吉林省吉林市第一中学校高中物理 热力学定律和能量守恒章节练习 新人教版必修2（通用）

吉林省吉林市第一中学校高中物理 热力学定律和能量守恒章节练习 新人教版必修2（通用）

‎（三）热力学定律和能量守恒 ‎ 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ ‎1．下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．物体放出热量，温度一定降低 B．物体内能增加，温度一定升高 C．热量能自发地从低温物体传给高温物体 D．热量能自发地从高温物体传给低温物体 ‎2．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 ‎(　　)‎ A．物体克服阻力做功 B．物体的动能转化为其他形式的能量 C．物体的势能转化为其他形式的能量 D．物体的机械能转化为其他形式的能量 ‎3．A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示1位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是 ‎(　　)‎ 图1‎ A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 ‎4．下列说法中正确的是 ‎(　　)‎ A．任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和 B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 ‎5．如图2，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，则 ‎(　　)‎ 图2‎ A．从外界吸热 B．内能增大 C．向外界放热 D．内能减小 ‎6．图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是 ‎(　　)‎ 图3‎ A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 ‎7．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有 ‎(　　)‎ A．Q1－Q2＝W2－W1　　 B．Q1＝Q2‎ C．W1＝W2 D．Q1＞Q2‎ ‎8．如图4所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上．弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态．经过此过程 ‎(　　)‎ A．Ep全部转换为气体的内能 B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 二、计算题(3×12′＝36′)‎ ‎9．热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；‎ 第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．‎ 图5(a)是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图5(b)．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________．‎ 图5‎ ‎　　‎ ‎10．如图7所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)．两气缸各有一活塞，质量分别为m1和m2，活塞与气缸壁无摩擦．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m1＝‎3m，m2＝‎2m)‎ ‎(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(假定环境的温度始终保持为T0)‎ ‎(2)在达到上一问的终态后，环境温度由T0‎ 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，两物块均不会碰到气缸顶部)‎ ‎11．现有m＝‎0.90 kg的硝酸甘油[C3H5(NO3)3]被密封于体积V0＝4.0×10－‎3 m3‎的容器中，在某一时刻被引爆，瞬间发生剧烈的化学反应，反应的产物全是氮、氧等气体．假设：反应中每消耗‎1 kg硝酸甘油释放能量U＝6.00×106 J；反应产生的全部混合气体温度升高1 K所需能量Q＝1.00×103 J；这些混合气体满足理想气体状态方程＝C(恒量)，其中恒量C＝240 J/K.已知在反应前硝酸甘油的温度T0＝300 K．若设想在化学反应发生后容器尚未破裂，且反应释放的能量全部用于升高气体的温度．求器壁所受的压强．‎ 热力学定律和能量守恒 ‎1．物体放出热量，有可能同时外界对物体做功，温度不一定会降低，故A错．物体内能增加，可能是分子势能增加，分子动能可能不变，物体温度不一定会升高，故B错．C项违背热力学第二定律，故错．故正确选项为D 答案：D ‎2．此题考查学生分析综合能力，从若干不同的现象中分析找出相同的规律．这四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力．因而物体都克服阻力做功，A对．四个物体运动过程中，汽车是动能转化成其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D对．‎ 答案：AD ‎3．由题知，A、B两装置中水银槽中水银面下降的高度相同，为h，故大气压力对两装置中水银做功相同，为正功，大小为WA＝WB＝p0Sh，由题知A、B两装置中水银重心升高高度hA＞hB .由功能关系WA＝ΔEA＋mghA，WB＝ΔEB＋mghB，故ΔEB＞ΔEA，所以B.‎ 答案：B ‎4．物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误．将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的，B选项错误．在热力学第二定律中，热传导是有方向性的，不违背能量转化和守恒定律，但不能自发进行，D选项错误．做功和热传递是改变内能的两种方式，C选项正确．‎ 答案：C ‎5．水温恒定且金属筒缓慢下降，则空气的温度始终不变，气体的内能不变，B、D错误．筒内空气体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律，气体必须向外界放热，A错误，所以C正确．‎ 答案：C ‎6．在电冰箱的热量传递过程中是由于压缩机消耗电能做功才使热量从冰箱内传到冰箱外，并不是自发地进行，所以A项错误，B项正确．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律和能量守恒定律，所以C项正确，D项错误．‎ 答案：BC ‎7．理想气体的初态和末态相同，则温度相同，理想气体的内能变化为零．由热力学第一定律：ΔU＝W总＋Q总＝(W1－W2)＋(Q1－Q2),0＝(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1＝Q1－Q2，所以A选项正确．‎ 答案：A ‎8．依题可知，断开绳子，活塞最终静止后的位置高于初始位置，Ep的能量转化有三种形式：活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能，故D正确．‎ 答案：D ‎9． 解析：在充分理解热力学第二定律表述的基础上把握各客观过程的方向性．‎ 答案：如图所示 实质：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．‎ ‎10．解析：(1)设左、右活塞的面积分别为A′和A.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A′＝A①‎ 在两个活塞上各加一质量为m的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中．‎ 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)．‎ 由波意耳—马略特定律得 5Ah＝3Ax②‎ 由上式解得x＝h③‎ 即两活塞的高度差为h.‎ ‎(2)当温度由T0上升到T时，气体的压强始终为.‎ 设x′是温度达到T时左活塞的高度，由盖·吕萨克定律得 x′＝x＝④‎ 气体对活塞做的功为 W＝Fs＝4mgh(－1)＝5mgh(－1)⑤‎ 在此过程中气体吸收热量．‎ 答案：(1)h　(2)5mgh(－1)　吸收热量 ‎11．解析：化学反应完成后，硝酸甘油释放的总能量 W＝mU①‎ 设反应后气体的温度为T，根据题意，有 W＝Q(T－T0)②‎ 器壁所受的压强p＝③‎ 联立①②③式并代入数据得p＝3.4×108 Pa.‎ 答案：3.4×108 Pa.‎