第三章熱力學基礎(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1下列說法正確的是()a機械能全部變成內能是不可能的b第二類永動機不可能制造成功的原因是因為能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從一種形式轉化成另一種形式c根據熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體d從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的2關于系統內能的下列說法中正確的是()a物體內所有分子的平均動能與分子勢能的總和叫物體的內能 b當一個物體的機械能發生變化時，其內能也一定發生變化c外界對系統做了多少功w，系統的內能就增加多少，即uwd系統從外界吸收了多少熱量q，系統的內能就增加多少，即uq3一定量的氣體膨脹對外做功100j，同時對外放熱40j，氣體內能的增量u是()a60jb60jc140jd140j4.圖1固定的水平汽缸內由活塞b封閉著一定量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略假設汽缸壁的導熱性能很好，外界環境的溫度保持不變若用外力f將活塞b緩慢地向右拉動，如圖1所示，則在拉動活塞的過程中，關于汽缸內氣體的下列結論，其中正確的是()a氣體對外做功，氣體內能減小b氣體對外做功，氣體內能不變c外界對氣體做功，氣體內能不變d氣體向外界放熱，氣體內能不變5密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內空氣(不計分子勢能)()a內能增大，放出熱量b內能減小，吸收熱量c內能增大，對外界做功d內能減小，外界對其做功6給旱區送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內氣體()a從外界吸熱b對外界做負功c分子平均動能減小d內能增加7.圖2帶有活塞的汽缸內封閉一定量的理想氣體氣體開始處于狀態a，然后經過過程ab到達狀態b或經過過程ac到達狀態c，b、c狀態溫度相同，如圖2vt所示設氣體在狀態b和狀態c的壓強分別為pb和pc，在過程ab和ac中吸收熱量分別為qab和qac，則()apbpc，qabqacbpbpc，qabqaccpbqacdpbpc，qabqac8.圖3a、b兩裝置，均由一支一端封閉、一端開口且帶有玻璃泡的管狀容器和水銀槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進入管內)水銀柱上升至圖3所示位置停止假設這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法正確的是()aa中水銀的內能增量大于b中水銀的內能增量bb中水銀的內能增量大于a中水銀的內能增量ca和b中水銀體積保持不變，故內能增量相同da和b中水銀溫度始終相同，故內能增量相同9下列說法正確的是()a熱力學第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性b電流流過導體轉化為內能，反過來，可將內能收集起來，再轉化成相同大小的電流c可以做成一種熱機，由熱源吸取一定的熱量而對外做功d冰可以熔化成水，水也可以結成冰，這個現象違背了熱力學第二定律10關于能源的利用，下列說法中錯誤的是()a由于我國煤和石油的儲量十分豐富，所以太陽能和核能的開發在我國并不十分重要b能源的利用過程，實質上是能的轉化和傳遞過程c現代人類社會使用的能源主要是煤、石油和天然氣d煤、石油和天然氣的化學能歸根到底來自太陽能題號12345678910答案二、填空題(本題共2小題，共20分)11(8分)一定質量的理想氣體沿圖4中所示的過程(p代表氣體的壓強，v代表氣體的體積)，從a狀態變化到b狀態，在此過程中氣體的內能_(填“增加”或“減小”)，并_(填“吸收”或“放出”)熱量圖412(12分)如圖5是制冷機的工作原理圖，試分析每個工作過程中工作物質的內能改變情況和引起改變的物理過程：(1)工作物質的內能_，是_的過程；(2)工作物質的內能_，是_的過程；(3)工作物質的內能_，是_的過程(1)(3)(2)圖5三、計算題(本題共4小題，共40分)13.(8分)圖6如圖6所示，pv圖中一定質量的理想氣體由狀態a經過程變至狀態b時，從外界吸收熱量420j，同時膨脹對外做功300j當氣體從狀態b經過程回到狀態a時外界壓縮氣體做功200j，求此過程氣體吸收或放出的熱量是多少焦？14.圖7(12分)如圖7所示，體積為v，內壁光滑的圓柱形導熱汽缸頂部有一質量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內密封有溫度為2.4t0、壓強為1.2p0的理想氣體，p0和t0分別為大氣的壓強和溫度已知：氣體內能u與溫度t的關系為ut，為正的常量；容器內氣體的所有變化過程都是緩慢的求：(1)汽缸內氣體與大氣達到平衡時的體積v1；(2)在活塞下降過程中，汽缸內氣體放出的熱量q.15.(10分)一顆質量為10g的子彈以200m/s的速度射入放在光滑水平面上質量為2 kg的木塊并穿出，穿出木塊時子彈的速度變為40 m/s，木塊速度為0.8m/s，設子彈在木塊中所受的阻力不變，在此過程中子彈和木塊共獲得多少內能？若這些內能有30%被子彈吸收，則可以使子彈升溫多少度？子彈的比熱容c1.3102 j/(kg)16(10分)能源問題是當前熱門話題，傳統的能源煤和石油，一方面儲量有限，有朝一日將要被開采完畢；另一方面，使用過程中也帶來污染尋找新的、無污染的能源是人們努力的方向利用潮汐發電即是一例關于潮汐，古人說：“潮者，據朝來也；汐者，言夕至也”圖8表示的是利用潮汐發電的過程，左方為陸地和海灣，中間為大壩，其下有通道，水經通道可帶動發電機漲潮時，水進入海灣，待內外水面高度相同，堵住通道(圖a)，潮落至最低點時放水發電(圖b)待內外水面高度相同，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點，又放水發電(圖c)設海灣面積為5107m2，高潮與低潮間高度差3m，則一天內水流的平均功率為多少？(g取10n/kg)圖8第三章熱力學基礎1d機械能可以完全轉化為內能，摩擦生熱就是個例子，a錯誤所謂的第二類永動機是違背熱力學第二定律的機器，但不違背能量的轉化與守恒定律，b錯誤采取其他措施可以把熱量從低溫物體傳到高溫物體，如空調機，通過做功將熱量從低溫物體傳到高溫物體，c選項錯誤熱力學第二定律的表述是“不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功，而不引起其他變化”例如，理想氣體的等溫膨脹理想氣體可以把吸收的熱量全部用來做功，但是卻引起了其他變化，即理想氣體的體積膨脹了，d選項正確2a在分子動理論中，我們把物體內所有分子的動能與分子勢能的總和定義為物體的內能，a對物體的內能與機械能是兩個不同的物理概念，兩者沒有什么關系，如物體的速度增加了，機械能可能增加，但如果物體的溫度不變，物體的內能就可能不變，故b錯只有當系統與外界絕熱時，外界對系統做的功才等于系統內能的增量，同理，只有在單純的熱傳遞過程中，系統吸收(或放出)的熱量才等于系統內能的增加量(或減少量)，故c、d錯3c由熱力學第一定律得uwq100 j40 j140 j4b用力f緩慢拉活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于汽缸的導熱性很好，環境溫度又不變，汽缸會從外界吸收熱量而保持與環境溫度相同，因而氣體的內能不變，故b選項正確5d本題考查熱力學第一定律知識對于瓶中的氣體，溫度降低而體積減小，可知其一定放出熱量因不計分子勢能，所以溫度降低，內能一定減小，a、c項錯；氣體體積減小，外界對氣體做正功，所以d項正確6a車胎內的氣體的分子勢能不計，氣體只有動能，則當溫度不變時，氣體的內能不變，d項錯；灑水車質量逐漸減小，車胎內的氣體的壓強減小，由玻意耳定律知，t不變，p減小，則v增大，氣體對外界做功，再由uwq知，氣體要從外界吸收熱量，a項對，b項錯；溫度是氣體分子平均動能的標志，則c項錯7c體積溫度圖象中，某點與坐標原點連線的斜率越大表示壓強越小，根據熱力學第一定律吸收的熱量等于內能增量與對外做功之和，故c項正確8b大氣壓對水銀槽中水銀做功相同，這些功一部分轉化為水銀的內能，一部分轉化為水銀的重力勢能a中水銀的重力勢能大于b中水銀的重力勢能，故b中水銀內能增量大于a中水銀，b選項正確9c熱力學第二定律說明了一切與熱現象有關的宏觀過程都是有方向性的，但并沒有否認以特殊方式利用能量的可能性，故a錯；功和內能的轉化具有方向性，其逆過程是不可能自發實現的，故b錯；冰熔化成水，水結成冰，伴隨著能量的轉移，不是自發進行的，沒有違背熱力學第二定律10a11減小放出解析從a到b，氣體的體積在減小，外界對氣體做功，但溫度卻在降低，所以氣體的內能減少，說明氣體此過程放出熱量，且放出的熱量多于外界對氣體做的功12(1)增加做功(2)減小放熱(3)增加吸熱解析在(1)中，壓縮氣體，對氣體做功，內能增加；在(2)中，氣體液化要放出熱量，內能減小；在(3)中，是工作物質的汽化過程，要吸收熱量，內能增加13放出的熱量為320j解析一定質量的理想氣體由狀態a經過程變至狀態b時，從外界吸收的熱量q1大于氣體膨脹對外做的功w1，氣體內能增加，由熱力學第一定律，氣體內能增加量為uq1w1420j(300) j120j氣體由狀態b經過程回到狀態a時，氣體內能將減少120j，而此過程中外界又壓縮氣體做了w2200j的功，因而氣體必向外界放熱，放出的熱量為q2uw2(120) j200j320j.14(1)v(2)p0vt0解析本題考查查理定律、蓋呂薩克定律、熱力學第一定律(1)在缸內氣體由壓強p1.2p0下降到p0的過程中，氣體體積不變，溫度由t2.4t0變為t1，由查理定律得在氣體溫度由t1變為t0的過程中，體積由v減小到v1，氣體壓強不變，由蓋呂薩克定律得由式得v1v(2)在活塞下降過程中，活塞對氣體做的功為w