新教材2023-2024學年高中物理第3章熱力學定律章末綜合訓練新人教版選擇性

第三章章末綜合訓練一、選擇題1.(2023河北張家口第四中學階段練習)如圖所示,野外生存需要取火時,可以用隨身攜帶的取火裝置,在銅制活塞上放置少量易燃物,將金屬筒套在活塞上迅速下壓,即可點燃易燃物。在此過程中,若認為筒內氣體與外界無熱交換,忽略氣體分子間的相互作用,則筒內封閉氣體()A.對外做負功,分子的平均動能增大B.對外做正功,內能增大C.對外做正功,分子的平均動能減小D.對外做負功,內能減小2.(2023北京海淀高二階段練習)關于熱力學定律,下列說法正確的是()A.在一定條件下物體的溫度可以降到絕對零度B.物體不可能從單一熱源吸收熱量全部用于做功,而不產(chǎn)生其他影響C.吸收了熱量的物體,其內能一定增加D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高3.(2023江蘇南京燕子磯中學階段練習)下列有關能量轉化的說法正確的是()A.不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他的變化B.只要對內燃機不斷改進,就可以使內燃機的效率達到100%C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行D.外界對物體做功,物體的內能必然增加4.(2023河北張家口第四中學階段練習)一定質量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的a→d→c→b→a循環(huán),該過程每個狀態(tài)均可視為平衡態(tài)。對此氣體,下列說法正確的是()A.從狀態(tài)d到狀態(tài)c,氣體不吸熱也不放熱B.從狀態(tài)c到狀態(tài)b,氣體放熱C.從狀態(tài)a到狀態(tài)d,外界對氣體做功D.從狀態(tài)b到狀態(tài)a,氣體放熱5.(2023山東聊城一中階段練習)如圖所示,一定質量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b,再變化到狀態(tài)c,然后由狀態(tài)c回到狀態(tài)a。pV圖像中的bc段與橫軸平行,ca段與縱軸平行。下列說法正確的是()A.a→b→c→a的過程氣體從外界吸收熱量B.a→b的過程氣體溫度逐漸升高C.b→c的過程氣體溫度逐漸升高D.c→a的過程外界對氣體做功6.(2023河南開封高二階段練習)如圖所示,汽缸懸空且靜止,設活塞與缸壁間無摩擦且可以在缸內自由移動,缸壁導熱性能良好,使缸內氣體溫度總能與外界大氣的溫度相同,則()A.氣溫降低,外界對氣體做功,汽缸的上底面距地面的高度減小B.氣溫升高,汽缸中氣體分子的數(shù)密度變大,內能增大C.外界大氣壓強減小,彈簧伸長,氣體從外界吸收熱量D.外界大氣壓強增大,汽缸的上底面距地面的高度增大7.(多選)(2023河南南陽中學階段練習)一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的pV圖像如圖所示,已知氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收的熱量為Q1,氣體對外做功W1;從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程中吸收的熱量為Q2,氣體對外做功W2。N1、N2分別表示A、B兩個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù),則下列說法正確的是()A.Q1<Q2 B.N1>N2C.Q1+Q2=4p0L D.Q1W1=Q2W28.(2023江蘇揚州高二階段練習)如圖所示,內壁光滑的絕熱汽缸豎直固定在水平面上,用質量為m的絕熱活塞把缸內空間分成兩部分。兩部分中封閉有相同質量和溫度的同種理想氣體,活塞用銷釘K固定,已知A部分的氣體體積小于B部分的氣體體積,活塞能上、下自由移動。現(xiàn)拔掉銷釘,活塞移動一小段距離靜止后再將其固定。下列說法正確的是()A.兩部分氣體內能之和增大B.兩部分氣體內能之和不變C.兩部分氣體溫度都升高D.兩部分氣體溫度都降低二、計算題9.(2023廣東廣州華南師大附中?？?氣象氣球是進行高空氣象觀測的平臺。首先用聚酯薄膜材料制成氣球的球皮,然后對它充以比空氣密度小的氣體,之后密封好,氣球就可以攜帶儀器升空探測了。某氣象氣球升至地球平流層時,平流層的氣壓為p。從早上至中午,由于陽光照射,氣球內氣體的內能增加了ΔU,氣球有微小膨脹,半徑由R1膨脹到R2,已知早上氣球內氣體溫度為T1。假設氣球內的氣體壓強始終等于平流層氣壓,求中午時氣球內氣體的溫度T2和早上至中午氣球內氣體吸收的熱量Q。10.(2023山東濱州高二階段練習)一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,最后回到狀態(tài)A,其狀態(tài)變化過程的pV圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃。求:(1)該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少攝氏度?(2)該氣體整個過程是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少?章末綜合訓練(三)1.A迅速下壓過程中,氣體體積變小,氣體對外做負功,外界對氣體做正功,即W>0,氣體與外界無熱交換,是絕熱過程,Q=0,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,氣體內能增大,溫度升高,分子平均動能增大,故A正確,B、C、D錯誤。2.B絕對零度只能無限趨近,無法達到,故A錯誤;物體不可能從單一熱源吸收熱量全部用于做功,而不產(chǎn)生其他影響,故B正確;由熱力學第一定律可知,內能的變化取決于做功和傳熱兩個方面,所以吸收了熱量的物體,其內能不一定增加,壓縮氣體不一定能使氣體的溫度升高,故C、D錯誤。3.A由熱力學第二定律可知,不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響,A正確;內燃機的效率不可能達到100%,B錯誤;滿足能量守恒定律的物理過程不一定都能自發(fā)地進行,例如熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,C錯誤;根據(jù)熱力學第一定律,內能的變化量由做功和傳熱共同決定,所以外界對物體做功,如果物體放熱,物體的內能也可能減少或不變,D錯誤。4.B由圖像知,從狀態(tài)d到狀態(tài)c,氣體溫度不變,壓強減小,可知氣體體積增大,則氣體對外做功,溫度不變,氣體內能不變,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W,可知氣體吸收熱量,故A錯誤;根據(jù)pT圖像的斜率表示1V,可知從狀態(tài)c到狀態(tài)b,氣體體積減小,外界對氣體做功,溫度降低,氣體內能減小,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W,可知氣體放熱,故B正確;從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體壓強不變,溫度升高,可知氣體體積增大,說明氣體對外界做功,故C錯誤;從狀態(tài)b到狀態(tài)a,ab的延長線過原點,則氣體做等容變化,W=0,溫度升高,氣體內能增大,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W5.Aa→b的過程氣體對外做功,其大小等于ab直線與坐標軸圍成的面積;b→c的過程外界對氣體做功,其大小等于直線bc與坐標軸圍成的面積;c→a的過程氣體體積不變,對外不做功,外界對氣體也不做功;則a→b→c→a的過程氣體對外做功,大小等于三角形abc面積的大小,整個過程內能不變,根據(jù)ΔU=W+Q可知,整個過程氣體從外界吸收熱量,選項A正確。a→b的過程中,氣體pV乘積的變化情況無法確定,則氣體溫度的變化情況也無法確定,選項B錯誤。b→c的過程氣體壓強不變,體積減小,則氣體溫度降低,選項C錯誤。c→a的過程氣體體積不變,則外界對氣體不做功,選項D錯誤。6.A以整個汽缸及活塞為研究對象進行受力分析,根據(jù)平衡條件有F彈=(m汽+m活)g=kx,可知彈力大小始終等于整體的重力,彈簧的長度始終不變,則活塞的位置始終不變。汽缸內氣體的壓強p=p0+m汽gS,故氣溫的變化不影響缸內壓強,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C7.BC根據(jù)圖像可知,A、B、C狀態(tài)對應的pV乘積分別為3p0L、4p0L、3p0L,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C,有TA=TC<TB;由圖像與橫軸圍成的面積表示氣體對外做功,有W1=(3p0+2p0)L2=2.5p0L,W2=(2p0+p0)L2=1.5p0L,可得W1>W2;由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,根據(jù)熱力學第一定律知ΔU1=Q1W1>0,得Q1>W1=2.5p0L;由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,根據(jù)熱力學第一定律知ΔU2=Q2W2<0,Q2<W2=1.5p0L,所以Q1>Q2,故A錯誤。從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,氣體的溫度升高,分子的平均動能增大,則分子每次碰撞器壁的平均作用力增大,由于氣體壓強減小,根據(jù)壓強微觀意義可知,單位時間內撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)變小,即N1>N2,故B正確。由于ΔU1=Q1W1>0,ΔU2=Q2W2<0,ΔU1=ΔU2,所以Q1W18.A根據(jù)pVT=C可知,A部分的氣體壓強大于B部分的氣體壓強,又因為活塞受到豎直向下的重力,則拔掉銷釘,活塞向下移動,重力勢能減小,由能量守恒定律可知,兩部分氣體內能之和增大,故A正確,B錯誤;同理,活塞下移,A部分的氣體對外界做功,同時外界對B部分的氣體做功,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q,依題意,汽缸絕熱,可得Q=0,易知A部分的氣體內能減小,溫度降低,B9.答案R23R13T1ΔU+4解析早上氣體體積V1=4中午氣體體積V2=4從早上至中午,氣球內的氣體做等壓變化,有V聯(lián)立解得T2=R23氣球膨脹過程,氣體壓強為p,氣體對外做功,W=p(V2V1)由熱力學第一定律ΔU=Q+W解得Q=ΔU+43πp(R10.答案(1)173℃27℃(2)放熱200J解析(1)由圖像可知,A→B是等容變化,由查理定律得p代入數(shù)據(jù)得TB=100K又T=t+273K聯(lián)立解得tB=173℃B→C是等壓變化,由蓋呂薩克定律得V代入數(shù)據(jù)得TC=300K即tC=27℃。(2)根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+WA→B過程氣體不做功,W1=0;B→C過程氣體對外做功,W2<0;C→A過程外界對氣體做功,W3>0;由于C→