新教材2023-2024學(xué)年高中物理第3章熱力學(xué)定律章末綜合訓(xùn)練新人教版選擇性

第三章章末綜合訓(xùn)練一、選擇題1.(2023河北張家口第四中學(xué)階段練習(xí))如圖所示,野外生存需要取火時(shí),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(diǎn)燃易燃物。在此過程中,若認(rèn)為筒內(nèi)氣體與外界無熱交換,忽略氣體分子間的相互作用,則筒內(nèi)封閉氣體()A.對(duì)外做負(fù)功,分子的平均動(dòng)能增大B.對(duì)外做正功,內(nèi)能增大C.對(duì)外做正功,分子的平均動(dòng)能減小D.對(duì)外做負(fù)功,內(nèi)能減小2.(2023北京海淀高二階段練習(xí))關(guān)于熱力學(xué)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(duì)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(nèi)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(xué)階段練習(xí))下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)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(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn),就可以使內(nèi)燃機(jī)的效率達(dá)到100%C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進(jìn)行D.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能必然增加4.(2023河北張家口第四中學(xué)階段練習(xí))一定質(zhì)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(gè)狀態(tài)均可視為平衡態(tài)。對(duì)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(duì)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(xí))如圖所示,一定質(zhì)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(duì)氣體做功6.(2023河南開封高二階段練習(xí))如圖所示,汽缸懸空且靜止,設(shè)活塞與缸壁間無摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動(dòng),缸壁導(dǎo)熱性能良好,使缸內(nèi)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(duì)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(nèi)能增大C.外界大氣壓強(qiáng)減小,彈簧伸長,氣體從外界吸收熱量D.外界大氣壓強(qiáng)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(xué)階段練習(xí))一定質(zhì)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?dú)怏w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(duì)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(duì)外做功W2。N1、N2分別表示A、B兩個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)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(yáng)州高二階段練習(xí))如圖所示,內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸豎直固定在水平面上,用質(zhì)量為m的絕熱活塞把缸內(nèi)空間分成兩部分。兩部分中封閉有相同質(zhì)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(dòng)?，F(xiàn)拔掉銷釘,活塞移動(dòng)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(nèi)能之和增大B.兩部分氣體內(nèi)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(jì)算題9.(2023廣東廣州華南師大附中校考)氣象氣球是進(jìn)行高空氣象觀測的平臺(tái)。首先用聚酯薄膜材料制成氣球的球皮,然后對(duì)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(shí),平流層的氣壓為p。從早上至中午,由于陽光照射,氣球內(nèi)氣體的內(nèi)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(nèi)氣體溫度為T1。假設(shè)氣球內(nèi)的氣體壓強(qiáng)始終等于平流層氣壓,求中午時(shí)氣球內(nèi)氣體的溫度T2和早上至中午氣球內(nèi)氣體吸收的熱量Q。10.(2023山東濱州高二階段練習(xí))一定質(zhì)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(shí)的溫度為27℃。求:(1)該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少攝氏度?(2)該氣體整個(gè)過程是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少?章末綜合訓(xùn)練(三)1.A迅速下壓過程中,氣體體積變小,氣體對(duì)外做負(fù)功,外界對(duì)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(xué)第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,氣體內(nèi)能增大,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.B絕對(duì)零度只能無限趨近,無法達(dá)到,故A錯(cuò)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(xué)第一定律可知,內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩個(gè)方面,所以吸收了熱量的物體,其內(nèi)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(cuò)誤。3.A由熱力學(xué)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(nèi)燃機(jī)的效率不可能達(dá)到100%,B錯(cuò)誤;滿足能量守恒定律的物理過程不一定都能自發(fā)地進(jìn)行,例如熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,C錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能的變化量由做功和傳熱共同決定,所以外界對(duì)物體做功,如果物體放熱,物體的內(nèi)能也可能減少或不變,D錯(cuò)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(qiáng)減小,可知?dú)怏w體積增大,則氣體對(duì)外做功,溫度不變,氣體內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,可知?dú)怏w吸收熱量,故A錯(cuò)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(duì)氣體做功,溫度降低,氣體內(nèi)能減小,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,可知?dú)怏w放熱,故B正確;從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高,可知?dú)怏w體積增大,說明氣體對(duì)外界做功,故C錯(cuò)誤;從狀態(tài)b到狀態(tài)a,ab的延長線過原點(diǎn),則氣體做等容變化,W=0,溫度升高,氣體內(nèi)能增大,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W5.Aa→b的過程氣體對(duì)外做功,其大小等于ab直線與坐標(biāo)軸圍成的面積;b→c的過程外界對(duì)氣體做功,其大小等于直線bc與坐標(biāo)軸圍成的面積;c→a的過程氣體體積不變,對(duì)外不做功,外界對(duì)氣體也不做功;則a→b→c→a的過程氣體對(duì)外做功,大小等于三角形abc面積的大小,整個(gè)過程內(nèi)能不變,根據(jù)ΔU=W+Q可知,整個(gè)過程氣體從外界吸收熱量,選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤。b→c的過程氣體壓強(qiáng)不變,體積減小,則氣體溫度降低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。c→a的過程氣體體積不變,則外界對(duì)氣體不做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.A以整個(gè)汽缸及活塞為研究對(duì)象進(jìn)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(nèi)氣體的壓強(qiáng)p=p0+m汽gS,故氣溫的變化不影響缸內(nèi)壓強(qiáng),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(duì)應(yīng)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(duì)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(xué)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(xué)第一定律知ΔU2=Q2W2<0,Q2<W2=1.5p0L,所以Q1>Q2,故A錯(cuò)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(dòng)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(qiáng)減小,根據(jù)壓強(qiáng)微觀意義可知,單位時(shí)間內(nèi)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(qiáng)大于B部分的氣體壓強(qiáng),又因?yàn)榛钊艿截Q直向下的重力,則拔掉銷釘,活塞向下移動(dòng),重力勢能減小,由能量守恒定律可知,兩部分氣體內(nèi)能之和增大,故A正確,B錯(cuò)誤;同理,活塞下移,A部分的氣體對(duì)外界做功,同時(shí)外界對(duì)B部分的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)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(nèi)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(nèi)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(qiáng)為p,氣體對(duì)外做功,W=p(V2V1)由熱力學(xué)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(xué)第一定律ΔU=Q+WA→B過程氣體不做功,W1=0;B→C過程氣體對(duì)外做功,W2<0;C→A過程外界對(duì)氣體做功,W3>0;由于C→