新教材同步系列2024春高中物理第三章熱力學定律2熱力學第一定律3能量守恒定律課后提升訓練新人教版選擇性必修第三冊

第三章2、3A組·基礎達標1．在一個與外界沒有熱交換的房間內打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內的溫度將()A．降低 B．上升C．不變 D．無法確定【答案】B【解析】取房間內氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng)，冰箱消耗電能，對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內能增加，房間內溫度上升，B正確．2．壓力鍋結構如圖所示，蓋好鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當鍋內氣體壓強達到確定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時，停止加熱，鍋內氣體對壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則下列說法中正確的是()A．鍋內原有氣體的內能沒有發(fā)生變更B．鍋內原有氣體的內能增加了3JC．鍋內原有氣體的內能削減了3JD．鍋內原有氣體的內能削減了4J【答案】D【解析】由于鍋內氣體對外界做功1.5J，則W＝－1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則Q＝－2.5J，依據熱力學第確定律ΔU＝W＋Q，故內能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故氣體的內能削減4J，D正確．3．(多選)下列過程可能發(fā)生的是()A．物體吸取熱量，同時對外做功，內能增加B．物體吸取熱量，同時對外做功，內能削減C．外界對物體做功，同時物體吸熱，內能削減D．外界對物體做功，同時物體放熱，內能增加【答案】ABD【解析】當物體吸取的熱量多于物體對外做的功時，物體的內能就增加，A正確；當物體吸取的熱量少于物體對外做的功時，物體的內能就削減，B正確；外界對物體做功，同時物體吸熱，由熱力學第確定律可知物體的內能必增加，C錯誤；當物體放出的熱量少于外界對物體做的功時，物體的內能增加，D正確．4．如圖所示，容器中A、B部分各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定．A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水漸漸向B中流淌，最終達到平衡．在這個過程中，下面說法正確的是()A．大氣壓力對水做功，水的內能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內能削減C．大氣壓力對水不做功，水的內能不變D．大氣壓力對水不做功，水的內能增加【答案】D【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大氣壓力對A、B兩管中水做功的代數和為零，但由于水的重心下降，重力勢能減小，由能量守恒定律可知水的內能增加，D正確．5．恒溫的水池中，有一氣泡緩慢上升，在此過程中，氣泡的體積會漸漸增大，不考慮氣泡內氣體分子勢能的變更，下列說法中正確的是()A．氣泡內的氣體對外界做功B．氣泡內的氣體內能增加C．氣泡內的氣體與外界沒有熱傳遞D．氣泡內氣體分子的平均動能減小【答案】A【解析】氣泡體積增大，對外做功，由于溫度不變，因此分子平均動能不變，氣體的內能不變，依據ΔU＝W＋Q可知，氣體吸取熱量，A正確，B、C、D錯誤．6．如圖為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了確定質量的氣體，M可沿N的內壁上下滑動，設筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()A．外界對氣體做功，氣體內能增大B．外界對氣體做功，氣體內能減小C．氣體對外界做功，氣體內能增大D．氣體對外界做功，氣體內能減小【答案】A【解析】本題考查了熱力學第確定律，理解做功和熱傳遞可以變更物體的內能．筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑動的過程中，外界對氣體做功，由熱力學第確定律可知氣體內能增大，A正確．7．(多選)如圖，一開口向上的導熱汽缸內，用活塞封閉了確定質量的志向氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．現用外力作用在活塞上，使其緩慢上升．環(huán)境溫度保持不變，大氣壓不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)．在活塞上升過程中()A．氣體體積漸漸增大，內能增加B．氣體壓強漸漸減小，內能不變C．氣體壓強漸漸增大，放出熱量D．氣體對外界做功，吸取熱量【答案】BD【解析】活塞上升，體積漸漸增大，志向氣體的內能與溫度相關聯，溫度保持不變，則內能不變，A錯誤；依據志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知體積增大，溫度不變，故壓強減?。灰驗闇囟炔蛔?，內能不變，體積增大，氣體對外界做功，依據熱力學第確定律ΔU＝W＋Q，可知系統(tǒng)吸熱，B、D正確，C錯誤．8．(多選)景頗族的祖先獨創(chuàng)的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃．對于筒內封閉的氣體，在此壓縮過程中下列說法不正確的是()A．氣體溫度上升，壓強不變B．氣體溫度上升，壓強變大C．氣體對外界做正功，氣體內能增加D．外界對氣體做正功，氣體內能削減【答案】ACD【解析】由于套筒內封閉著確定質量的氣體，當猛推推桿時推桿快速壓縮氣體，外界對氣體做正功．由于這一過程進行得很快，可以看成是一個近似的絕熱過程，即整個系統(tǒng)來不及向外界傳遞熱量．依據熱力學第確定律，這時外力做的功只能用來增加氣體的內能，這就使氣體分子的運動加劇，引起氣體分子平均動能增加，氣體溫度上升．所以艾絨即刻被點燃．由于被封閉的氣體質量不變，溫度上升，而體積變小，則由氣體狀態(tài)方程知壓強變大．故B正確，A、C、D錯誤．9．(多選)(2024年全國卷節(jié)選)在一汽缸中用活塞封閉著確定量的志向氣體，發(fā)生下列緩慢變更過程，氣體確定與外界有熱量交換的過程是()A．氣體的體積不變，溫度上升 B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度上升 D．氣體的體積增大，溫度不變【答案】ABD【解析】氣體的體積不變溫度上升，則氣體的內能上升，體積不變氣體做功為零，因此氣體吸取熱量，A正確；氣體的體積減小溫度降低，則氣體的內能降低，體積減小外界對氣體做功，由熱力學第確定律ΔU＝W＋Q，可知氣體對外放熱，B正確；氣體的體積減小溫度上升，則氣體的內能上升，體積減小外界對氣體做功，由熱力學第確定律ΔU＝W＋Q，可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；氣體的體積增大溫度不變則氣體的內能不變，體積增大氣體對外界做功，由熱力學第確定律ΔU＝W＋Q，可知Q＞0即氣體吸取熱量，D正確．10．(多選)如圖所示，絕熱的容器內密閉確定質量的氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對其加熱時，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是()A．單位時間內氣體分子對活塞碰撞的次數削減B．電流對氣體做功，氣體對外做功，氣體內能可能削減C．電流對氣體做功，氣體對外做功，其內能確定增加D．電流對氣體做的功確定大于氣體對外做的功【答案】ACD【解析】由題意知，氣體壓強不變，活塞上升，體積增大，由eq\f(pV,T)＝C知，氣體溫度上升，內能確定增加，由能的轉化和守恒知，電流對氣體做功確定大于氣體對外做功，B錯誤，C、D正確．由氣體壓強的微觀說明知溫度上升，氣體分子與活塞碰一次對活塞的沖擊力增大；而壓強不變，單位時間內對活塞的沖擊力不變，因此單位時間內對活塞的碰撞次數削減，A正確．B組·實力提升11．確定質量的志向氣體由狀態(tài)a沿abc變更到狀態(tài)c，吸取了340J的熱量，并對外做功120J．若該氣體由狀態(tài)a沿adc變更到狀態(tài)c時，對外做功40J，則這一過程中氣體________(填“吸取”或“放出”)__________J熱量．【答案】吸取260【解析】對該志向氣體由狀態(tài)a沿abc變更到狀態(tài)c，由熱力學第確定律可得ΔU＝Q＋W＝340J－120J＝220J，即從a狀態(tài)到c狀態(tài)，志向氣體的內能增加了220J；若該氣體由狀態(tài)a沿adc變更到狀態(tài)c時，對外做功40J，此過程志向氣體的內能增加還是220J，所以可以判定此過程吸取熱量，再依據熱力學第確定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220J＋40J＝260J．12．在一個標準大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽，其體積由1.043cm3變?yōu)?676cm3．已知水的汽化熱為2263.8J/g．求：(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W；(2)氣體吸取的熱量Q；(3)氣體增加的內能ΔU．解：取1g水為探討系統(tǒng)，1g沸騰的水變成同溫度的水汽須要吸取熱量，同