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1、.第十章热力学定律(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。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，内能减小解析：选A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
2、，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。2下列说法中正确的是()A物体吸热后温度一定升高B物体温度升高，内能一定增加C0 的冰融化为0 的水的过程中内能不变D100 的水变为100 的水汽的过程中内能增大解析：选D物体吸收热量温度不一定升高，A错误；物体温度升高，分子平均动能增大，若分子势能减小，物体的内能可能减小或不变，B错误；0 的冰融化成0 的水的过程中吸热，内能增加，C错误；100 的水变成100 的水汽过程中吸热，内能增大，D正确。3给旱区送水的消防车停于水平面，在缓慢放水的过程中，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
3、界吸热B对外界做负功C分子平均动能减少 D内能增加解析：选A把车胎内气体看作理想气体，由气体状态方程C可知，在T不变的情况下，若p减小，则V增大，故气体对外做功，B错。温度不变，理想气体分子的平均动能不变、内能不变，C、D错。结合热力学第一定律UWQ，由于W为负值，Q0即从外界吸热，故A正确。4.如图2所示， 一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程AB、等容过程BC、等温过程CA又回到了状态A，则()图2AAB过程气体降温BBC过程气体内能增加，可能外界对气体做了功CCA过程气体吸热D全部过程气体做功为零解析：选AAB过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，A正
4、确；BC过程气体等容升压，由恒量可知，气体温度升高，其对应的内能增加，因气体体积不变，做功W0，B错误；CA过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，C错误；AB过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积，BC过程气体不做功，CA过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程外界对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，D错误。5下列说法中正确的是()A任何物体的内能就是组成该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
5、都能自发进行解析：选C内能的改变有两种方式：做功是不同形式的能间的转化，热传递是同种能间的转移，故C项正确。内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能之和，故A项错。由热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，且一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，故B、D均错。6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，气体内能可能减少解析：选AD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
6、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。7下列关于熵的说法中正确的是()A熵是物体内分子运动无序程度的量度B在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减小的方向进行C热力学第二定律的微观实质是熵的增加，因此热力学第二定律又叫熵增加原理D熵值越大，代表系统内分子运动越无序解析：选ACD热力学第二定律表明，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的。例如，功转变为热是机械能向内能转化。8夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车
7、胎极易爆裂。关于这一现象有以下描述(暴晒过程中内胎容积几乎不变)，正确的是()A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加D在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少解析：选BCD车胎爆裂前，气温升高，内能增加，分子热运动加剧，气体压强增大，从而车胎爆裂，对外做功，内能减少，故B、C、D正确，A错。二、计算题(共3小题，共52分)9. (14分)如图3所示为一汽缸内封闭的一定质量的气体的pV图线，当该系统从状态a沿过程acb到达状态b时，有热量335 J传入系统，系统对外界做功1
8、26 J，求：图3(1)若沿adb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，系统是吸热还是放热？热量传递是多少？解析：(1)UWQ(126335) J209 J。UWQ，QUW209(42) J251 J。(2)由ab，U209 J。从ba，UU209 J。UWQ84 JQ，Q(20984) J293 J，负号说明系统放出热量。答案：(1)251 J(2)放热293 J10. (18分)风能是一种环保型能源。我国风能储量很大、分布面广，新疆维吾尔自治区拥有得天独厚的风能资源。新疆拥有达坂城、小草湖、塔城老风口、额尔齐斯河
9、谷、罗布泊等九大风区，可开发利用的风区总面积为15万平方千米，可装机容量总计在8 000万千瓦以上。目前我国风力发电总装机容量已达2 640 MW。据勘测我国的风力资源至少有2.53105 MW，所以风力发电是很有前途的一种能源。如图4所示，风力发电是将风的动能转化为电能。图4已知物体的动能与质量、速度的关系式为Ekmv2。设空气的密度为，水平风速为v，风力发电机每个叶片长为L，设通过叶片旋转所围成的圆面积内的所有风能转化为电能的效率为。求：(1)该风力发电机的发电功率P的数学表达式。(2)若某地平均风速v10 m/s，所有风力发电机的叶片长L4 m，空气密度1.3 kg/m3，效率25%，每
10、天平均发电20 h，则每天能获得多少电能？解析：(1)叶片旋转所形成的圆面积为SL2，t秒内流过该圆面积的风柱体的体积VSvtL2vt，风柱体的动能Ekmv2L2v3t，转化成的电能EEkL2v3t，发出的电功率PL2v3。(2)将已知数据代入可求得每天获得的电能EPt25%1.33.1442103203 600 J5.88108 J。答案：(1)PL2v3(2)5.88108 J11(20分)如图5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。其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。图5(1)该循环过程中，下
11、列说法正确的是_。AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是_(选填“AB”“BC”“CD”或“DA”)。若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量，在CD过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_kJ。(3)若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为10 L，在B状态时压强为A状态时的。求气体在B状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留一位有效数字)解析：(1)A
12、B过程中，气体温度不变，内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，选项A错误；BC过程中，气体对外界做功，气体内能减少，温度降低，分子平均动能减小，选项B错误；CD过程中，气体温度不变，分子运动的剧烈程度不变，体积减小，单位体积内的分子个数增加，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；DA过程中，外界对气体做功，气体内能增大，温度升高，气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误。(2)AB、CD都是等温过程，内能不变，BC为绝热膨胀，Q0，由热力学第一定律UW0，内能减小，DA为绝热压缩，同理内能增加，故选“BC”。由热力学第一定律：WQ1Q2UWUQ1Q2063 kJ(38 kJ)25 kJ即气体完成一次循环对外做功25 kJ。(3)AB为等温过程，由玻意耳定律：pAVApBVB又pBpA故VBVA10103 m31.5102 m3则B状态时单位体积内的分子数为：n41025 个/m3。答案：(1)C(2)BC25(3)41025个/m3.
