溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實驗的目的是要說明( )
A.做功可以升高物體的溫度
B.做功可以改變物體的內(nèi)能
C.做功一定可以增加物體的內(nèi)能
D.做功可以增加物體的熱量
解析：當(dāng)快速下壓活塞時，對空氣做功，改變了空氣的內(nèi)能，使空氣的溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，故B正確.
答案：B
2.(2012•高考課標(biāo)全國理綜)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是( )
A.為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量
B.對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加
C.可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?/p>
D.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程
解析：改變內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞兩種，所以為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，選項A正確;對物體做功的同時向外界放熱，則物體的內(nèi)能可能不變或減小，選項B錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在對外界有影響的前提下，可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣�，選項C正確;在有外界做功的條件下，可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，選項E正確.
答案：ACE
3.(2013•青島高二檢測)一定質(zhì)量的某種氣體(忽略氣體分子間的作用力)，在保持溫度不變的情況下，壓強(qiáng)由p變?yōu)閜/2.在這個過程中下列說法中正確的是( )
A.氣體一定吸收熱量，內(nèi)能減小
B.氣體一定吸收熱量，內(nèi)能不變
C.氣體可能放出熱量，內(nèi)能增加
D.氣體一定放出熱量，內(nèi)能不變
解析：氣體忽略分子間作用力，則不考慮分子勢能，溫度不變，平均動能不變，內(nèi)能不變，由等溫變化規(guī)律可知，氣體體積膨脹為原來的2倍，對外做功，由熱力學(xué)第一定律知，氣體從外界吸收熱量，B對，A、C、D錯.
答案：B
4.飛機(jī)在萬米高空飛行時，艙外氣溫往往在-50 ℃以下.在研究大氣現(xiàn)象時可把溫度、壓強(qiáng)相同的一部分氣體作為研究對象，叫做氣團(tuán).氣團(tuán)直徑可達(dá)幾千米.由于氣團(tuán)很大，邊緣部分與外界的熱交換對整個氣團(tuán)沒有明顯影響，可以忽略.高空氣團(tuán)溫度很低的原因可能是( )
A.地面的氣團(tuán)上升到高空的過程中膨脹，同時對外放熱，使氣團(tuán)自身溫度降低
B.地面的氣團(tuán)上升到高空的過程中收縮，同時從周圍吸收熱量，使周圍溫度降低
C.地面的氣團(tuán)上升到高空的過程中膨脹，氣團(tuán)對外做功，氣團(tuán)內(nèi)能大量減小，氣團(tuán)溫度降低
D.地面的氣團(tuán)上升到高空的過程中收縮，外界對氣團(tuán)做功，故周圍溫度降低
解析：由熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化ΔU與做功W和熱傳遞Q有關(guān)，滿足ΔU=W+Q，氣團(tuán)在上升的過程中，不斷膨脹，氣體對外做功，又由于氣團(tuán)很大，其邊緣與外界的熱傳遞作用對整個氣團(tuán)的影響可忽略，因而內(nèi)能不斷減小，所以氣團(tuán)的溫度會降低.
答案：C
5.一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比( )
A.氣體內(nèi)能一定增加
B.氣體內(nèi)能一定減小
C.氣體內(nèi)能一定不變
D.氣體內(nèi)能是增是減不能確定
解析：由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可判斷：氣體吸收熱量，Q為正值;氣體體積膨脹對外做功，W為負(fù)值，由于不知道Q與W絕對值的關(guān)系，因此氣體的內(nèi)能變化無法確定.
答案：D
6.關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是( )
A.化石能源是清潔能源;水能是可再生能源
B.人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造
C.在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源
D.能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了
解析：化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，A項錯誤;能量是守恒的，既不能被創(chuàng)造也不可能消失，但能量品質(zhì)會下降，故要節(jié)約能源，B、C均錯，D項正確.
答案：D
7.關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法中正確的是( )
A.隨著高科技的不斷發(fā)展，絕對零度是可以達(dá)到的
B.熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)第一定律的推論
C.因為第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，所以它將會被制造出來
D.熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體
解析：絕對零度不可以達(dá)到，A項錯誤;熱力學(xué)第一定律側(cè)重能量守恒，熱力學(xué)第二定律側(cè)重?zé)釋W(xué)現(xiàn)象的方向性，故B項錯誤;第二類永動機(jī)雖不違反能量守恒定律，但違反熱力學(xué)第二定律，故不能被制造出來，C錯;由熱力學(xué)第二定律知，D正確.
答案：D
8.(2012•高考廣東理綜)景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃.對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中( )
A.氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變
B.氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大
C.氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加
D.外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少
解析：猛推推桿，封閉在套筒中的氣體被壓縮，外界對氣體做功，套筒由牛角做成，導(dǎo)熱能力很差，且壓縮過程用時極短，故壓縮過程可看做絕熱過程.由ΔE=W可知氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，根據(jù)pVT=C可知因T增大，V減小，故p增大，選項B正確.
答案：B
9.(2013•萍鄉(xiāng)高二檢測)如圖所示，絕熱的汽缸與絕熱的活塞A、B密封一定質(zhì)量的空氣后水平放置在光滑地面上，不計活塞與汽缸壁的摩擦，現(xiàn)用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱，在加熱過程中( )
A.汽缸向左移動
B.活塞A、B均向左移動
C.密封氣體的內(nèi)能一定增加
D.汽缸中單位時間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個數(shù)相同
解析：對汽缸整體分析，外部各個方向上受到大氣的壓力相等，所以汽缸保持靜止，A錯;用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱后，汽缸內(nèi)的氣體溫度升高，內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大，活塞A、B均向外運(yùn)動，B錯，C正確;活塞A的面積大于活塞B的面積，單位時間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個數(shù)不同，D錯.
答案：C
10.如圖所示，用導(dǎo)熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分，甲、乙中分別有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣.在達(dá)到平衡時，它們的溫度必相等，若分子勢能可忽略，則甲、乙中( )
A.氣體的壓強(qiáng)相等
B.氣體分子的平均動能相等
C.氣體的內(nèi)能相等
D.氣體分子的平均速率相等
解析：由于溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以在達(dá)到平衡時，它們的溫度相等，氣體分子的平均動能必相等.
答案：B
11.下面設(shè)想符合能量守恒定律的是( )
A.利用永久磁鐵間的作用力造一臺永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動的機(jī)器
B.做成一條船利用河水的能量逆水航行
C.通過太陽照射飛機(jī)使飛機(jī)起飛
D.不用燃料使河水升溫
解析：利用磁場能可能使磁鐵所具有的磁場能轉(zhuǎn)化為動能，但由于摩擦力的不可避免性，動能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使轉(zhuǎn)動停止，故A錯;讓船先靜止在水中，設(shè)計一臺水力發(fā)電機(jī)使船獲得足夠電能，然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動能使船逆水航行;同理可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性，使光能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的機(jī)械能，實現(xiàn)飛機(jī)起飛，故B、C正確;設(shè)計水壩利用河水的重力勢能發(fā)電，一部分重力勢能通過水輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，另外電能也可轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水升溫，故D正確.
答案：BCD
12.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程A→B、等容過程B→C、等溫過程C→A又回到了狀態(tài)A，則( )
A.A→B過程氣體降溫
B.B→C過程氣體內(nèi)能增加，可能外界對氣體做了功
C.C→A過程氣體放熱
D.全部過程氣體做功為零
解析：A→B過程氣體絕熱膨脹，氣體對外界做功，其對應(yīng)的內(nèi)能必定減小，即氣體溫度降低，選項A正確;B→C過程氣體等容升壓，由p/T=C(常量)可知，氣體溫度升高，其對應(yīng)內(nèi)能增加，因做功W=0，選項B錯;C→A過程氣體等溫壓縮，故內(nèi)能變化為零，但外界對氣體做功，因此該過程中氣體放熱，選項C正確;A→B過程氣體對外做功，其數(shù)值等于AB線與橫軸包圍的面積.B→C過程氣體不做功.C→A過程外界對氣體做功，其數(shù)值等于CA線與橫軸包圍的面積，顯然全過程對氣體做的凈功為ABC封閉曲線包圍的面積，選項D不正確.
答案：AC
13.(2013•南通市高二檢測)
導(dǎo)熱汽缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個小洞，細(xì)沙慢慢漏出，并緩慢降低汽缸外部環(huán)境溫度，則( )
A.氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變
B.外界對氣體做功，氣體溫度降低
C.氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小
D.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加
解析：由平衡條件知活塞受到的沙桶拉力減小，其他力如重力、大氣壓力不變，則氣體壓強(qiáng)增大、體積減小，外界對氣體做功，由于環(huán)境溫度緩慢降低，則氣體內(nèi)能減少，由ΔU=W+Q知Q<0，即向外放熱.
答案：BC
第Ⅱ卷(非選擇題，共48分)
二、計算題(本大題共4小題，共48分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的題要注明單位)
14.一定量的氣體內(nèi)能增加了3×105 J.
(1)若吸收了2×105 J的熱量，則是氣體對外做功，還是外界對氣體做功?做了多少焦耳的功?
(2)若氣體對外界做了4×105 J的功，則是氣體放熱還是從外界吸熱?放出或吸收的熱量是多少?
解析：(1)由ΔU=W+Q知
W=ΔU-Q=3×105 J-2×105 J=1×105 J.
W>0，外界對氣體做功.
(2)由ΔU=W+Q知Q=ΔU-W=3×105 J-(-4×105 J)=7×105 J.
Q為正值，從外界吸收熱量.
答案：(1)外界對氣體做功 1×105 J
(2)吸熱 7×105 J
15.如圖所示的裝置，可利用汽缸內(nèi)密閉氣體的膨脹將工件舉起.缸壁和活塞均由絕熱材料制成，活塞質(zhì)量6 kg，橫截面積0.04 m2，工件質(zhì)量94 kg.假設(shè)活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動，氣體分子之間的勢能可忽略.開始時活塞和工件均靜止，現(xiàn)通過電熱絲對氣體加熱一段時間，氣體吸收熱量2.4×103 J，同時活塞推動工件緩慢升高了0.3 m.已知大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，取g=10 m/s2.求：
(1)此過程中氣體對外做功是多少?氣體的內(nèi)能變化了多少?
(2)初、末兩個狀態(tài)比較，哪個狀態(tài)下氣體分子的平均動能大?說明理由.
解析：(1)根據(jù)題意，此過程中氣體對外做功等于氣體推動活塞所做的功，即W=(M+m)gh+p0Sh
代入數(shù)值得W=1 500 J
由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W
得氣體的內(nèi)能增加
ΔU=2.4×103 J-1.5×103 J=9.0×102 J.
(2)末狀態(tài)氣體分子的平均動能大.因為在氣體分子勢能可忽略的情況下，氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，該過程氣體內(nèi)能增加了，說明氣體溫度升高了，而溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以末狀態(tài)氣體分子的平均動能大.
答案：(1)1 500 J 增加了9.0×102 J (2)末狀態(tài) 理由見解析
16.(2013•河北省衡水中學(xué)高三期末)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C.已知狀態(tài)A的溫度為300 K.
(1)求氣體在狀態(tài)B的溫度;
(2)由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體是吸熱還是放熱?簡要說明理由.
解析：(1)由理想氣體的狀態(tài)方程：pAVATA=pBVBTB.代入數(shù)據(jù)可得，氣體在狀態(tài)B的溫度TB=pBVBTApAVA=1 200 K.
(2)由狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體做等容變化，由查理定律得：pBTB=pCTC，則TC=pCpBTB=600 K，故氣體由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等等容變化，不做功，但溫度降低，內(nèi)能減小.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q，ΔU<0，W=0，故Q<0，可知氣體要放熱.
答案：見解析
17.“奮進(jìn)號”航天飛機(jī)進(jìn)行過一次太空飛行，其主要任務(wù)是給國際空間站安裝太陽能電池板.該太陽能電池板長L=73 m，寬d=12 m，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為η=20%，已知太陽的輻射總功率為P0=3.83×1026 W，以地日距離為R0=1.5×1011m，國際空間站離地面的高度為h=370 km，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動約有一半時間在地球的陰影內(nèi)，所以在它能發(fā)電的時間內(nèi)將把所發(fā)電的一部分儲存在畜電池內(nèi).由以上數(shù)據(jù)，估算這個太陽能電池板能對國際空間站提供的平均功率是多少?
解析：由于國際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約三十五分之二，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星，h遠(yuǎn)小于R0，因此它離太陽的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R0.
太陽的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽為球心，地日距離為半徑的球面上，由此可以算出每平方米接收到的太陽輻射功率為I0=P04πR20≈1.36 kW/m2
電池板發(fā)電時的電功率為
P=I0Ldη ≈2.4×105W
由于每天只有一半時間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時電功率的一半即120 kW.
答案：120 kW
育路小編為大家提供的高二物理熱力學(xué)定律專練，大家仔細(xì)閱讀了嗎?最后祝同學(xué)們學(xué)習(xí)進(jìn)步。
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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