1、1第十章水平测试本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 120分，考试时间 90分钟。第卷(选择题，共 50分)一、选择题(本题共 10小题，每小题 5分，共 50分。第 16 题只有一个选项符合题目要求，第 710 题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 5分，选不全的得 2分，有选错或不答的得 0分)1.关于热力学定律，下列说法正确的是( )A.在一定条件下物体的温度可以降到 0 KB.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答案 B解析 绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，A 错误；物体从单一热源吸收的热量可
2、以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B 正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，单纯吸收热量或者对物体做功物体的内能都不一定增加，温度也不一定升高，C、D 错误。2.在功与热的转变过程中，下列叙述中不正确的是( )A.不可能制成一种循环运作的热机，它只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不发生任何其他变化B.热机的效率恒小于 1C.功可以完全变成热能，而热能不能完全变为功D.绝热过程对外做正功，则系统的内能必减小答案 C解析 由热力学第二定律的两种表述可知，功和热在转变过程中不是单一的，总要引起其他变化，如向低温热源放热等，A 项显然与热力学第二定律相符合，A 正确；热机的效率
3、不可能等于 1，反映了热机的特性，B 项正确；C 项中没有附加条件，是不正确的；由 U Q W知 Q0，对外做功 WQB.浮力对气泡做正功， Q U答案 D2解析 根据热力学第一定律 U Q W，即 Q U W。因为上升时气泡膨胀对外做功 W U，故选 D。4.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，内能减小答案 A解析 汽缸内气体膨胀
4、时其向外推动活塞做正功，C、D 两项均错误；因缸内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故 B项错误；忽略气体分子间作用力时，气体的内能就是所有分子的动能之和。密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为 A。5如图所示，圆柱形容器封有一定质量的空气，质量为 m的光滑活塞 C和容器都用3良好的隔热材料制成，另有质量为 M的物体从活塞上方的 A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点 B，在这一过程中，空气内能的改变量 U，外界对空气做的功 W与物体及活塞的重力势能的变化关系为( )A.Mgh mg h U WB. U W Mgh mg
5、hC. U W0，根据热力学第一定律 U Q W，说明只要气体吸收足够的热量，A 过程可以发生；B 过程中，气体吸热 Q0，温度降低 U0，根据热力学第一定律，C 过程可以发生；D 过程中，气体放热 Q0。由热力学第一定律 U Q W可知 Q0，D 正确。第卷(非选择题，共 70分)二、填空题(本题共 3小题，每小题 6分，共 18分。把答案直接填在横线上)11.如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为 p0。现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量 Q后，体积由 V1增大为 V2。则在此过程中，气体分子平均动能_(选填“增大” “不变”或“减小”)，气体内
6、能变化了_。答案 增大 Q p0(V2 V1)解析 气体等压膨胀，由 C可知 T增大，所以气体分子平均动能增大。由热力学第VT一定律可得： U Q p0(V2 V1)。12.有人设想让丰富的海水温度降低 0.1 ，把所放出的能量应用于生产，它相当于1800万个功率均为 100万千瓦的电站一年的发电量，这是一件既经济又没有环境污染的事情，但它违背了_，属于_永动机。答案 热力学第二定律 第二类解析 尽管没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，属于第二类永动机。不可能把内能全部转化为机械能，而不引起其他变化，所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性。13.一个截面积为 S的圆形绝热容器装有质
7、量为 m的水。已知水的比热容为 c，水的温度为 t1，在阳光下照射时间 T后，温度升高到 t2，若照射时阳光与水平方向的夹角为 ，则可估算出太阳光垂直照射时单位面积热辐射的功率为_。答案 cm t2 t1STsin解析 水吸收的热量 Q cm(t2 t1)，设照射容器的太阳光能量为 E，使水升温的能量6则为 Esin Q。垂直照射单位面积的热辐射功率为 P 。联立可得 P 。EST cm t2 t1STsin三、论述、计算题(本题共 4小题，共 52分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14.(10分)如图
8、所示，绝热隔板 S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分， S与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体 a和 b，气体分子之间相互作用可忽略不计，现通过电热丝对气体 a缓慢加热一段时间后， a、 b各自达到新的平衡状态，试分析 a、 b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？答案 见解析解析 汽缸和隔板绝热，电热丝对气体 a加热， a温度升高，体积增大、压强增大，内能增大； a对 b做功， b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。15.(12分)压强为 1个标准大气压(1.01310 5 Pa)，1 mol 的水在 100 时变成同温度的水蒸气，问
9、它的内能增加了多少？(已知在此压强和温度下，水和水蒸气的摩尔体积分别为 18.8 cm3/mol、3.0110 4 cm3 /mol，水的汽化热 L4.0610 4 J/mol)答案 3.7610 4 J解析 水的汽化是等温、等压的变化过程，可想象为水从热库缓慢吸热汽化，水汽缓慢地推动活塞移动对外做功。则 1 mol水变为同温度和同压强的水汽过程中，水从热库吸热Q ML14.0610 4 J4.0610 4 J，水汽对外做功W p(V 汽 V 水 )1.01310 5(3.0110418.8)10 6 J3.0510 3 J，系统变化过程前、后的内能增量 U Q W(4.0610 43.051
10、0 3) J3.7610 4 J。16.(12分)一个质量为 2 kg的木块静止在光滑水平面上，一颗质量为 20 g的子弹以600 m/s的速度水平射入木块，穿出后的速度变为 200 m/s。这一过程中系统损失的机械能60%转化为子弹的内能。已知子弹的比热容为 400 J/(kg)，求子弹升高的温度。答案 239 解析 由动量守恒定律有：7mv0 mv1 Mv，代入数据解得 v4 m/s。损失的机械能为： E mv mv Mv212 20 12 21 12J3184 J。(122010 36002 122010 32002 12242) E60% cm t， t 60%239 。 Ecm17.
11、(18分)氢气燃料汽车，氢在发动机内燃烧过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，因此不会产生温室效应，是环保汽车。每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出2.858104 J的热量。有一辆氢气燃料汽车质量为 6103 kg，阻力是车重的 0.05倍，最大输出功率为 60 kW，问：(1)汽车以加速度 a0.5 m/s 2从静止匀加速启动，这个加速过程能持续多少时间？(2)最大行驶速度为多少？(3)若此车以最大速度行驶 300 km，发动机效率为 50%，则需要多少氢气做燃料？答案 (1)20 s (2)20 m/s (3)126 kg解析 (1)汽车加速启动有：Error! t 20 s。Pma2 0.05mga(2)当牵引力等于阻力时，行驶速度最大为：v 20 m/s。PFf(3)汽车的牵引力 F Ff0.05 mg310 3 N，汽车的有用功 W Fs910 8 J，汽车所做的总功 W 总 1.810 9 J。W所以需要氢气做燃料的质量为MH2 kg126 kg。1.8109210 32.858104
