人教版(新课程标准)高一物理选修1-2第二章能量守恒与耗散单元测试

人教版（新课程标准）高中物理选修1-2第二章能量守恒与耗散单元测试
一、单选题
1.用活塞压缩汽缸里的空气，对汽缸里的空气做了1000J的功，同时汽缸向外散热200J，则汽缸内的气体的内能改变了（）
A. -1200J
B. -800J
C. 800J
D. 1200J
2.在寒冷的天气中将一盆水放在户外，经过一段时间后这盆水就会结冰，液态水的分子无序程度比冰的无序程度要大，那么下列说法正确的是（）
A. 结冰的过程违反熵增加原理
B. 结冰的过程不违反熵增加原理
C. 无法判断结冰的过程中是否违反熵增加原理
D. 结冰的过程是否违反熵增加原理，要看研究对象的选取
3.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各项中正确的是（）
A. 温度降低，密度减小
B. 温度升高，密度增大
C. W=−4×104J,ΔU=1.2×105J,Q=2×104J
D. W=4×104J,ΔU=−1.2×105J,Q=−1.6×105J
4.“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为（）
A. 它不符合机械能守恒定律
B. 它违背了能的转化和守恒定律
C. 它做功产生的热不符合热功当量
D. 暂时找不到合理的设计方案和理想材料
5.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( )
A. 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
6.一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功
7.0×104J，气体内能减小1.3×105J，则此过程（）
A. 气体从外界吸收热量2.0×105J
B. 气体向外界释放热量2.0×105J
C. 气体从外界吸收热量6.0×104J
D. 气体向外界释放热量6.0×104J
7.根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（）
A. 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功
B. 热可以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
C. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的
D. 随着技术的进步，热机的效率可以达到100%
8.下列说法中，能够发生且不违背热力学第二定律的是（）
A. 一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热
B. 电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体
C. 只要对蒸汽机不断革新，它就可以把蒸汽的内能全部转化成机械能
D. 利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
9.在一个上下水温均匀，并保持恒温的水池中，有一个小气泡缓慢上升，则上升过程中正确的说法是（设气泡内为理想气体）（）
A. 气泡内能减少，放出热量
B. 气泡内能不变，对外做功，吸收热量
C. 气泡内能不变，不放热也不吸热
D. 气泡内能增加，吸收热量
10.一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量3.8×104J，则该理想气体的（）
A. 温度降低，密度减小
B. 温度降低，密度增大
C. 温度升高，密度减小
D. 温度升高，密度增大
11.固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体，气体分了之间的相互作用力可以忽略。

假设汽缸壁的导热性能很好，外界环境的温度保持不变，用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，正确的是（）
A. 气体对外做功，气体内能减小
B. 气体对外做功，气体内能不变
C. 外界对气体做功，气体内能不变
D. 气体向外界放热，气体内能不变
12.夏天，如果自行车内胎充气过足，在阳光下爆晒很容易“爆胎”。

“爆胎”前内胎容积视为不变，则下列说法中正确的是（）
A. “爆胎”前随着温度升高，车胎内气体压强将增大
B. “爆胎”前随着温度升高，车胎内气体将向外放出热量
C. “爆胎”是车胎所有气体分子的动能都急剧增大造成的
D. “爆胎”是车胎内气体分子间斥力急剧增大造成的
二、填空题
13.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0x104J, 气体内能减少1.3x105J,则此过程气体
________ (填“吸收”或“放出”)的热量为________ J。

14.热量会自发地从高温物体传给低温物体，________（选填“能”“不能”）实现相反过程，这说明热传导具有________性。

15.在带活塞的汽缸中，封闭一定质量的气体，假设汽缸不漏气且汽缸和活塞不吸收热量，当气体吸收100J 热量，同时对活塞做了40J功，则气体的内能变化________J．当气体放出100J热量，同时活塞对它做了40J的功，则气体的内能变化________J．
16.一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图象如图，AB、BC分别与p轴、T轴平行，气体在状态A时体积为V0，则在状态C时的体积为________；从状态A经状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功为W，内能增加了△U，则此过程中该气体吸收的热量为________．
三、解答题
17.如图，一个质量为m的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h o 处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为P0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，求：
（i）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
（ii）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化
18.如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的气缸，气缸内有一导热性能良好的活塞，活塞面积为S，活塞底面与气缸底面平行，一定质量的理想气体密封在气缸内。

当平台倾角为37°时，气缸内气体体积为V，将平台顺时针缓慢转动直至水平，稳定时气缸内气体的体积为0.9V，该过程中环境温度始终为T0，外界大气压强为p0。

已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。

重力加速度为g。

(i)求活塞的质量；
(ⅱ)若平台转至水平后，经过一段时间，环境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变)，该过程中气缸内气体内能的减少量为0.14p0V，求该过程中气缸内气体放出的热量Q。

19.质量为2kg的物块沿倾角为30°的粗糙斜面由静止开始匀加速下滑，已知斜面长10m，物块由斜面顶端滑到底端经过5s，如果由摩擦损失的机械能全部转变成了内能，求在这一过程中物块与斜面系统的内能增加量。

（g=10m/s2）
答案
一、单选题
1.【答案】C
【解析】ABCD．根据热力学第一定律得：压缩汽缸里的空气，对空气做了1000J的功，W为正，同时汽缸向外散热200J，Q为负值，根据ΔU=W+Q=1000J−200J=800J
故答案为：C。

2.【答案】B
【解析】液态的水比冰的无序程度大，但熵增加原理适用于孤立系统，而不是个别不孤立的系统。

一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水与外界大气有能量交换，所以结冰的过程并不违反熵增加原理，B 符合题意，ACD不符合题意。

故答案为：B。

3.【答案】D
【解析】一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4×104J的功，则有W=4×104J，气体的体积减小，气体的密度增大；气体的内能减少了1.2×105J，则ΔU=−1.2×105J，气体的温度降低；由热力学第一定律可得：Q=ΔU−W=−1.2×105J−4.0×104J=−1.6×105J，气体向外放出的热量为1.6×105J，
故答案为：D
4.【答案】B
【解析】第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律，B符合题意，ACD不符合题意。

故答案为：B。

5.【答案】A
【解析】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换说明Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和．根据热力学第一定律
△U=W+Q，可知内能增加量△U＜0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低．所以只有A符合题意；故答案为：A．
6.【答案】B
【解析】由热力学第一定律ΔU=W+Q得到Q=ΔU−W=−1.3×105−7.0×104=−2.0×105J
即气体向外界释放2.0×105J的热量，B符合题意。

故答案为：B。

7.【答案】C
【解析】A．功可以全部转化为热，根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响，把热全部转换为功并不是不可能，只是需要产生其他影响而已，所以A不符合题意；
B．热可以从高温物体传到低温物体，根据热力学第二定律的克劳修斯表述，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，也就是说热量可以从低温物体传递到高温物体，只是需要产生其他影响，所以B不符合题意；
C．气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律，具有方向性，所以C符合题意；
D．热机的效率绝对不可能达到100%，一定会有能量损失，所以D不符合题意。

故答案为：C。

8.【答案】B
【解析】A．热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，违背热力学第二定律，A不符合题意；
B．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生，B符合题意；
C．蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生，C不符合题意；
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，需要消耗更多的其它能量，违背了热力学第二定律，故不能解决能源短缺问题，D不符合题意。

故答案为：B。

9.【答案】B
【解析】气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，在上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，根据热力学第一定律可得，ΔU=W+Q，气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功，B符合题意，A、C、D不符合题意；
故答案为：B。

10.【答案】C
【解析】由热力学第一定律ΔU=W+Q=2.2×104J
可知：气体内能增加，故温度升高，气体对外界做功，体积膨胀，密度减小。

故答案为：C。

11.【答案】B
【解析】ABC．气体体积变大，故气体对外做功；又气缸壁的导热性能良好，环境的温度保持不变，故气体做等温变化，温度不变即内能不变，AC不符合题意，B符合题意；
D．内能不变：即△U=0，又气体对外做功，故W＜0，由热力学第一定律：△U=W+Q得：Q=-W＞0；故气体从外界吸热，D不符合题意。

故答案为：B。

12.【答案】A
【解析】ACD．车胎内气体温度升高，发生等容变化，车胎气体分子的平均动能急剧增大，但不是所有的分子动能都增大了，造成压强增大，而容易爆炸，不是由于气体分子间斥力急剧增大造成的，A符合题意，C不符合题意，D不符合题意；
B．气体温度升高，分子无规则热运动加剧，分子平均动能增大，气体发生等容变化，分子平均势能不变，故内能增加，而没有对外做功，所以车胎内气体是吸热的，B不符合题意。

故答案为：A
二、填空题
13.【答案】放出；2.0×105J
【解析】根据热力学第一定律：ΔE=Q+W可知，W=7.0×104J，ΔE=−1.3×105J，则Q=ΔE−W=−2.0×105J，则气体放热2.0×105J。

14.【答案】不能；方向
【解析】根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体．所以热量会自发地从高温物体传给低温物体，不能自发实现相反过程，这说明热传导具有方向性。

15.【答案】60；﹣60
【解析】解：已知气体吸收100J热量，同时对活塞做了40J功，则有Q=100J，W=﹣40J
根据△U=Q+W得△U=60J，即气体的内能增加了60J．
当气体放出100J热量，同时活塞对它做了40J的功，则有Q′=﹣100J，W′=40J
根据△U′=Q′+W得△U′=﹣60J，即气体的内能减少了60J．
故答案为：60，﹣60．
16.【答案】V0；W+△U
【解析】解：气体在状态A时压强为P0，体积为V0，温度为T0；
气体在状态C时压强为2P0，温度为2T0，体积设为V，则由理想气体状态方程PV
T
=C
可得：P0V0
T0
=2P0V
2T0
，解得：V=V0
气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，应用热力学第一定律△U=W+Q得△U=﹣W+Q
所以Q=△U+W，即此过程气体吸收的热量为△U+W．
故答案为：V0，W+△U．
三、解答题
17.【答案】解：（i）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强P1=P0+mg
S
①体积V1＝1.8h0S，温度T1=T0
要使两边水银面相平，气缸内气体的压强P2=P0，
此时活塞下端一定与气缸底接触，V2=1.2h0S
设此时温度为T2，由理想气体状态方程有P1V1
T1=P2V2
T2
②
得：T=
2P0T0S 3(P0S+mg)
（ii）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
W=P1ΔV=（P0+mg
S
）×0.6h0S ③
由热力学第一定律得：ΔU=0.6（P0+mg
S
）h0S-Q
【解析】（1）结合气体初末状态的温度、压强和体积，利用理想气体物态方程求解末状态气体的温度。

（2）利用热力学第一定律∆U=Q-W求解气体内能的变化即可，其中Q气体的吸热，W是气体对外界做的功。

18.【答案】解：（ⅰ）设活塞质量为m，当平台倾角为37°时
气缸内气体的压强为：p1=p0+mg cos37°
S
气体的体积为：V1＝V
平台水平时，气缸内气体压强的大小p2=p0+mg
S
气体的体积:V2=0.9V
由玻意耳定律有：p1V1=p2V2
联立得：m=p0S g
(ⅱ) 降温过程，气缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律有：V2
T0=V3
0.9T0
解得：V3＝0.81V
活塞下降过程，外界对气体做功为：W=p2(V2−V3)
已知气缸内气体内能内能减小了△U：ΔU=−0.14p0V
由热力学第一定律：△U＝W+Q
得放出的热量Q为0.32p0V
【解析】（1）当气体产生的对外压强与外界对内的压强相同时，就会达到平衡状态，列方程求解即可；气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的压强，进而求解物体的质量；
（2）利用热力学第一定律∆U=Q-W求解气体内能的变化即可，其中Q气体的吸热，W是气体对外界做的功。

19.【答案】解：由x=1
2
at2
得：a=0.8m/s2
又因为：ma=mg sinθ−F f
得：F f=8.4N
所以系统增加的内能：△U=F f x=84J
【解析】利用运动学公式求解物体的加速度，结合牛顿第二定律求解出物体的摩擦力，再利用恒力做功公式W=Fs求解摩擦力做功。