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1、章末验收评估(五)热力学定律(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，多选题全选对得6分，选不全得3分，错选不得分。)1(福建高考)关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是()A一定量气体吸收热量，其内能一定增大B不可能使热量由低温物体传递到高温物体C若两分子间距离增大，分子势能一定增大D若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大2(多选)(新课标全国卷改编)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
2、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3下列说法正确的是()A冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律B空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等C自发地热传导是不可逆的D不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为违背热力学第一定律4关于永动机不能制成的原因，下列说法正确的是()A第一类永动机违反了热力学第二定律B第二类永动机违反了能量守恒定律C第一类永动机不能制成，说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D第二类永动机不能制成，说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性5(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插
3、在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确说法是()图1A这一实验过程不违反热力学第二定律B在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能6下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律()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化成机械能C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电冰箱不通电即可把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体7机械能向热能的
4、转化，属于从有序向无序的转化，会导致()A熵增大，机械能可以全部转化为内能B熵减小，机械能可以全部转化为内能C熵增大，机械能只能部分转化为内能D熵减小，机械能只能部分转化为内能8如图2所示，活塞将气缸分成两个气室，气缸壁、活塞、拉杆是绝热的，且都不漏气，UA和UB分别表示A、B气室中气体的内能。则将拉杆向外拉动的过程中()图2AUA不变，UB变小BUA增大，UB不变CUA增大，UB变小 DUA不变，UB增大二、非选择题(共4小题，共52分。将答案填在题中横线上或按要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(10分)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不
5、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_(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_ kJ。10(10分)如图3所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞距缸口的距离h0.2 m，活塞横截面积S10 cm2，封闭气体的压强p5104 Pa。现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸收了Q60 J的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦不计，则在此过程中气体的内能增加了多少？图31
6、1(14分)(山东高考)如图4所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l120 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高。现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h10 cm。(环境温度不变，大气压强p075 cmHg)图4(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。(2)此过程中左管内的气体对外界_(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将_(填“吸热”或“放热”)。12(18分)(江苏高考)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
7、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
8、阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留一位有效数字)答案1选D根据热力学第一定律，气体内能变化与做功和热传递有关，选项A错误。根据热力学第二定律可知热量不可自发的由低温物体传到高温物体，但热量还是可以通过外界的方法由低温物体传到高温物体，选项B错误。分子内能与分子间的距离有关，当rr0时，分子间距离越大，分子势能越大，rr0时，分子间距离越大，分子势能减小，选项C错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化，距离减小，引力和斥力都要增大，选项D正确。2选AB本题考查气体的特性、热力学第一定律及其相关知识点，意在考查考生对相关知识的掌握情况。由于气体分子之间的作用力很小，
9、气体分子可以自由运动，所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，选项A正确。根据温度是分子平均动能的标志可知，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，选项B正确。根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项C错误。气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，选项D错误。3选C有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量；不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为违背了热力学第二定律。选项C正确。4选D第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了
10、热力学第二定律。故正确选项为D。5选AB在实验过程中，热水内能的一部分转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能，因为在转化过程中电路要发热，此实验遵守热力学第二定律，因此A、B正确，C、D错误。6选CA、B、D都违背了热力学第二定律，都不能发生；C中系统的势能减少了，所以不违背热力学第二定律，是可能发生的。7选A机械能向热能的转化过程，属于从有序向无序的转化，这种过程熵增大，机械能可以全部转化为内能，也可以部分转化为内能。8选C该题中的气缸壁、活塞、拉杆是绝热的，说明气缸中的气体与外界不发生热交换。对A气室中的气体，若以UA表示其内能的增量，则由热力学第一定律有UAQAWA，因为QA0，则UAW
11、A。在题述过程中，因A气室中气体的体积减小，外界(活塞)对气体做功，WA0，所以UA0，即UA增大。同理，B气室中气体的体积增大，气体对外界(活塞)做功，WB0，所以UB0，即UB减小。故选C。9解析：因为理想气体的内能只跟温度有关，第一个过程是等温压缩，所以内能不变，第二个过程中，体积不变，说明只与外界发生热传递，根据热力学第一定律UWQ，所以U05 kJ5 kJ，故空气内能减小5 kJ，空气放出29 kJ的热量。答案：5放出2910解析：活塞在上升过程中，气体对外做功WpSh根据热力学第一定律UQW代入数据解得U60 J5104101040.2 J50 J答案：50 J11解析：(1)设U
12、型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p。左管中封闭气体发生等温变化 ，根据玻意耳定律得p1V1p2V2p1p0p2pphV1l1SV2l2S由几何关系得h2(l2l1)联立式，代入数据得p50 cmHg(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，U0，根据热力学第一定律得，UQW且W0，气体将吸热。答案：(1)50 cmHg(2)做正功吸热12解析：(1)考查气体状态变化图像问题，意在考查考生根据图像分析问题的能力。AB过程中，气体体积变大，气体对外做功，A项错误；BC为绝热过程
13、，气体体积增大，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B项错误；CD为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C项正确；DA过程中，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移，D项错误。(2)该循环过程中，BC气体温度降低，内能减小。由于一个循环中气体的内能不变，BC、DA是绝热过程，没有热量交换，因此整个过程吸收的热量为63 kJ38 kJ25 kJ，根据热力学第一定律可知，对外做的功为25 kJ。(3)考查玻意耳定律及分子数的求解，意在考查考生对玻意耳定律及分子数求法的掌握。AB为等温过程，由玻意耳定律，pAVApBVB单位体积内的分子数n解得n代入数据得n41025 m3答案：(1)C(2)BC25(3)41025m36
