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【单元测试全程方略粤教版】2013年高中物理选修3-3：第三章热力学基础（含详解）

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此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。

阶段质量检测(三)

第三章

(90分钟 100分)[来源:]

一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分，每小题只有一个选项正确)

1.下列关于内能和热量的说法中，正确的是( )

A.马铃薯所含的热量高

B.内能越大的物体热量也越多

C.热量总是从内能大的物体传向内能小的物体

D.热量总是从温度高的物体传向温度低的物体

2.关于热力学定律，下列说法正确的是( )

A.热力学第一定律表明了能量传递与转化遵守能量守恒定律

B.压缩气体一定能使气体的温度升高

C.吸收了热量的物体，物体的温度一定增加

D.物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，而不引起其他变化

3.(2012·临沂高二检测)如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温恒定且均匀，不计气体分子间的分子势能，则被淹没的金属筒在缓慢下降，筒内空气体积不断减小的过程中，关于被封闭气体下列说法正确的是( )www.21-cn-jy.com

A.从外界吸热 B.内能增大

C.向外界放热 D.内能减小

4.下列说法正确的是 ( )

A.气体的内能是分子热运动的动能之和，只能通过热传递来改变

B.功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功

C.气体的温度不变时，不会发生热传递

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

5.关于能量和能源，下列说法中正确的是( )

A.化石能源是清洁能源，水能是可再生能源

B.人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造

C.在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源

D.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质降低了

6.有一位柴油机维修师傅，他介绍说不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，感知一下排出尾气的温度，他就能够判断这台柴油机是否节能，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )2·1·c·n·j·y

A.尾气的温度越高，柴油机越节能

B.尾气的温度越低，柴油机越节能

C.尾气的温度高低与柴油机是否节能无关

D.以上说法均不正确

二、双项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分，每小题有两个选项正确)

7.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可以造一台永远转动的机器

B.做一条利用风的能量逆水航行的船

C.通过太阳照射飞机使飞机起飞

D.不用任何燃料，河水就一定不能升温

8.一木块沿斜面向下滑动，下列说法正确的是( )

A.不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能都将增大

B.若斜面光滑且不计空气阻力，当木块沿斜面下滑时，尽管速度是增大的，但其内能不变

C.若斜面粗糙，木块在重力作用下速度增大，由于能量守恒所以内能是减小的

D.若斜面粗糙，木块的机械能将减小，而它的内能将增大

9.关于能量降退下列说法正确的是( )

A.能量降退说明能量在不断减少

B.能量降退遵守能量守恒定律

C.能量降退说明能量可以凭空消失

D.能量降退从能量角度反映出宏观过程具有方向性

10.关于热力学定律，下列说法中正确的是( )

A.随着科技的发展，第一类和第二类永动机都可以制造出来

B.所有的热学现象都符合热力学第一、第二定律

C.电能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为电能而不引起其他变化

D.热力学第二定律独立于热力学第一定律

11.关于热力学第二定律的微观实质，下列说法中正确的是( )

A.自发进行的宏观过程总是朝着熵增大的方向进行

B.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程具有方向性

C.热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较无序状态向比较有序状态转化的过程

D.热力学第二定律说明自发进行的宏观过程，熵是减小的

12.如图所示,导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,气缸固定不动,外界温度恒定,一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上,开始时活塞静止,现不断向小桶中添加细砂,使活塞缓慢向右移动(活塞始终未被拉出气缸),则在活塞移动过程中正确的说法是( )　　21*cnjy*com

A.气缸内气体的压强不变

B.气缸内气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数变少

C.气缸内气体的内能不变

D.此过程中气体从外界吸收的热量全部用来对外做功,此现象违背了热力学第二定律[来源:]【出处：21教育名师】

三、计算题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

13.(10分)如图所示，p-V图中一定质量的理想气体从状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量 420 J，同时膨胀对外做功300 J.当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时外界压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少？21*cnjy*com

14.(10分)两人共同拉钢锯伐木，每人在180 s内拉动60次，每次拉动的距离为75 cm，两人用的力均为20 N,做功的40%转变为热能，则每秒钟产生的热量是多少？若产生热量的20%被钢锯吸收，则60 s后钢锯的温度将升高多少度？[设钢锯的比热容为1.2×102J/(kg·℃)，钢锯的质量为0.5 kg]

15.(10分)风力发电是一种环保的电能获取方式.设计每台风力发电机的功率为40 kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29 kg/m3,当地水平风速约为10 m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？

16.(10分)某学校兴趣小组为了估算太阳的全部辐射功率，做了如下研究：在横截面积为3 dm2的圆筒内装有0.54 kg的水，太阳光垂直照射它2 min,水温升高了1 ℃,经查阅资料可知，大气顶层的太阳能只有45%到达地面，太阳与地球之间的平均距离为1.5×1011 m,请你帮助他们估算出太阳的全部辐射功率是多少.

答案解析

1.【解析】选D.选项A是一种很常见的说法，在日常生活中看似无需计较，但从物理学的角度来看这种说法是不妥当的，热量不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错；热量是过程量不是状态量，与内能无关，选项B错；物体的内能不仅与温度有关还与体积有关，因此内能大的物体温度不一定高，选项C错；两物体之间的热量流向只能是从温度高的物体传向温度低的物体，选项D对.

2.【解析】选A.热力学第一定律不仅表明了能量传递与转化遵守能量守恒定律，而且也说明了能量传递与转化的途径，选项A正确；物体内能的变化由做功和热传递共同决定，选项B、C均错；物体不可能从单一热源吸收热量并把它全部用于做功，而不引起其他变化，是热力学第二定律的一种表述形式，选项D错误.

3.【解析】选C.筒内空气体积不断减小，外界对筒内气体做功，金属筒缓慢下降过程中水温恒定有充分的热交换时间，温度保持不变，从而内能不变，所以筒内空气要向外界放热，故C正确，其他选项均错.

5.【解析】选D.化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体，形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源,A项错；能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B、C均错，D项正确.21·世纪*教育网

6.【解析】选B.气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源，根据能量守恒定律，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同质量的柴油，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低.

7.【解题指南】关于能量守恒的关键是找到能量转移或转化的方式，只要能量不凭空产生或凭空消失就符合能量守恒定律.

【解析】选B、C.通过磁场力做功可以使磁铁运动而具有动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错；利用风的能量完全可以使船逆水航行，这不违反能量守恒定律；同理可利用光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C正确；河水可以通过做功而使重力势能转化为水的内能让水升温，故D错.

8.【解析】选B、D.斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，由能量守恒定律得：它的内能不变，故B正确，A错误；若斜面粗糙，木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块的机械能减小，由能量守恒定律得，它的内能将增大.因此，D正确，C错误.

9.【解析】选B、D.能量降退说明了能量可利用程度降低，但能量降退遵守能量守恒定律，故B正确，A、C错误；能量降退说明能源从高品质向低品质转化，从能量角度反映出宏观过程具有方向性，因此D正确.21cnjy.com

10.【解析】选B、D.所有的热学现象都符合热力学第一、第二定律，所以第一类和第二类永动机不可能制造出来，A错，B对；电能可以全部转化为内能，内能不可以全部转化为电能而不引起其他变化，故C错；热力学第二定律作为一个重要的自然规律独立于热力学第一定律，故D对.

11.【解析】选A、B.热力学第二定律的微观实质，说明自发进行的宏观过程总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的，我们用熵来描述物体的无序程度，故A、B项正确，C、D项错误.

12.【解析】选B、C.根据活塞的平衡条件可得，pS+mg=p0S,故添加细砂时，p减小，A错误.气缸内气体温度不变，压强减小，体积增大，故B正确.由于温度不变,气体内能不变,C正确.气体从外界吸收热量,对外做功但引起了其他变化,即小桶的重力势能减小了,故不违背热力学第二定律,D错误.

13.【解析】一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律得，气体内能的增加量为

ΔU1=Q1+W1=420 J+(-300)J=120 J (5分)【来源：21cnj*y.co*m】

气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2=200 J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为

Q2=ΔU2-W2=(-120) J-200 J=-320 J (5分)

答案：放出的热量为320 J

【总结提升】应用热力学第一定律的技巧方法

解决有关热力学第一定律的问题时，特别的技巧方法就是“两抓”、“一注意”：

(1)抓住“气体体积变化是做功的标志”，抓住“温度变化是理想气体内能变化的标志”.

(2)注意动作缓慢隐含物体有足够的时间进行热交换，温度不变.

14.【解析】180 s内两人做的功

W=2NFs=2×60×20×0.75 J=1 800 J (3分)21·cn·jy·com

则每秒产生的热量 (2分)

根据Q吸=cmΔt=60Q·20%得 (3分)

(2分)

答案：4J 0.8 ℃

15.【解析】风的动能： (2分)

风在t时间内通过以叶片长为半径的圆的质量：

m=ρV=ρπl2vt (3分)21教育网

所以发电机的功率：

(3分)www-2-1-cnjy-com

答案：9.94 m

16.【解析】设0.54 kg的水温度升高1 ℃所吸收的热量为Q，则Q=cmΔt

=4.2×103×0.54×1 J

=2.268×103 J (2分)

设地球表面单位时间、单位面积上获得的热量为Q′，则

=6.3×102 W/m2 (2分)【来源：21·世纪·教育·网】

太阳向地球表面单位面积上辐射能量的功率为：

=1.4×103 W/m2 (2分)21教育名师原创作品

以太阳与地球间距离为半径的球体的表面积为：

S′=4πr2

=4×3.14×(1.5×1011)2 m2

=2.8×1023 m2 (2分)2-1-c-n-j-y

太阳的全部辐射功率为：

P=P′S′

=1.4×103×2.8×1023 W

=3.9×1026 W (2分)

答案：3.9×1026 W

【变式备选】如图所示，教室内用截面积为0.2 m2 的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱形气缸内，活塞与气缸之间无摩擦，a状态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离气缸底部的高度为0.6 m;b状态是气缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离气缸底部的高度为 0.65 m.设室内大气压强始终保持1.0×105 Pa，忽略活塞质量.

(1)求教室内的温度.

(2)若气体从状态a变化到状态b的过程中，内能增加了560 J，求此过程中气体吸收的热量.

【解析】(1)由题意知气体做等压变化，设教室内温度为T2，由知

(2)气体对外界做功为

W=p0S(h2-h1)=1×103 J

据热力学第一定律：

ΔU=W+Q,解得Q=1 560 J[

答案：(1)295.75 K (2)1 560 J

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