新教材同步系列2024春高中物理第三章热力学定律第二节能量守恒定律及其应用课后提升训练粤教版选择性必修第三册

第三章其次节A组·基础达标1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A．降低 B．上升C．不变 D．无法确定【答案】B【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，冰箱消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度上升，B正确．2．如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加热气体使两部分气体匀整混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增量为ΔU，则()A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较【答案】B【解析】A、B两部分气体密度不同，混合后其重力势能将发生变更，刚起先时A、B气体的合重心在中线下方，匀整混合后重心在中线上，重心上升了，所以气体的重力势能增加了，由能量守恒定律知，吸取的热量一部分增加气体的内能，一部分增加重力势能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正确．3．如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水渐渐向B中流，最终达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能削减C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加【答案】D【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．4．(多选)景颇族的祖先独创的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是()A．气体温度上升，压强不变B．气体温度上升，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能削减【答案】ACD【解析】由于套筒内封闭着确定质量的气体，当猛推推杆时推杆快速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．依据热力学第确定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度上升，所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度上升，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B选项正确，其他选项都错．5．能源是社会发展的基础，下列关于能量守恒和能源的说法正确的是()A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的B．能量的耗散反映了能量是不守恒的C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成能源危机【答案】C【解析】能量是守恒的，能源是能够供应可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，A错误；能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一，B错误；开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，C正确；对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，D错误．6．(多选)下列过程可能发生的是()A．物体吸取热量，同时对外做功，内能增加B．物体吸取热量，同时对外做功，内能削减C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能削减D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加【答案】ABD【解析】当物体吸取的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸取的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就削减，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，由热力学第确定律可知物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．7．(多选)下列关于能量的说法，正确的是()A．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消逝了B．能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变C．伽利略的斜面试验表明白小球在运动过程中某个量是守恒的D．人类对太阳能的利用说明能量可以凭空产生【答案】BC【解析】依据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变，A、D错误，B正确；伽利略的斜面试验表明白小球在运动过程中某个量是守恒的，C正确．8．(多选)如图所示，A、B两点表示确定质量的某种志向气体的两个状态，当气体从状态A变更到状态B时()A．体积必定变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必定对气体做正功D．气体必定从外界吸热【答案】ABD【解析】本题是气体状态变更、图像与热力学第确定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB>VA，A正确．由于没有限制从状态A变更到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，B正确．因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C错误．因为气体对外界做功，而气体的温度又上升，内能增大，由热力学第确定律知气体确定从外界吸热，D正确．B组·实力提升9．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的志向气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时()A．氢气的温度不变 B．氢气的压强减小C．氢气的体积增大 D．氧气的温度上升【答案】BCD【解析】志向气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，eq\f(pV,T)＝c，所以氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由ΔU＝W＋Q可知，氢气内能削减，温度降低，对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q，无热传递的状况下，氧气内能增加，温度上升．10．(多选)如图所示，绝热的容器内密闭确定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数削减B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能削减C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能确定增加D．电流对气体做的功确定大于气体对外做的功【答案】ACD【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由eq\f(pV,T)＝c知，气体温度上升，内能确定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功确定大于气体对外做功，B错误，C、D正确．由气体压强的微观说明知温度上升，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大；而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数削减，A正确．11．(多选)(2024年十堰阶段检测)如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有确定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽视不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零).现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态，经过此过程()A．绝热容器内气体的内能增加B．绝热容器内气体的体积增加C．绝热容器内气体压强不变D．弹簧的弹性势能削减量等于气体内能增加量与活塞重力势能增加量之和【答案】AD【解析】弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态，最终静止时，活塞相对原来位置上升，气体体积减小，外界对气体做正功，由于容器绝热，依据热力学第确定律可知，气体的内能增加，则气体温度上升，依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝c，可知气体压强增大，A正确，BC错误；依据能量守恒可知，弹簧的弹性势能削减量等于气体内能增加量与活塞重力势能增加量之和，D正确．12．确定质量的志向气体由状态a沿abc变更到状态c，吸取了340J的热量，并对外做功120J．若该气体由状态a沿adc变更到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气体________(填“吸取”或“放出”)__________J热量．【答案】吸取260【解析】对该志向气体由状态a沿