新教材同步系列2024春高中物理第三章热力学定律2热力学第一定律3能量守恒定律课后提升训练新人教版选择性必修第三册

第三章2、3A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．压力锅结构如图所示，盖好锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到确定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热，锅内气体对压力阀及外界做功1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，则下列说法中正确的是()A．锅内原有气体的内能没有发生变更B．锅内原有气体的内能增加了3JC．锅内原有气体的内能削减了3JD．锅内原有气体的内能削减了4J【答案】D【解析】由于锅内气体对外界做功1.5J，则W＝－1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，则Q＝－2.5J，依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q，故内能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故气体的内能削减4J，D正确．3．(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．4．如图所示，容器中A、B部分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中流淌，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两管中水做功的代数和为零，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．5．恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会渐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变更，下列说法中正确的是()A．气泡内的气体对外界做功B．气泡内的气体内能增加C．气泡内的气体与外界没有热传递D．气泡内气体分子的平均动能减小【答案】A【解析】气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，因此分子平均动能不变，气体的内能不变，依据ΔU＝W＋Q可知，气体吸取热量，A正确，B、C、D错误．6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了确定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小【答案】A【解析】本题考查了热力学第确定律，理解做功和热传递可以变更物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑动的过程中，外界对气体做功，由热力学第确定律可知气体内能增大，A正确．7．(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了确定质量的志向气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢上升．环境温度保持不变，大气压不变，系统始终处于平衡状态．在活塞上升过程中()A．气体体积渐渐增大，内能增加B．气体压强渐渐减小，内能不变C．气体压强渐渐增大，放出热量D．气体对外界做功，吸取热量【答案】BD【解析】活塞上升，体积渐渐增大，志向气体的内能与温度相关联，温度保持不变，则内能不变，A错误；依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知体积增大，温度不变，故压强减小；因为温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q，可知系统吸热，B、D正确，C错误．8．(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．对于筒内封闭的气体，在此压缩过程中下列说法不正确的是()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正确，A、C、D错误．9．(多选)(2024年全国卷节选)在一汽缸中用活塞封闭着确定量的志向气体，发生下列缓慢变更过程，气体确定与外界有热量交换的过程是()A．气体的体积不变，温度上升 B．气体的体积减小，温度降低C．气体的体积减小，温度上升 D．气体的体积增大，温度不变【答案】ABD【解析】气体的体积不变温度上升，则气体的内能上升，体积不变气体做功为零，因此气体吸取热量，A正确；气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小外界对气体做功，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q，可知气体对外放热，B正确；气体的体积减小温度上升，则气体的内能上升，体积减小外界对气体做功，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q，可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误；气体的体积增大温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q，可知Q＞0即气体吸取热量，D正确．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．B组·实力提升11．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abc变更到状态c，由热力学第确定律可得ΔU＝Q＋W＝340J－120J＝220J，即从a状态到c状态，志向气体的内能增加了220J；若该气体由状态a沿adc变更到状态c时，对外做功40J，此过程志向气体的内能增加还是220J，所以可以判定此过程吸取热量，再依据热力学第确定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220J＋40J＝260J．12．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043cm3变为1676cm3．已知水的汽化热为2263.8J/g．求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸取的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU．解：取1g水为探讨系统，1g沸腾的水变成同温度的水汽须要吸取热量，同