高中物理第十章热力学定律章末检测新人教版选修3-3

人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》检测卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题（本题有8小题，每小题4分，共32分） 1．一定质量的理想气体，在温度1T 和2T 下的压强p 与体积倒数1V的关系图像如图所示，气体由状态A 等压变化到状态B 的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．温度升高，吸收热量B ．温度升高，放出热量C ．温度降低，吸收热量D ．温度降低，放出热量2．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a 、b 两部分。

已知a 部分气体为1mol 氧气，b 部分气体为2mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。

解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为V a 、V b ，温度分别为T a 、T b 。

下列说法正确的是（ ）A ．V a ＞V b ，T a ＞T bB ．V a ＞V b ，T a ＜T bC ．V a ＜V b ，T a ＜T bD ．V a ＜V b ，T a＞T b 3．一定量的理想气体从状态M 开始，经状态N P Q 、、回到状态M ，如p T 图所示。

下列说法正确的是（ ）→过程，气体放热A．N P→过程，气体体积变大B．M NC．气体在N时的体积比在Q时的体积小→过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增加D．P M4．下列说法正确的是（）A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功B．液晶的光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性C．花粉在液体中做布朗运动的剧烈程度仅与液体的温度有关D．一块0C︒的冰逐渐熔化成0C︒的水的过程中分子势能会减小5．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B．第二类永动机是不可能制成的是因为违背了能量转化与守恒C．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体6．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p—V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作章末复习课【知识体系】[答案填写]①无②ΔU＝W③pΔV④温度差⑤做功⑥ΔU＝Q⑦W＋Q⑧不可能⑨自发的⑩单一⑪100%⑫增大⑬低品质主题1热力学第一定律1．做功与热传递的区别与联系．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．2．热力学第一定律．ΔU ＝W ＋Q .正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．(1)外界对物体做功，W >0；物体对外做功，W <0；(2)物体从外界吸热，Q >0；物体放出热量，Q <0；(3)ΔU >0，物体的内能增加；ΔU <0，物体的内能减少．分析题干，确定内能改变的方式(W ，Q )→判断W ，Q 的符号→代入公式ΔU ＝W ＋Q →得出结论：⎩⎪⎨⎪⎧ΔU >0，则内能增加|ΔU |；ΔU <0，则内能减少|ΔU |. 【例1】 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列正确的是( )A ．外界对胎内气体做功，气体内能减小B ．外界对胎内气体做功，气体内能增大C ．胎内气体对外界做功，内能减小D ．胎内气体对外界做功，内能增大解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体分子势能认为是0，内能只看分子动能，中午温度升高，分子平均动能增大故内能增大，体积增大为气体对外做功，故选D.答案：D针对训练1．下列说法正确的是( )A．液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少解析：布朗运动是液体中悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，故A对、B错；改变物体内能的途径有做功和热传递，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能也不一定减少，故C、D均错．答案：A主题2热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述：(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表述．2．热力学第二定律的微观意义：(1)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．(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．【例2】(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是()A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”解析：在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．答案：AB针对训练2．(多选)下列关于热现象的描述正确的是()A．据热力学定律，热机的效率不可能达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析：根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，故A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，故B错误；根据热力学第二定律，温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．答案：AC统揽考情本章考查多以选择题的形式出现，主要考查热力学第一定律，改变内能的途径：做功和热传递，并结合理想气体状态方程进行考查．对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义．真题例析(2014·课标全国Ⅰ卷)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图象如图所示，下列判断正确的是()A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析：在ab段体积不变则W＝0，但温度升高物体内能增大即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸热，故A正确．过程bc中温度不变则内能不变即ΔU＝0，但体积增大，气体对外做功W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0故吸热则B错．过程ca 中温度减小即ΔU<0，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，两者不会相等，放出的热量多故C错．a、b和c三个状态中，状态a的温度最小，故分子的平均动能最小，则D正确．b 和c两个状态中温度相同分子平均动能相等，但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小，故E正确．答案：ADE针对训练(多选)关于一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：气体的分子间距很大，故气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和，A正确；温度越高，分子的热运动越剧烈，温度降低，分子的热运动剧烈程度降低，B正确；在完全失重的情况下，气体分子仍在做无规则运动，对容器壁的压强一定不为零，C错误；气体从外界吸收热量的同时，有可能对外做功，其内能不一定增加，D错误；由理想气体状态方程pVT＝k可知，等压膨胀过程中的温度一定升高，E正确．答案：ABE1.如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b 或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则()A．T b>T c，Q ab>Q ac B．T b>T c，Q ab<Q acC．T b＝T c，Q ab>Q ac D．T b＝T c，Q ab<Q ac解析：由理想气体状态方程在bc两点：2p0V0T c＝p02V0T b，则T b＝T c，过程ab和过程ac内能的增量相同且ΔU>0.过程ab体积增大则对外做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸收的热量Q ab＝ΔU＋|W|，过程ac体积不变W＝0，则ΔU＝Q ac，则C正确．答案：C2．某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功解析：由于房间是未密封的，它与外界是相通的，故室内的空气压强与室外的空气压强相等，A错误；由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；室内空气的密度小于室外空气的密度，C 错误；室内的空气会向室外膨胀，所以室内的空气对室外空气做正功，D 错误．答案：B3．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )A ．内能增大，放出热量B ．内能减小，吸收热量C ．内能增大，对外界做功D ．内能减小，外界对其做功解析：不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有D 正确．答案：D4.如图所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体( )A ．内能增加B ．对外做功C ．压强增大D ．分子间的引力和斥力都增大解析：对活塞：p ＝p 0＋mg S知：压强不变；由等压变化规律：温度升高体积增大，体积增大则对外做功；导热良好则温度不变，内能便不变；对理想气体不考虑分子间的相互作用力．故选B.答案：B5．压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104 J，则该气体的分子平均动能________(填“增加”“减少”或“不变”)，活塞对该气体所做的功________(填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104 J.解析：无热交换即Q＝0，内能增加了3. 4×104J，由热力学第一定律知外界对气体做功：ΔU＝W.对理想气体不考虑分子势能，内能增加则分子平均动能增加．答案：增加 3.4×104 J。

物理人教3-3第十章热力学定律单元检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题（本题包括12小题，每小题3分，共36分。

每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确。

全部选对的得3分，选对但不全的得2分，选错的得0分) 1．气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是（)A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J2．下列关于永动机的说法中正确的是（)A．第一类永动机违反了能量守恒定律B．第一类永动机违反了热力学第一定律C．第二类永动机违反了能量守恒定律D．第二类永动机违反了热力学第二定律3．以下过程不可能发生的是( )A．对物体做功，同时物体放热，物体的内能不变B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能不变C．物体对外做功,同时放热，物体的内能不变D．物体对外做功,同时吸热，物体的内能不变4．下面设想符合能量守恒定律的是（)A．利用永磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B．做成一条船利用河水的能量逆水航行C．通过太阳照射飞机使飞机起飞D．不用任何燃料使河水升温5．下列有关物体内能改变的判断中，正确的是（）A．外界对物体做功，物体的内能一定增加B．外界向物体传递热量，物体的内能一定增加C．物体对外界做功,物体的内能可能增加D．物体向外放热,物体的内能可能增加6．如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。

关于这个实验,下列说法正确的是（)A．这个装置可测定热功当量B．做功增加了水的热量C．做功增加了水的内能D．功和热量是完全等价的，无区别7．对于一定质量的气体，忽略其分子之间的引力和斥力，升高一定温度,则（)A．气体的压强一定增加B．每个气体分子的速率一定增加C．气体分子的热运动一定变得剧烈D．气体的内能可能减少8．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空（如图①），现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图②)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是（）A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分9。

人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。

）1.下列说法中正确的是（）A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性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3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电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，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。

第十章热力学定律(本试卷满分100分，考试用时90分钟)一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分)1．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是A．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热量交换B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动C．永动机是不可能制成的D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体解析一定质量的理想气体在等温变化时，内能不变，但可以与外界有热量交换，若从外界吸收热量，则吸收的热量等于对外做的功，若外界对气体做功，则外力做的功等于气体向外放出的热量，选项A错误；布朗运动并不是液体分子的运动，而是悬浮微粒的运动，它反映了液体分子的无规则运动，选项B错误；第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，都不可能制成，选项C正确；热量可以由低温物体传到高温物体，但必须在一定外界条件下，选项D错误。

答案 C2．0 ℃水结成0 ℃的冰，对此过程应用热力学第一定律，以下关系符号的说明正确的是A．Q＞0，W＞0，ΔU＞0 B．Q＞0，W＜0，ΔU＜0C．Q＜0，W＜0，ΔU＜0 D．Q＜0，W＞0，ΔU＜0解析对这一过程要注意两点：(1)水结成冰，要放出熔化热。

(2)水结成冰，体积要膨胀。

据此，则立即可以给出判断。

放出熔化热，表示Q＜0。

体积膨胀，表示物体对外界做功，W＜0.由ΔU＝Q＋W，C正确。

答案 C3．如图1所示，密闭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E p(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)，现绳突然断开，弹簧推动活塞图1 向上运动，经过多次往复后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程A．E p全部转化为气体的内能B．E p一部分转化成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．E p全部转化成活塞的重力势能和气体的内能D．E p一部分转化成活塞的重力势能，一部分转化为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能解析首先以活塞为研究对象，设汽缸底部的重力势能为零，在此过程中，高度升高，重力势能增大；以被密闭的理想气体为研究对象，外界对气体做功内能增大；以弹簧为研究对象，活塞和器壁挤压弹簧，则弹簧具有弹性势能。

达标测试(十三)(建议用时：45分钟)[业达标]1．下列说法正确的是( )A．外界对气体做功，气体的内能一定增大B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大．气体温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大D．做功和热传递对改变物体的内能是等效的E．温度是气体分子无规则运动平均动能的标志【解析】物体内能的变与做功和热传递两个因素有关．外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，故A错；同，气体从外界吸收热量，同时也有可能对外界做功，气体的内能不一定增大，故B错；而温度是物体分子热运动平均动能的标志，气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，故、D、E对．【答案】DE2．下列所述现象中属于利用热传导的方式传热的是 ( )A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷B．夏天，开空调后一段时间整个房间内温度降低．在地面上晒小麦D．冬天，用暖水袋暖手E．用金属柄的铁勺子舀沸腾的热水时烫手【解析】冬天，室外的铁块温度低，手温度高，用手拿铁块时，手上的热量直接通过热传导的方式传到铁块上．用暖水袋暖手，道同上．开空调后整个房间内温度降低，是空气通过对流的方式使热空气降温．晒小麦是依靠太阳热辐射吸收热量的，所以A、D、E正确．【答案】ADE3．(2016·长沙高二检测)关于温度、热量、内能，以下说法中不正确的是( )【导号：11200083】A．一个铁块的温度升高，其内能增大B．物体吸收热量，其温度一定升高．热量是热传递过程中物体内能变的量度D．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多E．温度总是从物体热的部分传递至冷的部分【解析】B选项中，物体吸收热量，温度不一定就升高，例如晶体熔、液体沸腾这些过程；D选项中热量是在热传递过程中传递能量的多少，是过程量，因此不能说物体含有热量；E选项中，在热传递的过程中，传递的是能量，不是温度，温度变是能量变的表象．【答案】BDE4．在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是( )A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量．一定是物体分子动能增加了50 JD．物体的分子平均动能可能不变E．物体的分子势能可能增加了50 J【解析】在外界不做功的情况下，系统内能的改变等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等能量的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J．物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用增加分子势能．【答案】BDE5．器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图10­1­5所示．汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计．当缓慢推动活塞(忽略摩擦)Q向左运动的过程中，有下列说法：【导号：11200084】图10­1­5①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；②活塞对气体做功，气体的平均动能不变；③气体的单位体积内的分子增大，压强增大；④气体的单位体积内的分子增大，压强不变．⑤活塞对气体做功．气体的内能不变其中不正确的是( )A．①③B．①④．②③D．②④E．③⑤【解析】解决本题的关键是解缓慢推动活塞Q的物含义．推动活塞Q使活塞对气体做功，本气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，忽略分子力时，气体的内能不变，①错误，②⑤正确．由于气体被压缩，气体单位体积内的分子增大，所以单位面积上汽缸受到气体分子的碰撞次增多，因此，气体的压强增大，③正确，④错误．【答案】ABD6．如图10­1­6所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低．三句话正确的顺序是________．(填序号)图10­1­6【解析】根据题意，因果顺序的进程为空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致．【答案】乙丙甲7．如图10­1­7所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则A球吸收的热量________B球吸收的热量．(填“大于”或“小于”或“等于”)【导号：11200085】图10­1­7【解析】两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多．【答案】小于8．(2016·济南模拟)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能，把________转为内能．(2)某同做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，1小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起，如图10­1­8，这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度__________，体积________．图10­1­8【解析】(1)钻木取火是通过做功方式把机械能转为内能的．(2)将烧瓶放进热水中，烧瓶内的气体吸热膨胀．【答案】(1)做功机械能(2)热量升高增大[能力提升]9．(2016·上海高二检测)如图10­1­9所示，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，则下列说法不正确的是( )图10­1­9A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．A管内水银的重力势能大于B管的．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量D．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同E．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同【解析】大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B、正确．【答案】ADE10．如图10­1­10所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．用E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中的下列说法不正确的是( )【导号：11200087】图10­1­10A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小E．甲中内能的增加量大于乙中内能的减少量【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对于甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小；外力做的正功应等于甲、乙内能变量的代和，故E正确．【答案】AB11．如图10­1­11所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体和b气体分子之间相互作用可忽略不计．现通过电热丝对气体缓慢加热一段时间后，、b各自达到新的平衡状态．试分析、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变？【导号：11200088】图10­1­11【解析】汽缸和隔板绝热，电热丝对气体加热，温度升高，压强增大，体积增大，内能增大；对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大．【答案】见解析12．某同想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S＝32 d2的保温圆筒，筒内装有质量为＝04 g的水，让太阳光垂直照射＝3 ，水升高的温度Δ＝22 ℃，已知水的比热容c＝42×103J/(g·℃)，地球半径为R＝6 400 ，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率．【解析】水吸收的能量：Q＝cΔ＝42×103×04×22 J＝3 696 J太阳光在1 内垂直照射到S0＝1 2面积上的功率：P＝QS＝3 69632×10－2×3×60W＝64×102 W太阳辐射到地球表面上能量的功率：P′＝P×πR2S＝64×102×314×(6 400×103)2 W＝82×1016 W【答案】82×1016 W。

高中物理学习材料桑水制作双基限时练(十四)热力学第一定律能量守恒定律1．(多选题)下列关于物体内能的说法正确的是( )A．物体吸收热量，内能一定增加B．物体放出热量，内能一定减少C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变D．物体对外做功，内能可能增加解析当物体从外界吸收的热量Q与对外做的功W正好相等时，物体的内能不变，C正确；当物体对外做功时，如果同时吸收热量Q，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就可能增加，D正确．答案CD2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功解析不计分子势能，故瓶内空气的内能随温度降低，内能一定减小，体积减小了，外界对瓶内气体做功，此过程为放热过程，故D选项正确．答案 D3．在温度均匀且恒定的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中( )A．气泡内的气体向外界放出热量B．气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变C．气泡内的气体对外界做功，其内能减少D．气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变解析小气泡可视为理想气体，在缓慢上升过程中，保持温度与水温相同，即温度保持不变．理想气体的内能由温度决定．可知，气泡上升过程中内能不变．即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气泡体积增大，W为负值，则Q为正值，即上升过程为吸热过程．故D选项正确．答案 D4．一定质量气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )A．W＝8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝4×104 JB．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝2×105 JD．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－4×104 J解析由热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，外界对气体做功，W＝8×104J，内能减少ΔU＝－1.2×105J，则Q＝－2×105 J．故B选项正确．答案 B5．一定质量的理想气体，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－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1>Q2解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，即在此过程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，则Q1－Q2＝W2－W1，故A 选项正确．答案 A6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．答案 A7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A、B、C错，D对．答案 D8．某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( ) A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大解析因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．答案 B9．给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．答案 A10．如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与气缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中( )A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加解析由于气缸为导热的，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．答案 A11．(多选题)如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad 平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是( )A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热解析从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a 到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C正确．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D对．答案BCD12．(多选题)一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程在V－T图上表示如图所示，则( )A．在过程AC中，外界对气体做功B．在过程CB中，外界对气体做功C．在过程AC中，气体压强不断变大D．在过程CB中，气体压强不断变小解析A→C过程，等温变化，体积变小，外界对气体做功，A正确．C→B过程，体积不变，外界对气体不做功，B错误．A→C过程中，体积变小，分子密集程度变大，压强变大，C正确．C→B，体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能变大，故压强变大，D错误．答案AC13．一定质量的气体从外界吸收热量2.66×105 J，内能增加4.25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？解析选择一定量的气体为研究对象．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25×105 J－2.66×105 J＝1.59×105 J.W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J.答案外界对气体做功 1.59×105 J14．喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．解析(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 代入数据得p2＝2.5 atm微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．(2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热．答案(1)2.5 atm 原因见解析(2)吸热理由见解析。

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第十章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分,在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1．(广东省深圳市沙井中学2017年高二下学期期末)下列说法中正确的是( C )A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．功、热、内能是一样的C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它任何变化D．凡是不违反能量守恒定律的过程一定能实现解析:热量也能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A错误；功、热、内能三者只是单位相同，但是实质上有本质的不同，选项B错误；根据热力学第二定律可知,选项C正确；凡是不违反能量守恒定律的过程不一定能实现，例如第二类永动机,选项D错误；故选C。

2．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中（ A ）A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析：本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能.筒内气体不与外界发生热交换,M向下滑的过程中,外界对气体做功,由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确.3.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：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；其二是：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。

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-3第十章热力学定律测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)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 KB．物体从单一热源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2.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定()A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小3.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．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中4.对一定量的气体，下列说法正确的是()A．在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功B．在压强不断增大的过程，外界对气体一定做功C．在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D．在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变5.下列说法正确的是()A．汽油是一种清洁能源B．水能是可再生能源C．利用核能对环境的影响比利用煤、石油还要大D．氢气作为新型燃料最突出的缺点是空气中氢气的含量太少6.关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是()A．液体分子的无规则运动称为布朗运动B．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．气体的温度升高，气体的压强一定增大7.关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是()A．物体的温度改变时，其内能必定改变B．物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变C．物体对外做功，其内能必定改变，物体向外传出一定热量，其内能必定改变D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变8.在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块.对此过程，下列说法中正确的是() A．摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量B．摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C．子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和9.能源问题关乎国家建设和社会发展，下列关于能量和能源的说法中正确的是()A．人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量B．自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源C．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少D．能源耗散说明能量在转化过程中具有方向性10.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是()A．为了节约能源，可将汽车行驶中散失的内能全部收集起来，再作为汽车运动的能源B．电冰箱制冷是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动D．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.下列说法中正确的是()A．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有间隙B．物体的温度升高时，其分子平均动能增大C．气体绝不可能从单一热源吸收热量全部转化为有用功D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能12.(多选)一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能) ()A．气体体积B．气体分子密度C．气体内能D．气体分子的平均动能13.(多选)下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是()A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷B．夏天，开空调一段时间后整个房间内温度降低C．在地面上晒小麦D．冬天，用暖水袋暖手14.(多选)关于热传递的下列说法中正确的是()A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体B．热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体C．热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化D．只有通过热传递的方式，才能使物体的温度发生变化三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.一个透热良好的汽缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，对气体做了2 000 J的功，稳定后容器中2 kg的水温度升高了0.2 ℃.假设盛水容器绝热，问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]16.从10 m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40%转化为水的内能使水的温度升高，则水滴落下后温度升高多少？[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10 m/s2且不变]17.如图所示，导热材料制成的横截面积相等、长度均为45 cm的汽缸A、B，通过带有阀门的管道连接.初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强pA＝2.8×105Pa的理想气体，B内充满压强pB＝1.4×105Pa的理想气体，忽略连接汽缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：(1)平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热(简要说明理由).18.如图所示，体积为V，内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度.已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.答案解析1.【答案】B【解析】绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，A错误；物体从单一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功，物体的内能都不一定增加，C、D错误.2.【答案】C【解析】由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错.热力学第一定律ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错，C对.正确答案为C.3.【答案】D【解析】气体向真空自由膨胀的过程中，外界不对系统做功，整个系统与外界又没有热交换，故系统内能不变；此过程中，分子力表现为引力且做负功，分子势能增加，分子动能减少，温度降低；由理想气体状态方程＝C知，体积增大，温度降低，所以压强减小；由热力学定律第二定律知，气体向真空的自由膨胀过程是不可逆的，所以Q中气体不可能自发地全部退回到P中.4.【答案】A【解析】气体体积增大时，一定对外做功，A正确；而压强与做功、体积与内能均无关，所以B、C错误；气体与外界没有发生热量交换过程中，内能有可能改变，有可能不变，还要看做功情况，所以D错误.5.【答案】B【解析】石油燃烧会产生大量的二氧化碳和二氧化硫等气体，前者产生温室效应，后者造成酸雨，所以汽油不是清洁能源，A选项错误；水能的来源可追溯到太阳能，它是可以再生的，B选项正确；利用煤、石油等常规能源对环境的影响要比利用核能这种新能源大得多，所以提倡核能的应用，C 选项错误；氢气作为新型燃料的优点有：制取方便(用水就可以)、无污染、效能高，缺点是相对来说不够安全，D选项错误.6.【答案】B【解析】布朗运动是固体小颗粒在液体分子的无规则撞击下的无规则运动，而不是液体分子的运动，但是可以反映液体分子的无规则运动，选项A错；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子热运动的平均动能增大，选项B对；改变内能的方式有两种，即做功和热传递，只是从外界吸收热量，无法判断内能变化，选项C错；气体温度升高，根据＝，可知在不明确体积变化的情况下无法判断压强变化，选项D错.7.【答案】B【解析】温度变化时，物体的分子平均动能变化，但内能可能不变，A错；改变内能有两种方式：做功和热传递.由热力学第一定律可知B正确，C、D错.8.【答案】A【解析】对木块由动能定理可判断出选项A正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D均错，故选A.9.【答案】D【解析】人类在不断地开发和利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故A错误；自然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故B错误；在利用能源的过程中，由于能量是守恒的，能量在数量上并没有减少，故C错误；根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确．10.【答案】D【解析】热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是有方向的，故汽车行驶中散失的内能不可能再全部收集起来作为汽车运动的能源，故A错误；电冰箱制冷并不是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界，而是要耗电，故B错误；布朗运动是悬浮的固体小颗粒的无规则运动，故C错误；宏观热现象是有方向的，故满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行，故D正确。

第十章热力学定律一、单选题(1.一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功8 J，气体内能减少12 J，则在该过程中()A．气体吸热4 JB．气体放热4 JC．气体吸热20 JD．气体放热20 J2.关于一定质量的气体，下列叙述正确的是()A．气体体积增大时，其内能一定减少B．外界对气体做功，气体内能一定增加C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．气体温度升度，其分子平均动能一定增加3.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4.一个孤立的热力学系统处于非平衡态和平衡态相比()A．处于非平衡态比处于平衡态有序B．处于平衡态比处于非平衡态有序C．处于非平衡态和处于平衡态有序程度相同D．有序程度要根据其他情况来定5.汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒6.下列说法正确的是()A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律7.关于内能的变化，以下说法正确的是()A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变8.我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来.其原因是()A．违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确9.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走.若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加10.下列叙述中不正确的是 ()A．市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因D．“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一二、多选题11.(多选)关于宏观态与微观态，下列说法正确的是()A．同一系统，在不同“规则”下，其宏观态可能不同B．宏观态越有序，其对应的微观态数目就越多C．一个宏观态往往对应有多个微观态，对应的微观态越多，这个宏观态的无序度越大D．一个宏观态可能是另一宏观态对应的微观态12.(多选)下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性13.(多选)下列说法中正确的是()A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变三、计算题14.如图所示，一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始时活塞被螺栓K固定.现打开螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g，且周围环境温度保持不变.求：(1)活塞停在B点时缸内封闭气体的压强p；(2)整个过程中通过缸壁传递的热量Q.15.已知无烟煤的热值约为3.2×107J/kg，一块蜂窝煤约含煤250 g，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).若煤完全燃烧释放出的热有60%被水吸收，求一块蜂窝煤完全燃烧后可将多少水从10 ℃加热到100 ℃？(保留三位有效数字).16.质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ向气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化的关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看做不变.(1)以下说法正确的是________.A.在区间Ⅱ，物质的内能不变B.在区间Ⅲ，分子间的势能不变C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D.在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高________(选填“变快”“变慢”或“快慢不变”).请说明理由.四、填空题17.(1)从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是________.(2)a、b两个分子分配在容器A、B里共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________.那么N个分子分配在l个容器中，共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________.18.关于气体的内能，下列说法正确的是________.A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加19.自发的过程总是倾向于出现较多________对应的宏观态，因此自发的过程总是从________向着________发展的.20.两只相同的容器中装有相同质量、相同温度和相同压强的同种气体，如图所示，A中活塞可以自由无摩擦地移动，B是密闭容器，现同时在同样条件下，对两容器加热，当它们吸收了相同的热量后，A容器中气体的内能__________(填“等于”“大于”或“小于”)B容器中气体的内能.21.(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做的功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J.试问：此压缩过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)的热量等于________ J.(2)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是________(填“A”“B”或“C”)，该过程中气体的内能________(填“增加”“减少”或“不变”).答案解析1.【答案】B【解析】改变内能的方式有两种，即热传递和做功，气体内能变化ΔU＝W＋Q，即－12 J＝－8 J ＋Q，可得Q＝－4 J，即气体放热4 J，选项B对.2.【答案】D【解析】做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积增大时，可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A、B、C错误.温度是分子平均动能的量度，气体温度升度，其分子平均动能一定增加，选项D正确.3.【答案】D【解析】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，但本题没有告诉该光能用来做什么，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.4.【答案】A【解析】平衡态说明各处一样，没有差别，而无序意味着各处都一样、没有差别，所以，处于平衡态比处于非平衡态无序.5.【答案】C【解析】汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，汽车克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少.6.【答案】C【解析】热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律.7.【答案】C【解析】根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A 错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错，C正确；放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误.8.【答案】C【解析】不同形式的能量可以相互转化，机械能可以转化为内能，在一定的条件下，内能也能转化为机械能，能量的转化都是通过做功来实现的.9.【答案】A【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变.10.【答案】B【解析】市区禁止摩托车通行是为了减少尾气和废气的排放，从而改善空气质量；氟利昂可造成大气臭氧层空洞，所以推广无氟冰箱；CO2是温室效应的罪魁祸首；“白色污染”亟待解决；故本题的选项为B项.11.【答案】ACD【解析】12.【答案】BD【解析】在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散.能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对. 13.【答案】BC【解析】内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物体机械能为零，但内能永不为零，A错误，B正确；绝热容器停止运动，内部气体的机械能转化为内能，温度升高，C正确，D错误.14.【答案】(1)p＝p0＋(2)(p0S＋mg)h【解析】(1)设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡由p0S＋mg＝pS得p＝p0＋(2)由于气体的温度不变，则内能的变化ΔE＝0由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q，Q＝－(p0S＋mg)h，气体放热.整个过程中通过缸壁传递的热量为(p0S＋mg)h.15.【答案】12.7 kg【解析】煤完全燃烧放出的能量为：Q1＝3.2×107×250×10－3J＝8×106J由题意Q1×60%＝cmΔt，且Δt＝(100－10) ℃＝90 ℃，解得m＝12.7 kg.16.【答案】(1)BCD(2)变快【解析】(1)因为该物质一直吸收热量，体积不变，不对外做功，所以内能一直增加，A错误，D 正确；又因为区间Ⅱ温度不变，所以分子动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，物体的内能增加，理想气体没有分子力，所以理想气体内能仅与温度有关，分子势能不变，B正确；从区间Ⅰ到区间Ⅲ，分子运动的无序程度增大，物质的熵增加，D正确.(2)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W根据理想气体的状态方程有＝C可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快.17.【答案】(1)(2)4lN【解析】(1)从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有C C＋C C＋C C＋C＋C 种选法，其中各占2台的选法有C C种，则概率为＝＝.(2)将A，B容器看作一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：那么共有4个微观态，每个微观态出现的几率为，依次推广，可知N个分子在l个容器中共有lN 个微观态，每种微观态出现的几率为.18.【答案】CDE【解析】质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以理想气体的内能与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确.19.【答案】微观态有序无序【解析】热力学第二定律表明热传递、扩散等宏观过程可以自发地向无序更大的方向发展，自发的过程总是倾向于出现较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的.20.【答案】小于【解析】A气体吸收热量后，温度升高，体积变大，对外做功，吸收的热量并没有全部增加气体的内能；而B气体吸收的热量全部增加了气体的内能，故A容器中气体的内能小于B容器中气体的内能.21.【答案】(1)放出 5.0×104(2)C增加【解析】(1)由热力学第一定律得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2.0×105J＝－5.0×104J即气体放热5.0×104J.(2)C中表示等压变化，由题图知气体温度升高，内能增加.。

达标测试(十六)(建议用时：45分钟)[业达标]1．煤、石油、天然气作为能的共同特点的下列说法正确的是( )A．可再生能，取之不尽，用之不竭B．不可再生能，用一点，少一点．自太阳辐射的能量D．污染环境的能E．正在开发的新能【解析】煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能，它是由动、植物转而的，其可追溯到太阳能，故B、、D正确．【答案】BD2．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A．气体分子间的作用力可能先增大后减小B．气体分子的平均速率增大．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加E．气体一定吸热【解析】考虑气体分子间作用力时，若分子力是引力，分子间距从r0增大，则分子力先增大后减小，A正确．气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B、错误．气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D、E正确．【答案】ADE3．下列说法中正确的是( )A．机械能和内能之间的转是不可逆的B．气体向真空的自由膨胀是不可逆的．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的E．无序意味着各处一样，平均、没有差别【解析】热现象的宏观过程都是不可逆的，故A错、B对，微观态越多越无序，因为无序是各处都一样，平均没有差别，故D、E正确，错误．【答案】BDE4．(2016·烟台高二检测)对于一定质量的想气体，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，但压强不一定增大B．体积减小，单位体积内的分子增多，气体的内能一定增大．绝热压缩一定质量的想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大D．一定质量的想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小E．在等温膨胀中一定从外界吸热【解析】对于一定质量的想气体，由p VT＝知，温度升高，如果气体体积增大，压强不一定增大，A对；体积减小，单位体积内的分子增多，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，对；气体在等温膨胀中，对外界做功，而内能不变，则一定吸热，故E 对．【答案】AE5．(2016·济南高二检测)下列哪些现象能够发生，并且不违背热力第二定律( )A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转为机械能．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体E．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量【解析】A、B都违背了热力第二定律，都不能发生．中系统的势能减少了，D中消耗了电能，所以不违背热力第二定律，均能发生；不可能从单一热吸收热量便之完全变为功，而不产生其他影响，故E正确．【答案】DE6．对气体向真空中扩散的规律，下列说法中正确的是( )A．气体分子越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B．气体分子越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大．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目越大D．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越不均匀，其宏观态对应的微观态目越大E．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【解析】气体分子越多，其宏观态对应的微观态目越多，无序性越大，故回到原状态的可能性越小，故A、、E对，B、D错．【答案】AE7．以下说法正确的是( )A．煤、石油、天然气等燃料的最初可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能．水能是可再生能D．煤、石油等常规能是取之不尽，用之不竭的E．石燃(煤、石油、天然气)会严重污染环境．【解析】煤、石油、天然气等是动植物转成的，其可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水能是可再生能，对；煤、石油、天然气等存量是有限的，是不可再生能，D错；石燃料会严重污染环境，故E对．【答案】AE8．据《中国环境报》报道：从一份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地面SO2浓度，在20世纪60～70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了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？主要优点是什么，缺点又是什么？【解析】(1)减少酸雨的产生是要杜绝污染，而不是建造高烟囱转移污染，而杜绝酸雨的污染途径一般有三个：一是对煤、石油等传统能进行处，使其在燃烧过程中不产生SO2；二是对污染物SO2进行回收利用；三是开发新能．(2)传统燃料的主要缺点是：①煤、石油是不易再生的工燃料，其资是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的O2又会造成温室效应．与传统的燃料相比，氢可以作为目前最想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③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．缺点：氢能的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急．【答案】(1)不可取，因为SO2的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)见解析[能力提升]9．下列关于能量耗散的说法，正确的是( )A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用．各种形式的能量向内能的转，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低E．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以任空消失【解析】能量耗散是能量在转的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能可以自发全部转为内能，项对；故选B、、D；能量耗散能量既没有减少，也没有消失，故E错．【答案】BD10．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的想气体，B 为真空(如图10­5­2甲)．现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图10­5­2乙)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是( ) 【导号：11200099】甲乙图10­5­2A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀后，气体的压强减小．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分E．自由膨胀过程中，气体不做功【解析】气体向真空膨胀，不对外做功，在充满整个容器过程中也没有热交换，根据热力第一定律知内能不变，温度不变，正确；气体膨胀后体积增大，温度不变，根据想气体状态方程可知气体压强减小，B正确；自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转的过程，但其逆过程却不能自动地进行，A、D错误；自由膨胀过程中由于不受阻力，因此气体不做功，E对．【答案】BE11．设计在风力资丰富的甘肃河西走廊西端的玉门建一个大型风力发电场，其单机的额定功率为600 W通过实验测得风力发电机的功率与风速的关系曲线如图10­6­2所示．从图示资料可知：当平均风速大于______/时就可以发电，当平均风速达到______/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 /，则一台风力发电机的年发电量约为______W·【导号：11200100】图10­6­2【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 /时，就有电功率输出，就能发电．再由图线可知，在风速达到14 /时，电功率稳定，所以此时达到额定功率．风速v＝12 /时，对应电功率为530 W，应用W＝P公式，将据代入求解整可得W＝464×106W·【答案】 2 14 464×10612．能问题是当前热门话题，传统的能——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带污染，寻找新的、无污染的能是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例．如图10­6­3表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲．潮落至最低点时放水发电，如图乙．待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙．设海湾面积为50×1072，高潮与低潮间高度差为30 ，则一天内流水的平均功率为____MW图10­6­3【解析】潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转为电能．每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为g＝ρSg＝10×103×50×107×3×10 N ＝15×1012 N，其重心高度变为′＝15一天内海水两进两出，故水流功率为P＝4g′＝4×15×1012×1524×3 600W＝10×108 W＝100 MW【答案】100。

章末检测试卷(第十章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)1．(多选)在下列现象中是通过做功使物体内能改变的是()A．用打气筒给自行车打气时，筒壁温度升高B．在阳光照射下，水的温度升高C．铁锤锤打铁块，使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉一些答案AC2．(多选)(2019·衡阳市第八中学月考)下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热答案BCD解析第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，故A错误；绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q＞0，即内能增加，故B正确；一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少，由于气体的体积增大，所以密度一定减小，故C正确；对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大，气体对外做功，而温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，故D正确．3．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图1所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()图1A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小答案 A解析气体膨胀对外做正功，而缸内气体与外界无热交换，由热力学第一定律知，其内能一定减小，温度降低，故分子的平均动能减小，A正确，B、C、D错误．4.如图2所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前()图2A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增大，压强变大答案 D解析管体积不变，则气体体积不变，外界没有对管内气体做功，管内气体也没有对外界做功，A、B项错误；绳子与管壁摩擦生热，使管内气体温度升高，内能增大，根据理想气体状态方程，可知温度升高，体积不变时，气体压强增大，故C项错误，D项正确．5．(多选)煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法正确的是()A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用答案ACD解析煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确．6．一木块沿斜面向下滑，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，它的内能将增大B．若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大C．若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变D．若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大答案 D解析斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；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，由能量守恒定律知它的内能将增大，故D正确．7．一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′.如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则()A．W1＞W2，Q1＜Q2，ΔU1＞ΔU2B．W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2C．W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＞ΔU2D．W1＝W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2答案 B解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由pVT为恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，则气体膨胀对外做功，并从外界吸收热量，即ΔU1＝－W1＋Q＞0，故Q1＞W1.若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量，即ΔU2＝－W2＋Q2＝0，故Q2＝W2，且ΔU1＞ΔU2.由于气体对外做功的过程中，体积膨胀，通过温度不变的方式，由pVT为恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时的压强要小，故W1＞W2，Q1＞Q2，选项B正确．8．根据热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．为了节约能源，可将汽车行驶中散失的内能全部收集起来，再作为汽车运动的能源B．电冰箱制冷是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子在永不停息地做无规则运动D．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行答案 D解析热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是有方向的，故汽车行驶中散失的内能不可能再全部收集起来作为汽车运动的能源，故A错误；电冰箱制冷并不是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界，而是要耗电，故B错误；布朗运动是悬浮的固体小颗粒的无规则运动，故C错误；热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是有方向的，故满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行，故D正确．9．如图3所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是()图3A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案 D解析形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、C错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D正确．10．(多选)(2019·武汉市模拟)我国航天员漫步太空已成为现实．飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图4所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K.指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B 中，最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体，则()图4A．气体体积膨胀，对外做功B．气体分子势能减小，内能增加C．气体体积变大，温度不变D．B中气体不可能自发地全部退回到A中答案CD解析当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，但对外不做功，故A错误；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，B错误，C正确；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故D正确．11．(多选)如图5所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左、右两边气体温度相等．现给电热丝提供一较弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()图5A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左、右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量答案BC解析当电热丝通电后，右边气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，根据热力学第一定律，左边气体内能增加，气体的温度升高，压强增大，选项B、C正确，A错误；右边气体内能的增加量为电热丝放出的热量减去对左边的气体所做的功，选项D错误．12．(多选)如图6所示，一导热性能良好的金属汽缸放置在水平面上，汽缸内封闭了一定质量的理想气体，现缓慢地在活塞上堆放一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，在此过程中()图6A．气体的内能增大B．气体吸热C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积的分子数增多D．若汽缸和活塞换成绝热材料，汽缸内气体分子平均动能增大答案CD解析 金属汽缸导热性能良好，由于热交换，汽缸内封闭气体温度与环境温度相同，在活塞上堆放一定质量的沙土时气体等温压缩，温度不变，气体的内能不变，故A 错误；气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体要向外放出热量，故B 错误；汽缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则汽缸内气体分子密度增大，单位时间内撞击汽缸壁单位面积的分子数增多，故C 正确；若汽缸和活塞换成绝热材料，气体不吸热也不放热，气体体积减小，对气体做功，由热力学第一定律可以知道，气体内能增大，气体温度升高，汽缸内气体分子平均动能增大，故D 正确．二、非选择题(本题共6小题，共52分)13．(6分)在将空气(可看成理想气体)压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ 的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ 的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ ，空气__________(填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ.答案 5(2分) 放出(2分) 29(2分)解析 理想气体的内能仅与温度有关，故将空气压缩装入气瓶的过程中并不改变空气的内能，只有潜入海底过程才改变内能，所以两个过程中，空气的内能共减小5 kJ ，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，知Q ＝－29 kJ ，故空气放出的总热量为29 kJ.14.(6分)如图7所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m 、面积为S 的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T 0，活塞底面与容器底面平行，距离为h .已知大气压强为p 0，重力加速度为g .图7(1)容器内气体压强为________；(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移h 2时气体温度为________；此过程中容器内气体________(选填“吸热”或“放热”)．答案 (1)p 0＋mg cos θS (2分) (2)T 02(2分) 放热(2分) 解析 (1)对活塞受力分析如图所示，根据力的平衡条件有pS ＝p 0S ＋mg cos θ，解得p ＝p 0＋mg cos θS.(2)根据题意，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得hS T 0＝h 2S T ，解得T ＝T 02.外界对气体做功，W ＞0，气体温度降低，内能减小ΔU ＜0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，Q ＜0，气体放热．15.(9分)如图8所示为一汽缸内封闭的一定质量气体的p －V 图线，当该系统从状态a 沿过程a →c →b 到达状态b 时，有335 J 热量传入系统，系统对外界做功126 J ．求：图8(1)若沿a →d →b 过程，系统对外做功42 J ，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b 沿曲线返回状态a 的过程中，外界对系统做功84 J ，则系统是吸热还是放热？传递的热量是多少？答案 (1)251 J (2)放热 293 J解析 (1)由热力学第一定律可得a →c →b 过程系统增加的内能ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335) J ＝209 J ，(2分)由a →d →b 过程有ΔU ＝W ′＋Q ′(1分)得Q ′＝ΔU －W ′＝[209－(－42)] J ＝251 J ，(1分)为正，即有251 J 的热量传入系统．(1分)(2)由题意知系统由b →a 过程内能的增量ΔU ′＝－ΔU ＝－209 J(1分)根据热力学第一定律有Q ″＝ΔU ′－W ″＝(－209－84) J＝－293 J(2分)负号说明系统放出热量，传递的热量为293 J ．(1分)16．(10分)如图9，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，开始时内部封闭气体的压强为p 0.经过太阳曝晒，气体温度由T 0＝300 K 升至T 1＝350 K.图9(1)求此时气体的压强．(2)保持T 1＝350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p 0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．答案 (1)76p 0 (2)67 吸热 原因见解析 解析 (1)由题意知，气体体积不变，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1(2分) 所以此时气体的压强p 1＝T 1T 0p 0＝350300p 0＝76p 0(2分) (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V 2，由玻意耳定律可得p 1V 0＝p 0V 2(2分)可得V 2＝p 1V 0p 0＝76V 0(1分) 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为ρV 0ρ·76V 0＝67(1分) 因为抽气过程中气体温度不变，故内能不变，而气体的体积膨胀对外做功．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，气体一定从外界吸收热量．(2分)17.(10分)如图10所示，一长为L 、内横截面积为S 的绝热汽缸固定在水平地面上，汽缸内用一质量为M 的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞光滑且不漏气，开始时活塞固定在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为p ，外界大气压为p 0(p ＞p 0)．现释放活塞，测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v .求：图10(1)此过程克服大气压力所做的功．(2)活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？答案 (1)p 0SL 2 (2)减少了12M v 2＋12p 0SL 解析 (1)设大气作用在活塞上的压力为F ，则F ＝p 0S (2分)则此过程大气压力所做的功W ＝－F ·L 2＝－p 0SL 2(2分) 故此过程克服大气压力所做的功为p 0SL 2(2分) (2)设活塞离开缸口时动能为E k ，则E k ＝M v 22(1分) 根据能量守恒定律得：缸内气体内能改变ΔU ＝－M v 22－p 0SL 2(2分) 即内能减少了12M v 2＋12p 0SL .(1分) 18.(11分)某压力锅结构如图11所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．图11(1)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J ，并向外界释放了2 J 的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(2)已知大气压强p 随海拔高度H 的变化满足p ＝p 0(1－αH )，其中常数α>0.结合气体实验定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同． 答案 (1)减少 3 J (2)温度随着海拔高度的增加而降低．解析 (1)根据热力学第一定律：ΔU ＝W ＋Q ，气体对外做功，W ＝－1 J(1分)气体向外放热，热量为负，Q ＝－2 J ．(1分)则有：ΔU ＝W ＋Q ＝－3 J ，负号表示内能减少．(2分)锅内原有气体内能减少，减少了3 J ．(1分)(2)由p ＝p 0(1－αH )(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；锅内气体压强p 1＝p＋mg S ＝p 0(1－αH )＋mg S，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；(4分) 根据查理定律p 1T 1＝p 2T 2＝C 可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．(2分)。

热力学第二定律(建议用时：45分钟)[学业达标]1．第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是( )+A．违背能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E．违背了热力学第二定律【解析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律，故A错．在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体，故B错．机械能可以全部转化为内能，故C错．【答案】ABC2．(2016·临汾高二检测)关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是( ) A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小E．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B、C正确，由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故E项错误．【答案】ADE3．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( )A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置B．热机是将内能全部转化为机械能的装置C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误，由于能量耗散，能源的可利用率降低，D 正确，在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E 正确．【答案】 ABC4．下列说法中不正确的是( )A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1E ．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车和热机的效率达到100%【解析】 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性，开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必有两个热库，可能具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误，D 、E 正确．【答案】 ABC5．(2016·潍坊高二检测)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因的下列说法不正确的是( )A ．这违背了能量守恒定律B ．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C ．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D ．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E ．以上说法均不正确【解析】 机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A 的表述．【答案】 ABE6．下列说法中正确的是( )A ．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B ．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C ．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D ．一切物理过程都不可能自发地进行E ．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．【答案】ACE7．如图10­4­4所示，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( ) 【导学号：11200095】图10­4­4A．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背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C、E.【答案】BCE8．(2016·青岛高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：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；其二：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．第一种表述方式可以用图10­4­5甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．【导学号：11200096】图10­4­5【解析】由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如右图所示．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．【答案】ACD10．(2016·南京高二检测)关于热机和永动机，下列说法中正确的是( )A．效率为100%的热机是不可能制成的B．第二类永动机可以制成C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的E．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的【解析】热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100 %，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．【答案】ACE11．(2016·青岛模拟)有以下说法：A．气体的温度越高，分子的平均动能越大B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的C．对物体做功不可能使物体的温度升高D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图10­4­6所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T图10­4­6F ．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是________．【导学号：11200097】【答案】 ABEG12．(2016·石家庄高二检测)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？为什么？【解析】 不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．【答案】 见解析13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ，每小时耗(柴)油14 kg ，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)【导学号：11200098】【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．发动机每小时做的功W ＝Pt ＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J有用功的能量Q 有＝W ＝2.38×108 J 所以η＝Q 有Q 总＝2.38×108 J 6.02×108 J×100%＝39.5% 发动机的效率是39.5%.【答案】 39.5%。

章末综合检测(第十章)时间:60分钟满分:100分一、选择题(本题共14小题,1～10题为单项选择题,11～14题为多项选择题,每小题4分,共56分．)1．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程( )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2．一个带活塞的汽缸内盛有一定量的气体,若此气体的温度随其内能的增大而升高,则( )A．将热量传给气体,其温度必升高B．压缩气体,其温度必升高C．压缩气体,同时气体向外界放热,其温度必不变D．压缩气体,同时将热量传给气体,其温度必升高3．下列说法正确的是( )A．对某物体做功,必定会使该物体的内能增加B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的C．电流的能不可能全部转化为内能D．热量不可能从低温物体传到高温物体4．在给自行车轮胎打气时,会发现胎内空气温度升高,这是因为( )A．胎内气体压强不断增大,而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时,外界不断地对胎内气体做功5．下列有关焦耳及焦耳实验的说法正确的是( )A．焦耳是法国物理学家,他的主要贡献是焦耳定律及热功当量B．焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替C．焦耳实验的研究对象是容器中的水D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度,实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同,但做功必须相同6．如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分体积相等的气体,A的密度小,B 的密度较大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸收的热量为Q,气体内能增量为ΔU,则( )A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较7．下列关于物体内能变化的说法,正确的是( )A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中,内能一定不变8．如图所示,用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分,甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气,在达到平衡时,它们的温度必相等,若分子势能可忽略,则甲、乙中( )A．气体的压强相等B．气体分子的平均动能相等C．气体的内能相等D．气体分子的平均速率相等9．金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外溢出,待筒内外压强相等时,立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下,经过一段较长的时间后,再次打开开关,这时出现的现象是( )A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气交换,处于动平衡状态,筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换10．在如图所示的柱形容器内封有一定质量的密闭气体,光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上,并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中,密闭气体内能的改变量ΔU、外界对密闭气体所做的功W与物体和活塞的重力势能的变化关系是( )A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋WB．ΔU＝W ,W＝Mgh＋mgΔhC．ΔU＝W,W<Mgh＋mgΔhD．ΔU≠W ,W＝Mgh＋mgΔh11．在下述现象中,没有做功而使物体内能改变的是( )A．电流通过电炉而使温度升高B．在阳光照射下,水的温度升高C．锤打铁块,使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰,室内温度会降低12．我国航天员漫步太空已成为现实,已知飞船在航天员出舱前先要“减压”,在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”,因此将此设施专门做成了飞船的一个舱,叫“气闸舱”,其原理如图所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K.指令舱A中充满气体,气闸舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后,A中的气体进入B中,最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体,则此过程( )A．气体体积膨胀,对外做功B．气体分子势能减少,内能增加C．气体体积变大,温度不变D．B中气体不可能自发地全部退回到A中13．某同学做了如下实验:先把空烧瓶放入冰箱冷冻,取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上,再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球膨胀起来,如图所示,与烧瓶放进热水前相比,放进热水后密闭气体的( )A．内能减小B．分子平均动能增大C．分子对烧瓶底的平均作用力变大D．体积是所有气体分子的体积之和14．如图所示,一定质量的理想气体,从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A,则( )A．A→B过程气体降温B．B→C过程气体内能增加,可能外界对气体做了功C．C→A过程气体放热D．全部过程气体做功为零二、非选择题(本题共4个小题,共44分)15．(8分)如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时被封闭的气体的长度为32 cm,某同学用力向下压缩气体,使封闭气体的长度变为12 cm,该同学对活塞做90 J的功,大气压强为p＝1×105 Pa,活塞的横截面积S＝10 cm2,不计活塞的重力和摩擦,若以适当的速度压缩气体,在此过程中向外散热20 J,求气体内能变化了多少？16．(10分)爆米花酥脆可口、老少皆宜,是许多人喜爱的休闲零食,如图为高压爆米花的装置原理图,玉米在铁质的密闭容器内被加热,封闭气体被加热成高温高压气体,当打开容器盖后,“嘭”的一声气体迅速膨胀,压强急剧减小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃,大气压为p0,已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0.试分析:(1)容器内的气体看做理想气体,求容器内气体的温度．(2)假定在一次打开的过程中,容器内气体膨胀对外界做功15 kJ,并向外释放了20 kJ 的热量,容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？17.(12分)如图所示为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p­ V图象,当该系统从状态a 沿过程a→c→b到达状态b时,有335 J的热量传入系统,系统对外界做功126 J,求:(1)若沿a→d→b过程,系统对外做功42 J,则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时,外界对系统做功84 J,问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？18．(14分)如图所示,长为50 cm、内壁光滑的汽缸固定在水平面上,汽缸内用横截面积为100 cm2的活塞封闭有压强为1.0×105 Pa、温度为27 ℃的理想气体,开始时活塞位于距左侧缸底30 cm处．现对封闭的理想气体加热,使活塞缓慢向右移动．(已知大气压强为1.0×105 Pa)(1)试计算当温度升高到327 ℃时,缸内封闭气体的压强．(2)若在此过程中封闭气体共吸收了700 J的热量,试计算气体增加的内能．章末综合检测(第十章)1．解析: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．选项D正确．答案:D2．解析:由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知,当压缩气体,同时将热量传给气体,其内能增加,温度必升高,D正确；若压缩气体的同时向外界放热,内能增加或减少的情况无法确定,温度变化也无法确定,C错误；而A、B只是考虑了或W或Q的一个方面而忽略了另一方面,故不正确．答案:D3．解析:由ΔU＝W＋Q可知,A错误；第二类永动机违背了热力学第二定律,所以制造不出来,B正确；电流通过纯电阻电路可使电能全部转化为内能,C错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体,D错误．答案:B4．解析:给自行车轮胎打气,人对胎内气体做功,气体内能增加,所以温度升高．答案:D11。

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．下列关于物体内能变化的说法，正确的是()A．肯定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B．肯定质量的气体在体积膨胀过程中内能肯定增加C．肯定质量的物体在热膨胀过程中内能不肯定增加D．肯定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能肯定不变答案 C解析晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误；肯定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但肯定对外做功，由ΔU＝Q＋W 不能确定ΔU，故B错误；物体热膨胀肯定是吸取了热量，对外做功不肯定小于吸取的热量，内能不肯定增加，C正确；物体体积不变，温度可能转变，内能随之变化，D错误．2．电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是() A．打开冰箱门让压缩机始终工作，可使室内温度渐渐降低B．在电冰箱的内管道中，制冷剂快速膨胀并吸取热量C．在电冰箱的外管道中，制冷剂被猛烈压缩放出热量D．电冰箱的工作原理违反了热力学其次定律答案BC解析电冰箱工作过程中，消耗电能的同时部分电能转化为内能，故室内温度不行能降低，选项A错误；制冷剂在内管道膨胀吸热，在外管道被压缩放热，选项B、C正确；电冰箱的工作原理并不违反热力学其次定律，选项D错误．3．带有活塞的汽缸内封闭肯定量的抱负气体．气体开头处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c.b，c状态温度相同，如图1所示．设气体在状态b和状态c 的压强分别为p b和p c，在过程ab和ac中吸取的热量分别为Q ab和Q ac，则()图1A．p b>p c，Q ab>Q ac B．p b>p c，Q ab<Q acC．p b<p c，Q ab>Q ac D．p b<p c，Q ab<Q ac答案 C解析由V＝Kp T可知V-T图线的斜率越大，压强p越小，故p b<p c.由热力学第肯定律有：Q＝ΔU－W，因T b＝T c，所以ΔU ab＝ΔU ac，而W ab>W ac，故Q ab>Q ac.综上C正确．4．下列过程中，可能实现的是()A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度上升D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来答案BC5．关于肯定量的气体，下列叙述正确的是()A．气体吸取的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能肯定削减C．气体从外界吸取热量，其内能肯定增加D．外界对气体做功，气体内能可能削减答案AD解析依据热力学其次定律：不行能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．即气体吸取热量在引起了其他变化的状况下，可以完全转化为功，A对；肯定量气体的内能的影响因素有体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化状况未知，故内能不肯定削减，B错；内能可以通过做功和热传递转变，气体从外界吸取热量，由于对外做功状况未知，故内能不肯定增加，C错；同理外界对气体做功，由于热传递状况未知，故气体内能有可能削减，D对．6．如图2所示，汽缸内盛有肯定质量的抱负气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知抱负气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()图2A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学其次定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学其次定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学其次定律D．以上三种说法都不对答案 C解析气体等温膨胀并通过杆对外做功，由于气体等温，所以内能不变，对外做功，则要吸取热量，即气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学其次定律，由于此过程产生了其他影响，所以没有违反热力学其次定律．7．景颇族的祖先创造的点火器如图3所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()图3A．气体温度上升，压强不变B．气体温度上升，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能削减答案 B解析对封闭气体，猛推压缩过程中，外界对气体做正功，时间极短，热传递不计，即Q ＝0，由ΔU＝W＋Q可知内能增大，C、D均错误；因气体内能等于全部分子动能与分子势能之和，其中分子势能不变或减小，所以分子平均动能增加，温度上升，再由气体状态方程pVT＝常量可知，气体压强变大，故A错误、B正确．8．在光滑水平面上运动的物体，受到一个与速度同方向的推力，物体的温度与环境温度相同，在这个过程中，以物体为争辩对象，则()A．与热传递等效的功是正功，物体的内能增加B．与热传递等效的功是零，内能不变C．动能定理中的功是正功，动能增加D．动能定理中的功是零，动能不变答案BC解析依据动能定理，推力对物体做正功，物体动能增加；没有力做功实现其他形式能和内能的转化，物体的内能不变．9．如图4所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针渐渐向容器内打气，使容器内的压强增大到肯定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图4A．温度计示数变大，试验表明气体对外界做功，内能削减B．温度计示数变大，试验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，试验表明气体对外界做功，内能削减D．温度计示数变小，试验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<0.由于没时间进行热交换，由ΔU＝W 可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确．10．如图5所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有肯定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽视不计．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E p(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()图5A．E p全部转换为气体的内能B．E p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．E p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．E p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答案 D解析以活塞为争辩对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必需高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度上升，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍旧具有一部分弹性势能，D正确．二、填空题(每小题5分，共10分)11．质量肯定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成抱负气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图6所示．单位时间所吸取的热量可看作不变．(1)以下说法正确的是______．图6A．在区间Ⅱ，物质的内能不变B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度上升______(变快、变慢或快慢不变)请说明理由．答案(1)BCD(2)变快，理由见解析解析依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W ，抱负气体的状态方程pVT＝C可知，在吸取相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU＝Q－|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度上升变快．12．如图7所示，依据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能转变状况和引起转变的物理过程：图7(1)工作物质的内能________，是________的过程；(2)工作物质的内能________，是________的过程；(3)工作物质的内能________，是________的过程．答案(1)增加做功(2)削减放热(3)增加吸热解析(1)压缩气体，对气体做功，内能增加；(2)气体液化要放出热量，内能削减；(3)工作物质的汽化过程，需吸取热量，内能增加．三、计算题(共4小题，共40分)13．(8分)在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g，求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸取的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.答案(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J解析(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功．W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10－6J＝169.7 J.(2)气体吸热Q＝ML＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J.(3)依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q＝2 263.8 J＋(－169.7)J＝2 094.1 J.14．(10分)如图8所示，p -V图中肯定质量的抱负气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸取热量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，求此过程中气体吸取或放出的热量是多少．图8答案放出320 J的热量解析肯定质量的抱负气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸取的热量Q1大于气体膨胀对外界做的功W1，气体内能增加，由热力学第肯定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300)J＝120 J.气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将削减120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200 J的功，因而气体必需向外界放热，Q2＝ΔU－W2＝(－120)J－200 J＝－320 J.即此过程中气体放出的热量是320 J.图915．(10分)如图9所示，为一汽缸内封闭的肯定质量的气体的p-V图线，当该系统从状态a 沿过程a→c→b到达状态b时，有热量335 J传入系统，系统对外界做功126 J．求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，则系统是吸热还是放热？热量传递是多少？答案(1)251 J(2)放热293 J解析(1)由热力学第肯定律可得a→c→b过程系统增加的内能ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J ＝209 J，由a→d→b过程有ΔU＝W′＋Q′得Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251 J，为正，即有251 J的热量传入系统．(2)由题意知系统由b→a过程内能的增量ΔU′＝－ΔU＝－209 J依据热力第肯定律有Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293 J负号说明系统放出热量，热量传递为293 J16．(12分)某压力锅结构如图10所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到肯定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．图10(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为N A，写出锅内气体分子数的估算表达式．(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J ，并向外界释放了2 J 的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(3)已知大气压强p 随海拔高度H 的变化满足p ＝p 0(1－αH )，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．答案 (1)n ＝V ′V N A (2)削减了3 J (3)温度随着海拔高度的增加而降低．解析 (1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，设锅内气体分子数为n ，则：n ＝V ′V N A .(2)依据热力学第肯定律：ΔU ＝W ＋Q ，气体对外做功，功为负，W ＝－1 J ；向外放热，热量为负，Q ＝－2 J.则有：ΔU ＝W ＋Q ＝－3 J ，负号表示内能削减． 锅内气体内能削减，削减了3 J.(3)由p ＝p 0(1－αH )(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；由p 1＝p ＋mg S ＝p 0(1＋αH )＋mgS ，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小； 依据查理定律p 1T 1＝p 2T 2可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．。

[阶段质量检测四](时间：60分钟；满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．如图所示的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)，水银柱上升至如图所示位置停止，假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法中正确的是()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，故内能增量相同解析：选B外界大气压力对水银做功，使水银进入管内，两装置将同样多的水银压入管中，故大气压力做功是相同的，这些功一部分增加了水银的重力势能，另一部分增加了水银的内能。

由于A中水银重心高，增加的重力势能大，故A中水银的内能增量小，故B正确。

2．在以下事例中，通过热传递的方式来改变物体内能的是()A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高B．冰在火炉加热下融化成水C．点燃的爆竹在空中爆炸D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热解析：选B改变内能的方式有两种：做功和热传递。

热传递指内能的转移，冰在火炉加热下融化成水，是内能的转移，B正确；两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，A错误；点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为内能和机械能，C错误；车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，D错误。

3.如图所示，在实验室某同学用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内(活塞与汽缸之间的摩擦忽略不计)。

用滴管将水缓慢滴注在活塞上，在此过程中，设外界环境温度不变，则有()A ．气体对外界做功，气体内能减小B ．外界对气体做功，气体内能增加C ．外界对气体做功，气体内能不变D ．气体从外界吸热，气体内能不变解析：选C 因为汽缸和活塞的导热性能良好，且过程进行缓慢，故气体的温度与外界相同，所以气体内能不变，A 、B 错误；气体不断被压缩，体积减小，故外界对气体做功，由ΔU ＝W ＋Q 可知气体放热，C 正确，D 错误。

人教版高中物理选修3-3 第十章《热力学定律》检测题（包含答案）热力学定律》检测题一、单选题1．关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）A ．相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大B ．给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的C ．用显微镜观察布朗运动，观察到的是液体分子的无规则运动D ．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大 2．将一小球从地面上以 6m/s 的初速度竖直向上抛出， 小球每次与水平地面碰撞过程中的动能 损失均为碰前动能的 n 倍，小球抛出后运动的 v －t 图象如图所示。

已知小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定，重力加速度大小为 10m/s 2，则 n 的值为 3．下列说法正确的是 （ ）A ．分子的热运动就是布朗运动B ．气体的温度越高，每个气体分子的动能越大C ．物体的速度越大，内部分子的热运动越激烈D ．热力学温标的最低温度为 0K ，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一4．下列有关热现象的叙述中，不正确的是A ．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程B ．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功C ．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第—定律D ．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其他变化 5．关于分子动理论，下列说法正确的是A ．液体分子的无规则运动称为布朗运动B ．6C ．9D ．A 5 6B．扩散现象说明物质分子在永不停息地做无规则运动C ．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力D ．两个分子距离减小时，分子间的引力减小，斥力增大 6．下列说法正确的是 A ．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B ．气体温度不变，运动速度越大，其内能越大C ．温度降低物体内每个分子动能一定减小D ．用活塞压缩气缸里空气，对空气做功 4.5 ×105J ，空气内能增加了 3.5 ×105J ，则空气向外 界放出热量 1×105J7．下列说法正确的是A ．物体温度升高，每个分子的动能都增加B ．物体温度升高，分子的平均动能增加C ．物体从外界吸收热量，物体的内能一定增加D ．外界对物体做功，物体的内能一定增加Ep 与分子间间距 r 的关系曲线，下列说法正确的是 （ ）B ．液态油酸分子间的平均距离为 r 1C ．液体表面处分子间平均距离比 r 2 略大D ．处于熔点的晶体熔化吸热过程中，分子间的平均距离 r 会增大9．下列说法正确的是A ．物体温度升高，分子的平均动能增加B ．物体温度升高，每个分子的动能都增加C ．物体从外界吸收热量，物体的内能一定增加D ．外界对物体做功，物体的内能一定增加 10．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（ ）A ．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加B ．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和 理想气体的分子间平均距离为r 2 A人教版高中物理选修 3-3 第十章《热力学定律》检测题（包含答案）C ．一定量100℃的水变成 100℃的水蒸气，其分子平均动能增加D ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力11．如图所示，甲分子固定在坐标原点 O ，乙分子位于 x 轴上. 两分子之间的相互作用力的合 力 F 与两分子间距离 x 的关系如图中曲线所示， F>0表现为斥力， F<0 表现为引力，d 为 x 轴上四个特定的位置 .现把乙分子从 a 处由静止释放，则（a 到 c 做加速运动，经过 c 点时速度最小12．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态 B 、C 和 D 后再回到状态 A 。

学业分层测评(十四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中不正确的是()A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负E．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正【解析】根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知选项C、E正确，故选A、B、D.【答案】ABD2．(2016·大连高二检测)如图10-3-4所示，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，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是()图10-3-4A．从外界吸热B．向外界放热C．分子势能不变D．内能减小E．内能不变【解析】水温恒定，即空气分子平均动能不变；不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变．筒内空气体积减小，说明外界对空气做功，根据热力学第一定律知空气放出热量．正确选项为B、C、E.【答案】BCE3．—物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是()A．机械能守恒B．总能量守恒C．机械能和内能增加D．机械能减少，内能增加E．摩擦力对物体做负功【解析】物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少．由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变，B、D、E 正确．【答案】BDE4．如图10-3-5是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对汽缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，汽缸内气体的下列说法不正确的是()图10-3-5A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 JE．气体分子对器壁的压强增大【解析】对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，且体积减小，选项AE正确，故选B、C、D.【答案】BCD5.(2016·上海检测)景颇族的祖先发明的点火器如图10-3-6所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是()图10-3-6A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少E．外界对气体做正功，气体内能增加【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B、E选项正确，其他选项都错．【答案】ACD6．(2016·济南高二检测)如图10-3-7所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中的下列说法中正确的是()【导学号：11200091】图10-3-7A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能可能不变C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加E．气体压强减小，温度可能不变【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变，但压强减小．【答案】ABE7．关于物体内能的变化，以下说法中不正确的是()A．物体吸收热量，内能—定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变E．物体放出热量，外界对物体做功，内能可能不变．【解析】根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)，物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关．物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，B错，若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，C正确；同理，E正确．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，故D错．【答案】ABD8．(2016·青岛高二检测)一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？【导学号：11200091】【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J．即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J[能力提升]9．关于一定量的气体，下列叙述不正确的是()A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减小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，气体的内能一定增加E．外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，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，内能不会减少，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；若外界对气体做功的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，则气体内能不但未增加反而减少，所以D错误，E正确，故选B、C、D.【答案】BCD10．(2016·沈阳模拟)如图10-3-8所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是( )图10-3-8A ．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B ．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C ．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加D ．电流对气体做的功一定大于气体对外做功E ．电流对气体做的功一定等于气体对外做的功【解析】 由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由pVT 为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B 错，D 项正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A 对．【答案】 ACD11．风沿水平方向以速度v 垂直吹向一直径为d 的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到h 的高度，效率为80%，求单位时间内最多可提升的水的质量m .【导学号：11200093】【解析】 设在t 时间内吹在风车上的空气的质量为m 0，则m 0＝14πd 2·v t ·ρ 风的动能E k ＝12m 0v 2＝18πd 2v 3tρ根据题意：18πd2v3tρ×50%×80%＝mgh，则mt＝πd2ρv320gh.【答案】πd2ρv3 20gh12．(2016·长春高二检测)如图10-3-9所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105 Pa，不计活塞重力．问：图10-3-9(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 cm2) 【导学号：11200094】【解析】(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l0＝22 cm l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得：p0V0＝pV，解得：p＝1.1×106 Pa.(2)大气压力对活塞做功：W1＝p0S(l0－l)＝2 J人做功W2＝100 J，由热力学第一定律：ΔU＝W1＋W2＋Q，将Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J.【答案】(1)1.1×106 Pa(2)82 J第4节相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节广义相对论点滴1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．4．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．5．广义相对论的几个结论：(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．(2)引力场使光波发生________．(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正确7．以下说法中错误的是( )A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？2．一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．知识点二相对论质量3．人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？4．一观察者测出电子质量为2m0，求电子的速度是多少？(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5．一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？6．一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理7．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．8．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．方法技巧练巧用ΔE＝Δmc2求质量的变化量9．现在有一个静止的电子，被电压为107 V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3.0×108 m/s)10．已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为 3.8×1026 J，则可算出( )A．太阳的质量约为4.2×106 tB．太阳的质量约为8.4×106 tC．太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD．太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是( )A．它们之间没有任何联系B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2．下面的说法中正确的是( )A．在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的B．真空中的光速是速度的极限C．空间和时间与物质的运动状态有关D．牛顿力学是相对论力学在v≪c时的特例3．根据爱因斯坦的质能方程，可以说明( )A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大4．下列说法中，正确的是( )A ．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B ．强引力作用可使光谱线向红端偏移C ．引力场越强的位置，时间进程越慢D ．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6．在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )A ．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B ．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的7．下列说法中正确的是( )A ．物质的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108 m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 m/s 跟随A 飞行．求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度；(2)B 上的乘客看到A 的相对速度．9．一物体静止时质量为m ，当分别以v 1＝7.8 km/s 和v 2＝0.8c 的速度飞行时，质量分别是多少？10．你能否根据质能方程推导动能的表达式E k ＝12mv 2?11．广义相对论得出了哪些重要的结论？第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节 广义相对论点滴课前预习练1．v ＝u ＋v′1＋uv′c 2 2．E ＝mc 2 越大 越多 正比 ΔE ＝Δmc 23．m ＝m 01－v 2c2 4．(1)一样的5．(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波6．B [由相对论速度变换公式可知B 正确．]7．CD [由引力红移可知C 、D 错误．]课堂探究练1．在地面的观察者看来，光速是c 不是v ＋c. 解析 由相对论速度变换公式u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，求得光对地速度u ＝v ＋c 1＋vc c2＝c v ＋c v ＋c ＝c. 点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目，会导致错误结论．在物体的运动速度与光速可比拟时，要用相对论速度变换公式进行计算．2．0.817c解析 已知v ＝0.05c ，u x ′＝0.8c.由相对论速度叠加公式得u x ＝u x ′＋v 1＋u x ′v c2＝(u x ′＋v)c 2c 2＋u x ′v u x ＝(0.8c ＋0.05c)c 2c 2＋0.8c×0.05c≈0.817c. 点评 对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式．3．1.000 000 000 35解析 c ＝3×108 m/s ，v c ＝8×1033×108，v 2c 2≈7.1×10－10. 由m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，得 m m 0＝1.000 000 000 35. 点评 根据m ＝m 01－(v c)2直接计算m m 0不需先算m. 4．0.866c 解析 m ＝2m 0，代入公式m ＝m 01－(v c )2，可得2m 0＝m 01－(v c )2，解得v ＝32c ＝0.866c. 点评 在v c 时，可以认为质量是不变的，但当v 接近光速时，m 的变化一定要考虑．5．总能量E 中已经计入了物体的动能．解析 总能量E ＝E 0＋Ek ，E 0为静质能，实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等．E 0＝m 0c 2，Ek 为动能，Ek ＝m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1－v 2c2 －1，E ＝E 0＋Ek ＝mc 2. 点评 有人根据E ＝mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解，事实上质量决不会变成能量，能量也决不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统因接受而增加能量时，其质量也相应增加．对一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．6．2.69×10－30 kg 0.94c解析 Ek ＝eU ＝(1.6×10－19×106) J ＝1.6×10－13 J对高速运动的电子，由Ek ＝mc 2－m 0c 2得m ＝Ek c ＋m 0＝1.6×10－13(3×10)kg ＋9.1×10－31 kg ≈2.69×10－30 kg. 由m ＝m 01－v 2c2得，v ＝c 1－m 20m 2＝2.82×108 m·s －1≈0.94c 点评 当v c 时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据Ek ＝12mv 2来计算．但当v 接近光速时，其动能由Ek ＝mc 2－m 0c 2来计算．7．见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场，从而使物理规律在非惯性系中也成立．解析 由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价．当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g ＝9.8 m/s 2，与在地球引力场中做自由落体运动相同．9．1.78×10－29 kg 1.871×10－29 kg解析 由动能定理，加速后电子增加的动能ΔEk ＝eU ＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J由ΔE ＝Δmc 2得电子增加的质量Δm ＝ΔEk c 2＝1.6×10－12(3×108)2kg≈1.78×10－29 kg ，此时电子的质量m ＝m 0＋Δm ＝1.871×10－29 kg方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE ＝Δmc 2，即当物体的能量增加时，物体对应的质量也增大；当物体的能量减少时，物体对应的质量也减小．10．C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4.2×109 kg ＝4.2×106 t ，故C 正确．]课后巩固练1．D [狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决．]2．ABCD3．ABD [据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误；由质能关系知，D 正确．]4．ABCD [由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A 、D 是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B 、C 正确．]5．BCD6．AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确．]7．ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确．]8．(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s解析 (1)A 上的乘客看地以－2.5×108 m/s 向后．B 在地面看以2.0×108 m/s 向前，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u′＋v 1＋u′·v c 2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232×108 m/s≈－1.125×108 m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108 m/s.9．见解析解析 速度为7.8 km/s 时，质量为m 1＝m 01－(v c )2＝m 01－(7.8×1033×108)2≈m 0＝m 速度为0.8c 时，质量设为m 2，有m 2＝m 01－(0.8)2＝m 00.6＝53m 0＝53m.解析 质能方程E ＝mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek 即Ek ＝E －E 0又因为E ＝mc 2＝m 01－(v c)2c 2，E 0＝m 0c 2 所以Ek ＝m 0c 2[11－(v c )2－1]当v 很小时，即v c 1时，根据数学公式有[1－(v c )2]－12≈1＋12(v c )2 所以Ek ＝E －E 0≈12m 0v 2 11．广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线弯曲．时空几乎在每一点都是弯曲的．只有在没有质量的情况下，时空才没有弯曲，如质量越大，时空弯曲的程度也越大．在引力场存在的条件下，光线是沿弯曲的路径传播的．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如在强引力的星球附近，时钟要走得慢些．按照广义相对论光在强引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，出现引力红移现象．。