【课堂新坐标】(教师用书)2013-2014学年高中物理 第2章 能量的守恒与耗费综合检测 新人教版

第二章能量的守恒与耗散
(分值：100分时间：60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题，每一小题6分．共42分．每一小题至少有一个答案是正确的，把正确答案的字母填在题后的括号内．)
1．物体从高处落下，由于受空气阻力的影响，它的( )
A．机械能减少，内能减少
B．机械能减少，内能增加
C．机械能增加，内能也增加
D．机械能和内能都不变
【解析】物体从高处落下时，抑制空气阻力做功，机械能减少，内能增加，B对．【答案】B
2．物体的内能增加了20 J，如下说法中正确的答案是( )
A．一定是外界对物体做了20 J的功
B．一定是物体吸收了20 J的热量
C．一定是物体分子动能增加了20 J
D．物体的分子平均动能可能不变
【解析】做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B错误；而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此C错误，D正确．
【答案】D
3．如下对能量耗散理解正确的答案是( )
A．能量耗散说明能量在不停地减少
B．能量耗散遵循能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可凭空消失
D．能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】BD
4．关于热力学定律，如下说法正确的答案是( )
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．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
【解析】绝对零度不可能达到，A错；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学
第一定律可知内能可能增加、减小和不变，C错；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外释放热，内能可能减少、温度降低，D错；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B对．
【答案】B
5．(2012·威海检测)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减小1.3×105 J，如此此过程( )
A．气体从外界吸收热量2.0×105 J
B．气体向外界释放热量2.0×105 J
C．气体从外界吸收热量6.0×104 J
D．气体向外界释放热量6.0×104 J
【解析】此题考查热力学第一定律的简单应用，强调正负号的含义．
【答案】B
6．关于热力学第二定律，如下表述正确的答案是( )
A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体
B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
C．第二类永动机是不可能制成的
D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论
【解析】如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功．热力学第一定律说明在任何过程中能量必须守恒，热力学第二定律却说明并非能量守恒过程均能实现．热力学第二定律是反映自然界过程进展的方向和条件的一个规律．它指出自然界中出现的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，而另一些方向的过程如此不能实现，在热力学中，第二定律和第一定律相辅相成，缺一不可．【答案】C
7．飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在－50℃以下．在研究大气现象时可把温度、压强一样的一局部气体作为研究对象，叫做气团．气团直径可达几千米．由于气团很大，边缘局部与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略．高空气团温度很低的原因可能是( )
A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低
B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低
C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低
D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低
【解析】由于热交换可忽略不计，故A、B错．地面气团上升到高空，由于外界压强减小，故气团体积膨胀，对外做功，使得气团内能减少，温度降低，C正确．
【答案】C
二、非选择题(此题共5小题，共58分，解答时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)
8．(8分)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1
图1a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1b.根据你的理解，热力学第二定律的实质是___________________________________．
【答案】如下列图
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
9．(8分)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为________现象，是由于分子的________而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性________的方向进展的．这一过程的熵________．
【答案】扩散无规如此运动增加增加
10．(14分)两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一局部温度高、另一局部温
度低．怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性？
【解析】 两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子的平均动能大，另一个物体分子的平均动能小，总体上看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退化，分子热运动的分布较为无序．由于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展，所以热传递是热量由高温物体自发地传向低温物体的，热传递具有方向性．
【答案】 见解析
11．(14分)有一座瀑布的高度是50 m ，流量为12 m 3
/s ，计划在瀑布底部利用水能发电，设在瀑布顶处水流速率与从发电机水轮机内流出的水流速率相等，且水流能有65%被利用．求安装的发电机功率能达到多大．
【解析】 设流量为Q ，水的密度为ρ，在t 时间内通过水轮机的水的质量m ＝ρQt ，转化为电能的水能是65%.发电机功率为： P ＝ρQtgh t
η＝ρQghη ＝1.0×103×12×10×50×65% W
＝3.9×103 kW.
【答案】 3.9×103 kW
12．(14分)如图2所示，一个质量m ＝100 g 的金属块恰能从一个长l ＝4 m 、倾斜角θ＝30°的斜面的顶端匀速下滑至底端，损失的机械能有20%被金属块吸收，求在下滑过程中产生的内能与金属块升高的温度．[金属块的比热容为98 J/(kg ·℃)]
图2
【解析】 金属块下滑过程中机械能转化为内能，其中一局部热量被金属块吸收．金属块匀速下滑过程中动能不变，机械能的减少量，即重力势能的减少量为mgl sin θ，这局部机械能通过摩擦生热转化成为等值的内能．
Q ＝ΔE p ＝mgl sin θ＝100×10－3×9.8×4×sin30° J ＝1.96 J.
而其中20%的内能被金属块吸收，所以金属块增加的内能为ΔU ＝Q ′＝η·Q ＝20%×
1.96 J ＝0.392 J
又因为Q ′＝cm Δt ，
所以Δt ＝Q ′cm ＝0.39298×0.1
℃＝0.04℃. 【答案】0.04℃。