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物理选择性必修三第三章 热力学定律检测卷
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．能量在转化和转移的过程中有损失，故总能量减少
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了
C．电磁波是横波，本身不具有能量
D．微观粒子能量变化是连续的
2．下列能源属于不可再生能源的是（　　）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．天然气
3．关于热力学第二定律说法正确的是（　　）
A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C．热量能自发地从低温物体传向高温物体
D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
4．如图1所示，“胜哥”用活塞将一定质量的理想气体密封在导热气缸内，活塞稳定在a处。将气缸置于恒温冷水中，如图2所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与气缸壁之间的摩擦。则（　　）
A．活塞从a到b的过程中，气缸内气体压强升高
B．活塞从a到b的过程中，气缸内气体内能不变
C．活塞从b到a的过程中，气缸内气体压强升高
D．活塞从b到a的过程中，气缸内气体内能不变
5．如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动 过程中，缸内气体（　　）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
6．如图所示，一定量的理想气体从状态 A 开始，经历两个过程，先后到达状态 B 和 C，下列说法正确的是（　　）
A．状态 A 和状态 B 温度相同，状态 C 温度最高
B．状态 B 和状态 C 温度相同，状态 A 温度最高
C．从状态 A 到状态 B 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
D．从状态 B 到状态 C 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
7．某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　）
A．在状态a和c时气体温度
B．过程，气体对外界做功、内能减少
C．过程，气体增加的内能小于该过程吸收的热量
D．完成一次循环过程，气体对外界做的功大于吸收的热量
8．如图所示，半径为R的半球固定在水平面上，质量为m的物块静止在半球的最高点，给物块一个微小扰动，物块沿半球下滑到B点时离开球面，B点与球心O连线与水平方向夹角为30°，重力加速度为g，不计物块大小，不计空气阻力，则物块在球面上运动过程中因摩擦产生的热量为（　　）
A． B． C． D．
9．电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行，“胜哥”对电动自行车进行了改装，“胜哥”将电动自行车的前轮装上发电机，并与车载蓄电池连接。当“胜哥”用力蹬车或电动自行车自动滑行时，电动自行车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。“胜哥”骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线①所示；第二次启动自充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能为（　　）
A．200J B．250J C．300J D．500J
10．在用电高峰时期，电网负荷比较大，为了确保居民、农业、重要公益事业和公益性服务等用电供应，会在部分地区对工业生产实行“拉闸限电”和优化供电渠道。下列关于能源和可持续发展说法合理的是（　　）
A．太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳能电池将太阳能转化为电能
B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的唯一形式
C．利用核能的方法有核聚变和核裂变，核电站就是利用核聚变来发电的
D．实现可持续发展，一方面要大力提倡多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明
11．风是一种潜力很大的新能源，国内外都很重视利用风力来发电。地球上可开发的风能大约是可开发水能的10倍，风能与水能、生物能一样，实际上都是间接地来自太阳能。已知太阳照射到地球的上能量，大约有1%转化为风能，而地球上可开发利用的风能只占全部风能的约1%，已知太阳每秒钟释放出的能量约为 ，这些能量中，约有二十二亿分之一到达地球，则每年地球上拥有可开发利用的风能约为（　　）
A． B． C． D．
12．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　）
A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子势能变大
C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
13．如图所示，在光滑水平地面左侧有竖直挡板，劲度系数为的轻弹簧左端固定在挡板上，右端自由且处于原长状态，质量为、带电量为的小滑块紧贴着弹簧右端由静止释放。整个装置处于水平向左、电场强度大小为的匀强电场中。已知弹簧弹性势能与形变量的关系为，运动过程中小滑块的电荷量不变，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．小滑块加速度的最大值大于
B．小滑块的最大速度为
C．弹簧的最大压缩量为
D．若仅将小滑块的释放点适当右移，小滑块速度最大的位置将更加靠近挡板
二、多项选择题
14．列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活寒、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　）
A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热
C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变
15．一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中、间的实线是一条双曲线，发生等温变化，平行于横轴，平行纵轴，下列说法正确的是（　　）
A．过程气体做功量大小小于过程气体做功量大小
B．状态的平均分子速率小于状态的平均分子速率
C．从状态，气体吸收热量小于气体对外界做的功
D．气体状态的内能小于状态的内能
16．如图所示，一质量为m、边长为L、电阻为R的正方形金属线框在绝缘水平地面上向一磁感应强度大小为B、方向竖直向下的有界匀强磁场滑去（磁场宽度d>L)，ab边刚进入磁场时，线框abef的速度大小为．已知线框abef与地面间的动摩擦因数为，线框abef恰好能完全进入磁场．下列说法正确的是（ ）
A．线框abef进入磁场过程中的加速度不断减小
B．线框abef进入磁场过程中所产生的焦耳热为
C．整个过程中线框abef损失的机械能等于线框abef克服安培力所做的功
D．通过以上数据不能求出线框abef进入磁场所用的时间
三、非选择题
17．小物通过微信公众号“胜哥课程”观看了关于永动机的文章，对有关理论有了深刻的理解。如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机　 　（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的　 　能，再转化为火箭的　 　能。
18．（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
19． “东方绿舟”内有一个绿色能源区，可以在这里做太阳能和风能的研究性实验，“胜哥”为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方米），如图所示：
假设有一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在方框中　 　；
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△间的关系是，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、外，“胜哥”还应测量的物理量是　 　，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：　
　。
20．在小球时代，可以用热水浸泡将踩瘪后的乒乓球恢复。如图，已知乒乓球导热性能良好，完好时内部气压为大气压强，踩瘪后体积变为原体积的80％，外界温度恒为，“胜哥”把乒乓球全部浸入热水里，当球内气压大于等于时，乒乓球就刚好开始恢复，已知球内气体内能始终只与温度成正比，踩瘪后球内气体内能为E；
（1）求乒乓球被踩瘪但没有破裂时的内部压强；
（2）求要使乒乓球刚好开始恢复，热水温度至少要多少K；
（3）若热水为即为（2）问最小值，乒乓球从放入热水直到恢复形变时总共吸热为Q，则恢复形变过程中球内气体做功多少。
21．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18亿千瓦时，上下游高度差约72m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）630兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200千瓦时。求：
（1）1千瓦时的能量约为多少立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能？
（2）新安江水力发电站可以为多少户家庭供电？
（3）一年平均开启的发电机组约为多少台？
答案
1．B
2．D
3．B
4．D
5．C
6．C
7．C
8．C
9．A
10．A
11．C
12．B
13．C
14．A,C
15．A,B
16．A,B
17．不能；内；机械
18．（1）；不是
（2）C；
（3）
19．；时间T；太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有一部分损失等）
20．解：（1）设乒乓球原体积为V，踩瘪后压强为，有
可得
（2）踩瘪后到开始准备恢复为等容过程，设开始温度，开始准备恢复时温度为，有
可得
（3）由于气体内能只与内能有关，乒乓球最终内能为
可知内能增加了，根据热力学第一定律
可得恢复形变过程中球内气体做功为
21．（1）解：根据
解得
（2）解：由
解得
（3）解：
解得
故
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物理选择性必修三第三章 热力学定律检测卷
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．能量在转化和转移的过程中有损失，故总能量减少
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了
C．电磁波是横波，本身不具有能量
D．微观粒子能量变化是连续的
【答案】B
【知识点】能量耗散；能量守恒定律
【解析】【解答】A．能量在转化和转移的过程中有损失，可总能量是守恒的，A不符合题意；
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了，B符合题意；
C．电磁波是由互相垂直的周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，并由近及远向周围传播而产生的，所以是横波，是电场能和磁场能相互转化的，因此是具有能量的，C不符合题意；
D．微观粒子能量变化是量子化的，是分立的，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】能量守恒，但有耗散，能量使用过程中，有能量品质的降低，需要节能。电磁波有能量，微观能量是量子化的。
2．下列能源属于不可再生能源的是（　　）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．天然气
【答案】D
【知识点】能源的开发和利用及环境保护
【解析】【解答】A. 水能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，A不符合题意；B. 风能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，B不符合题意；C. 太阳能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，C不符合题意；D. 天然气短时间内不能再次产生的，是不可再生能源，D符合题意。
故答案为：D
【分析】水能、风能和太阳能都属于可再生能源，天然气属于不可再生能源。
3．关于热力学第二定律说法正确的是（　　）
A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C．热量能自发地从低温物体传向高温物体
D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
【答案】B
【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A．热力学第二定律（克劳修斯表述或熵增原理）指出：在自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故A错误；
B．从微观角度看，熵是系统微观状态数的度量，熵增对应系统趋向更大概率（更无序）的状态，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传向高温物体。故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，物体不可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。故D错误。
故选B。
【分析】1、在自然过程中，一个孤立系统的总熵增加。
2、从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律。
3、热力学第二定律（克劳修斯表述）指出：热量不能自发地从低温物体传向高温物体（除非外界做功，如冰箱）。
4、热力学第二定律（开尔文表述）指出：不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不产生其他影响（否则可实现第二类永动机）。
4．如图1所示，“胜哥”用活塞将一定质量的理想气体密封在导热气缸内，活塞稳定在a处。将气缸置于恒温冷水中，如图2所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与气缸壁之间的摩擦。则（　　）
A．活塞从a到b的过程中，气缸内气体压强升高
B．活塞从a到b的过程中，气缸内气体内能不变
C．活塞从b到a的过程中，气缸内气体压强升高
D．活塞从b到a的过程中，气缸内气体内能不变
【答案】D
【知识点】物体的内能；改变内能的两种方式；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】AB、活塞从a到b的过程中，活塞缓慢下降，则气体的压强不变，气缸内气体的温度降低，则内能减小，故AB错误；
CD、 保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处 ，气缸内气体的温度不变，则内能不变，体积增大，由玻意耳定律pV＝C可知，压强减小，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】活塞从a到b的过程中，气体的温度降低，则内能减小，活塞缓慢下降，则气体的压强不变；活塞从b到a的过程中，气缸内气体的温度不变，则内能不变，由玻意耳定律可知体积增大，压强减小。
5．如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动 过程中，缸内气体（　　）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【答案】C
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）
【解析】【解答】根据题意可知，该过程中气体压强减小，气体体积增大，气体对外做功导致气体内能减小，又气缸跟外界绝热，所以这个过程中，气体的温度降低，平均分子动能减小，速率大的分子数占总分子数比例减少，故ABD错误.
故选C。
【分析】首先判断这个过程中气体的状态变化情况，根据热力学第一定律判断气体内能的变化情况，从而判断气体温度变化情况，最后分析气体分子热运动的情况。
6．如图所示，一定量的理想气体从状态 A 开始，经历两个过程，先后到达状态 B 和 C，下列说法正确的是（　　）
A．状态 A 和状态 B 温度相同，状态 C 温度最高
B．状态 B 和状态 C 温度相同，状态 A 温度最高
C．从状态 A 到状态 B 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
D．从状态 B 到状态 C 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
【答案】C
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据
因为VB＞VA
则有TB＞TA
而状态B到状态C是一个等容过程，则有
因为pB＞pC
则有TB＞TC
对状态A和C，依据理想气体状态参量方程，则有
即
解得TA=TC，故AB错误；
C．从状态 A 到状态 B 温度升高，内能增大，体积膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律，可知气体不断吸热，故C正确；
D．从状态 B 到状态 C 温度降低，内能减少，体积不变，气体不做功，根据热力学第一定律，可知气体不断放热，故D错误。
故答案为：C。
【分析】利用理想气体状态方程，结合等压、等容过程的规律，分析温度变化，再通过热力学第一定律判断吸放热情况。
7．某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　）
A．在状态a和c时气体温度
B．过程，气体对外界做功、内能减少
C．过程，气体增加的内能小于该过程吸收的热量
D．完成一次循环过程，气体对外界做的功大于吸收的热量
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．据题意，结合题图可知，气体从c到d为绝热膨胀，则，
根据， ，则温度降低；气体从d到a，体积不变，压强减小，则温度降低，则该气体在状态c的温度高于在状态a时的温度，故A错误；
B．a→b过程为绝热压缩，外界对气体做功， ，则，即外界对气体做的功全部用于增加内能，故B错误；
C．过程中体积增大，气体对外做功，即，根据热力学第一定律，可知
，即增加的内能小于该过程吸收的热量，故C正确；
D．根据p V图像与V轴围成的面积表示气体做功的大小，可知一次循环过程中气体对外界做的功
，而一次循环过程整个过程气体内能变化为零，则整个过程，即在一次循环过程中气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故D错误。
故选C。
【分析】1、热力学第一定律及其应用
符号约定：气体吸热 ，放热 ；气体对外做功 ，外界，对气体做功 。
2、理想气体状态方程与图像分析
，在 图上，等温线是双曲线；绝热线比等温线更陡。
3、p-V 图上的过程判断与能量分析
绝热过程：，
等压过程：。
等容过程：，。
4、循环过程的净功与净热
循环 。
图上循环顺时针 对外做功 ()，逆时针 外界对气体做功。
面积法：循环包围的面积 = ∣。
8．如图所示，半径为R的半球固定在水平面上，质量为m的物块静止在半球的最高点，给物块一个微小扰动，物块沿半球下滑到B点时离开球面，B点与球心O连线与水平方向夹角为30°，重力加速度为g，不计物块大小，不计空气阻力，则物块在球面上运动过程中因摩擦产生的热量为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】在 B 点，法向运动方程为：，离开球面时 ，所以：， 这里 ，，所以：
从A到B过程，根据能量守恒，解得，故ABD错误，C正确。
故选C。
【分析】核心考点：
1、圆周运动的脱离条件
当支持力 时，物体将脱离球面。沿径向（法向）的动力学方程：
其中 θ 是 球心与物体的连线与水平方向的夹角（本题 ）。
注意区分：若夹角从竖直向下量起，向心力公式是 ，脱离条件 。
本题明确是“与水平方向夹角”，所以用 提供向心力分量。
2、几何高度计算
半球固定在水平面上，球心在半球底面中心。半球最高点 A 相对于水平面的高度 = （整个半球高 R）。B 点高度：由 （因为从球心到 B 点连线与水平面夹角 θ）。
高度差 。
3、能量守恒（含摩擦）
机械能减少 = 摩擦生热 Q。方程：其中 由脱离条件求出，与高度差无关。
9．电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行，“胜哥”对电动自行车进行了改装，“胜哥”将电动自行车的前轮装上发电机，并与车载蓄电池连接。当“胜哥”用力蹬车或电动自行车自动滑行时，电动自行车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。“胜哥”骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线①所示；第二次启动自充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能为（　　）
A．200J B．250J C．300J D．500J
【答案】A
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】根据动能定理可知，图线①斜率的绝对值表示电动自行车滑行过程中所受阻力大小，即
根据能量守恒定律可知，启动自充电装置后有Ek-f；x'=E；x'=6m
解得E = 200J
故答案为：A。
【分析】本题考查动能定理与能量守恒的综合应用，核心思路是先通过自由滑行的过程求阻力，再结合充电过程的能量转化，计算储存的电能。
10．在用电高峰时期，电网负荷比较大，为了确保居民、农业、重要公益事业和公益性服务等用电供应，会在部分地区对工业生产实行“拉闸限电”和优化供电渠道。下列关于能源和可持续发展说法合理的是（　　）
A．太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳能电池将太阳能转化为电能
B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的唯一形式
C．利用核能的方法有核聚变和核裂变，核电站就是利用核聚变来发电的
D．实现可持续发展，一方面要大力提倡多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明
【答案】A
【知识点】能量转化和转移的方向性；能源的开发和利用及环境保护
【解析】【解答】A．太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳能电池将太阳能转化为电能，所以A符合题意；
B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，B不符合题意；
C．核电站是利用可控核裂变来发电的，C不符合题意；
D．实现可持续发展，方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】太阳能的利用对环境的影响很小；水能是可再生能源，核电站是利用可控核裂变来发电的；实现可持续发展，方面要大力提倡节能。
11．风是一种潜力很大的新能源，国内外都很重视利用风力来发电。地球上可开发的风能大约是可开发水能的10倍，风能与水能、生物能一样，实际上都是间接地来自太阳能。已知太阳照射到地球的上能量，大约有1%转化为风能，而地球上可开发利用的风能只占全部风能的约1%，已知太阳每秒钟释放出的能量约为 ，这些能量中，约有二十二亿分之一到达地球，则每年地球上拥有可开发利用的风能约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】太阳每秒钟释放出的能量约为 ，则太阳每年释放的太阳能约为 ；这些能量中，约有二十二亿分之一到达地球，则每年到达地球的太阳能约为 ；太阳照射到地球的上能量，大约有1%转化为风能，而地球上可开发利用的风能只占全部风能的约1%，则每年地球上拥有可开发利用的风能约为 ．
故答案为：C
【分析】利用太阳释放的能量乘以百分比与时间可以求出地球上可以开发利用的风能大小。
12．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　）
A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子势能变大
C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子势能；永动机不可能制成；液体的表面张力
【解析】【解答】本题主要考查了布朗运动、分子力与分子势能、液体表面张力以及热力学定律等知识点。解题的关键在于理解这些物理现象的本质和规律，并能准确应用相关知识进行分析。A．甲图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故A错误；
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子力做负功，分子势能变大，故B正确；
C．分子间同时存在引力和斥力，液体表面是分子间作用力的合力为引力，故C错误；
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其违背热力学第一定律，故D错误。
故选B。
【分析】根据颗粒大小对布朗运动明显程度的影响分析。根据分子力与分子势能随分子间距离变化的关系分析，了解第一类永动机的概念及其与热力学定律的关系，特别是热力学第一定律和第二定律对永动机的制约。
13．如图所示，在光滑水平地面左侧有竖直挡板，劲度系数为的轻弹簧左端固定在挡板上，右端自由且处于原长状态，质量为、带电量为的小滑块紧贴着弹簧右端由静止释放。整个装置处于水平向左、电场强度大小为的匀强电场中。已知弹簧弹性势能与形变量的关系为，运动过程中小滑块的电荷量不变，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．小滑块加速度的最大值大于
B．小滑块的最大速度为
C．弹簧的最大压缩量为
D．若仅将小滑块的释放点适当右移，小滑块速度最大的位置将更加靠近挡板
【答案】C
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律；简谐运动；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A．刚释放时，小滑块的加速度最大，根据牛顿第二定律有
解得
故A错误；
B．小滑块先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，当加速度为0时速度最大，根据胡克定律和平衡条件有
由能量守恒有
解得
故B错误；
C．小滑块做简谐运动，所以当弹簧压缩量最大时，小滑块的加速度最大，根据简谐运动的对称性可知最大加速度等于刚开始释放的加速度为
对小滑块受力分析并结合牛顿第二定律有
解得
故C正确；
D．若仅将小滑块的释放点适当右移，依然当小滑块的加速度为0时它的速度最大，所以有
解得
所以小滑块速度最大的位置不变，故D错误。
故选C。
【分析】刚释放时，小滑块的加速度最大，当加速度为0时速度最大，结合能量守恒定律求解最大速度，小滑块做简谐运动，所以当弹簧压缩量最大时，小滑块的加速度最大，结合牛顿第二定律求解 弹簧的最大压缩量 。
二、多项选择题
14．列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活寒、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　）
A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热
C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变
【答案】A,C
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）
【解析】【解答】AB．上下乘客时气缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，故气体的内能不变，体积变化缓慢，没有做功，故没有热交换，A符合题意，B不符合题意；
CD．剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，外界对气体做功，温度升高，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】温度是气体内能的唯一标志；绝热过程 外界对气体做工时，气体温度升高。
15．一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中、间的实线是一条双曲线，发生等温变化，平行于横轴，平行纵轴，下列说法正确的是（　　）
A．过程气体做功量大小小于过程气体做功量大小
B．状态的平均分子速率小于状态的平均分子速率
C．从状态，气体吸收热量小于气体对外界做的功
D．气体状态的内能小于状态的内能
【答案】A,B
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】由图可知，AB平行于横轴，说明气体从 A 到 B为等压膨胀；C 到A是等温过程（双曲线），而 B 到 C 则为等容过程（竖直线）。
A．比较C → A（等温过程）与 A → B（等压过程）的做功。等压膨胀的功为
而等温过程中压强随体积增大而减小，其平均压强低于等压过程的压强，故同样从初体积膨胀到相同末体积时，等温过程对应的“面积”更小，即做功更小。故从C到A的做功（取绝对值）小于A 到B做功，故A正确。
B．理想气体的平均分子速率只与温度有关。等压膨胀时，体积变大，T 随 V 增大而升高，故B点温度高于A点温度，平均分子速率也更大，故B正确。
C．等压过程中，体积膨胀，气体对外做功 ，温度升高，内能增大。由热力学第一定律，可得，故吸收热量大于做功，故C错误。
D．内能只与温度有关，C 到A是等温，而B相较于A温度升高，所以，因而B 状态的内能大于C 状态的内能，故D错误。
故选AB。
【分析】一、p-V 图像识别与理想气体等值过程
等温线： → 双曲线。等压线：平行于横轴（体积轴）。等容线：平行于纵轴（压强轴）。
根据图像形状判断过程类型是解题基础。
二、气体做功的比较
气体做功 ，在 p-V 图上等于过程曲线下的面积。
等压过程：，面积是矩形。
等温过程：压强随体积增大而减小，曲线下面积小于等压过程从相同初末体积变化的面积。
比较不同过程的做功大小时，注意体积变化范围和压强变化趋势。
三、温度与内能的关系
理想气体内能只与温度有关：。温度越高，内能越大，分子平均速率越大（）。
等温过程：温度不变 → 内能不变。等压膨胀：体积增大，温度升高 → 内能增加。
四、热力学第一定律的应用
：内能变化（由温度变化判断）。：气体吸收的热量。
：气体对外做的功（体积增大时 ）。
等压膨胀：， → （吸热大于对外做功）。
五、状态参量的逻辑推理
由图像判断过程类型，结合气体状态方程 分析各状态温度高低。
根据温度比较内能、分子平均速率。
利用 p-V 图面积比较功的大小。
利用热力学第一定律分析吸放热及与做功的关系。
16．如图所示，一质量为m、边长为L、电阻为R的正方形金属线框在绝缘水平地面上向一磁感应强度大小为B、方向竖直向下的有界匀强磁场滑去（磁场宽度d>L)，ab边刚进入磁场时，线框abef的速度大小为．已知线框abef与地面间的动摩擦因数为，线框abef恰好能完全进入磁场．下列说法正确的是
A．线框abef进入磁场过程中的加速度不断减小
B．线框abef进入磁场过程中所产生的焦耳热为
C．整个过程中线框abef损失的机械能等于线框abef克服安培力所做的功
D．通过以上数据不能求出线框abef进入磁场所用的时间
【答案】A,B
【知识点】动量定理；能量守恒定律；牛顿第二定律；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】A. 根据牛顿第二定律可得，线框abef进入磁场过程中速度减小，则加速度不断减小，故A正确；
B. 根据能量关系可知，线框的动能转化为焦耳热和机械热，所以线框abef进入磁场过程中所产生的焦耳热为
故B正确；
C. 整个过程中线框abef损失的机械能等于线框abef克服安培力所做的功和克服摩擦力做的功之和，故C错误；
D. 根据动量定理可得
其中
解得：，故D错误．
【分析】结合牛顿第二定律、能量守恒、动量定理，分析线框进入磁场过程中的加速度、焦耳热、机械能损失及时间：核心是利用 “安培力随速度减小而减小” 分析加速度，用能量守恒算焦耳热，用动量定理求时间。
三、非选择题
17．小物通过微信公众号“胜哥课程”观看了关于永动机的文章，对有关理论有了深刻的理解。如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机　 　（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的　 　能，再转化为火箭的　 　能。
【答案】不能；内；机械
【知识点】能量守恒定律；能量转化和转移的方向性；永动机不可能制成
【解析】【解答】永动机不能制造出来，这是因为永动机违背了能量守恒定律。在火箭升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭机械能。
故答案为：不能 内 机械
【分析】根据能量守恒定律的内容分析：
1.能量转化过程，明白该过程哪种形式的能量减少了，产生哪种形式的能量。
2.理解由于能量守恒的原理，永动机是不可能制成的。
18．（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
【答案】（1）；不是
（2）C；
（3）
【知识点】爆炸；分子间的作用力；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查的是气体分子内能、分子间的相互作用力和分子间距离的关系以及爆炸前后的动量守恒等内容，知识覆盖面广，要熟练掌握相关内容。
（1）根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
【分析】（1）根据热力学第一定律求解气体的内能变化；根据热力学第二定律分析；
（2）结合图1分析分子间的作用力与分子间的距离的关系；分子间的吸引力与排斥力大小相等，分子力为零；
（3）根据动量守恒定律分析爆炸后的速度。
（1）[1]根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
[2]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）[1]由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
[2]由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
19． “东方绿舟”内有一个绿色能源区，可以在这里做太阳能和风能的研究性实验，“胜哥”为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方米），如图所示：
假设有一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在方框中　 　；
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△间的关系是，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、外，“胜哥”还应测量的物理量是　 　，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：　
　。
【答案】；时间T；太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有一部分损失等）
【知识点】能量守恒定律；改变内能的两种方式
【解析】【解答】实验图示如图所示
需要测定单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了测量水的质量、温度升高的高度，还需测量太阳照射的时间T。
产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收，或水吸收的太阳能还有一部分损失等。
【分析】这是测定夏季中午太阳能的研究性实验。根据实验原理及实验器材和实验环境（斜坡草地），再根据研究性要求设计实验，并根据实验原理明确测量物理量，确定实验中理想化处理的信息，再确定实验中产生误差的主要原因。
20．在小球时代，可以用热水浸泡将踩瘪后的乒乓球恢复。如图，已知乒乓球导热性能良好，完好时内部气压为大气压强，踩瘪后体积变为原体积的80％，外界温度恒为，“胜哥”把乒乓球全部浸入热水里，当球内气压大于等于时，乒乓球就刚好开始恢复，已知球内气体内能始终只与温度成正比，踩瘪后球内气体内能为E；
（1）求乒乓球被踩瘪但没有破裂时的内部压强；
（2）求要使乒乓球刚好开始恢复，热水温度至少要多少K；
（3）若热水为即为（2）问最小值，乒乓球从放入热水直到恢复形变时总共吸热为Q，则恢复形变过程中球内气体做功多少。
【答案】解：（1）设乒乓球原体积为V，踩瘪后压强为，有
可得
（2）踩瘪后到开始准备恢复为等容过程，设开始温度，开始准备恢复时温度为，有
可得
（3）由于气体内能只与内能有关，乒乓球最终内能为
可知内能增加了，根据热力学第一定律
可得恢复形变过程中球内气体做功为
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【分析】1、气体定律的选择：
踩瘪过程判断是什么变化（等温？绝热？），题说导热良好，暗示等温。
加热到开始恢复的过程判断为等容（因为形变还没开始变，体积固定为 ）。
开始恢复到完全恢复过程是等压还是等温？没说，但通常恢复瞬间壳的约束消失，内部气压保持在 左右直到体积复原，可近似为等压膨胀。
2、热力学第一定律的应用：
已知 ，所以 ，常数 由初始条件定（题给 时内能为E，所以 ）。
总吸热 Q、ΔU、做功 W 关系： 。
3、易错点：
混淆“开始恢复”和“完全恢复”时的状态参量。
对踩瘪后的压强 计算时，错误认为内外气压始终相等（没考虑质量变化却用了玻意耳定律）。
错误判断过程是等温还是等容。
用热一律时，内能变化只与温度有关，但温度变化需要根据过程推算，可能涉及两步（等容 + 等压），但题中 Q 是总吸热， 只需要首末温度差即可，不用管中间过程——这是本题的简便之处。
21．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18亿千瓦时，上下游高度差约72m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）630兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200千瓦时。求：
（1）1千瓦时的能量约为多少立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能？
（2）新安江水力发电站可以为多少户家庭供电？
（3）一年平均开启的发电机组约为多少台？
【答案】（1）解：根据
解得
（2）解：由
解得
（3）解：
解得
故
【知识点】能量守恒定律
【解析】【分析】一、能量转换与单位换算
重力势能公式：
电能单位换算：计算 1 kW·h 电能对应多少立方米水的势能减少
，
注意代入 ，g 可取 10 N/kg（或 9.8），h = 72 m。
二、电力供应与用户数计算
年发电量 ÷ 每户年用电量 = 供电户数
每户年用电量 = 月用电量 × 12 个月
注意单位统一为 kW·h， 要转为
三、发电机组平均运行台数计算
已知 装机总容量（9台总功率） （单位 kW）
若全部机组全年满发：
实际年发电量已知，可求 平均发电功率：
单台机组功率：
平均运行台数：
（1）根据
解得
（2）由
解得
（3）解得
故
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