逍遥学能 2013-04-22 11:15
云南省新人教版物理2012届高三单元测试33
《热力学定律与能量守恒》
(时间：90分钟 满分：100分)
一、
1．关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．物体从单一热吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
【答案】B
【详解】根据热力学第三定律的绝对零度不可能达到可知A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小和不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减少、温度降低，D错误；物体从单一热吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
2．下面说法正确的是( )
A．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
B．我们可以制造一种热机，将流散到周围环境中的内能重新收集起加以利用而不引起其他变化
C．假设两个液体分子从紧靠在一起开始相互远离，直到无穷远处，在这一过程中分子力先做正功后做负功
D．空调制冷，虽然是人为的使热量由低温处传到高温处，但这不违背热力学第二定律
【答案】CD
【详解】根据热力学第一定律，物体吸收热量但同时对外做功时，物体内能有可能减少，A错；
B选项中描述的现象要实现必须引起其他变化．否则就违背了热力学第二定律，B错；
开始分子力表现为斥力，越过r0位置后分子力表现为引力，所以分子力先做正功后做负功，C选项正确；
虽然热量由低温处向高温处传递，但这引起了其他变化，就是消耗了电能，所以D选项正确．
3.关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A.在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B.物体从单一热吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体，其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
【答案】选B.
【详解】由热力学第三定律知，绝对零度不可能达到，A错；由热力学第二定律知，物体从单一热吸收的热量可全部用于做功，但是将产生其他影响，B对；物体吸收了热量，若全部用于对外做功，其内能不变，C错；压缩气体，若气体对外放热，气体的温度不一定升高，D错.
4．温室效应严重威胁着人类生态环境的安全，为了减少温室效应造成的负面影响，有的科学家受到了啤酒在较高压强下能够溶解大量的二氧化碳的启发，设想了一个办法：可以用压缩机将二氧化碳送入深海底，永久贮存起．海底深处，压强很大，温度很低，海底深水肯定能够溶解大量的二氧化碳，这样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的“家”，从而避免温室效应．在将二氧化碳送入深海底的过程中，以下说法正确的是( )
A．压缩机对二氧化碳做功，能够使其内能增大
B．二氧化碳与海水间的热传递能够使其内能减少
C．二氧化碳分子平均动能会减少
D．每一个二氧化碳分子的动能都会减少
【答案】ABC
【详解】考查热力学第一定律．压缩机压缩气体对气体做功，气体温度升高，内能增大，A对；二氧化碳压入海底时比海水温度高，因此将热量传递给海水而内能减小，B是对的．二氧化碳温度降低，分子平均动能减小，但不是每个分子的动能都减小，C正确，D错．
5．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象，这一实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况．
【答案】不违反 热水温度降低，冷水温度升高．转化效率低于100%
【详解】温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，不违反热力学第二定律．
6．如图所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的水和水银的同一深度处，已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大．现让两种液体的温度同时缓慢地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等。若忽略绳子、水和水银由于温度的变化而引起的体积膨胀，则以下判断正确的是( )
A．因为同一深度处水的压强较小，所以A球膨胀过程中对外做的功较多
B．因为同一浓度处水银的压强较大，所以B球膨胀过程中内能增加较多
C．膨胀过程中，A球吸引的热量较多
D．膨胀过程中，B球吸收的热量较多
【答案】D
【详解】本题考查的是热力学第一定律的主要内容．A、B两球所处的环境初末状态一致，故两球的体积增量和温度增量均相同，所以内能增量相同，选项B错误．但A球位于水中，B球位于水银中，由于同一深度处水的压强较小，故A球膨胀过程中对外做功较少，选项A错误，由ΔV＝W＋Q的关系可知，B球膨胀过程中对外做功较多，故B球膨胀过程中吸收热量较多，选项D正确．
7．某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是( )
A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大
C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加
D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变
【答案】B
【详解】在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即D错误．
8．把一定的热量传给一定量的气体，则( )
A．该气体的内能一定增加
B．该气体的内能有可能减小
C．该气体的压强一定不会减小
D．该气体的体积一定不会减小
【答案】B
【详解】气体吸收一定的热量，可能同时对外做功．若气体吸收的热量小于气体对外做的功，则内能将减少，所以A错误，B正确．气体吸收热量，可能同时对外做功，则气体体积将增大，气体分子密集程度变小，所以气体压强可能减小，C、D均错误．
9 一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的_______。（填选项前的字母）
A.温度降低，密度增大 B.温度降低，密度减小
C.温度升高，密度增大 D.温度升高，密度减小
【答案】选D.
【详解】由热力学第一定律 ，Q=2.5×104J，W=-1.0×104J可知 大于零，气体内能增加，温度升高，A、B错；气体对外做功，体积增大，密度减小，C错D对.
11 关于一定量的气体，下列叙述正确的是（ ）
A.气体吸收的热量可以完全转化为功
B.气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
【答案】 选AD
【详解】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收热量全部用对外做功，Ａ正确；当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量，且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会增加，所以Ｂ错误；若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误；若外界对气体做功同时气体向外放出热量， 且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能减少，所以D正确．
二、非
11．(1)蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热吸热Q1，对外做功W，又对低温热放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是________．热机的效率η＝WQ1不可能达到100%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．
(2)如图表示一定质量的某气体在不同温度下的两条等温线．图中等温线Ⅰ对应的温度比等温线Ⅱ对应的温度要________(填“高”或“低”)．在同一等温线下，如果该气体的压强变为原的2倍，则气体的体积应变为原的________倍．
【答案】 (1)Q1－Q2＝W 内 机械 (2)低 1/2
【详解】(1)本题考查热力学第一定律．由热力学第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝
(2)本题考查气体定律．在两等温线上取体积相等的两个状态，可见等温线Ⅰ的压强小于等温线Ⅱ的压强，由pVT＝C可得，等温线Ⅰ的温度低于等温线Ⅱ的温度；在等温条件下，可得如果气体的压强变为原的2倍，则气体的体积变为原的1/2倍．
12．内壁光滑的导热汽缸竖直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa，体积为2.0×10－3 3的理想气体，现在活塞上缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原的一半．
(1)求汽缸内气体的压强；
(2)若封闭气体的内能仅与温度有关，在上述过程中外界对气体做功145 J，封闭气体吸收还是放出热量？热量是多少？
【答案】(1)2.0×105 Pa (2)放出热量 145 J
【详解】(1)封闭气体做等温变化，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，
得气体的压强p2＝p1V1V2＝1×105×2×10－31×10－3 Pa＝2.0×105 Pa.
(2)因为气体做等温变化，所以内能不变，即ΔU＝0
根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，
得热量Q＝－W＝－145 J
说明封闭气体放出热量，热量为145 J.