全优课堂·物理·选择性必修第三册(人教版) 课后提升训练 试题及答案 第3章

第三章1基础对点练考点1功和内能1．(多选)如图所示，在演示做功可以改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是()A．要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒B．实验的研究对象是圆筒中的空气C．观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了D．应迅速压下活塞，减小热传递的影响【答案】BD【解析】为减小热传递的影响，应迅速下压活塞，快速下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，将机械能转化为筒内空气的内能，使空气温度升高，说明做功可以改变物体的内能；筒内空气又将热量传递给棉花，当棉花温度达到着火点时，棉花将燃烧起来，所以棉花内能增加是通过热传递方式实现的，A、C错误；演示做功可以改变气体内能，是外力对空气做功，空气的内能增加；实验的研究对象是圆筒中的空气，B、D正确．2．如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前()A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增大，压强变大【答案】D【解析】克服绳与紫铜管间的摩擦做功，使管壁内能增大，温度升高．通过热传递，乙醚的内能增大，温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增大，压强变大，D正确．3．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少【答案】C【解析】抽掉隔板后，气体膨胀，体积增大，但由于右侧为真空，所以气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，C正确．4．(多选)健身球是一个充满气体的大皮球，现把健身球放在水平地面上．若在人体压向健身球的过程中球内气体温度保持不变，其内部气体视为理想气体，则()A．气体分子的平均动能增大 B．气体的密度增大C．气体的内能增大 D．外界对气体做功【答案】BD【解析】在人压向健身球的过程中，外界对球做功，气体所占的体积减小，故气体的密度增大；气体温度不变，故气体分子的平均动能不变，故A、C错误，B、D正确.考点2热和内能5．两个物体之间发生了热传递，则一定是()A．内能大的物体向内能小的物体传递热量B．比热容大的物体向比热容小的物体传递热量C．含热量多的物体向含热量少的物体传递热量D．一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能【答案】D【解析】两个物体之间发生了热传递，则两个物体间一定有温度差，即一个温度高一个温度低，而温度是物体分子平均动能的标志，故一定是一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能．6．下列关于做功和热传递的说法正确的是()A．做功和热传递都能引起系统内能的改变B．只要外界对物体做功，物体的内能就一定改变C．热传递的条件是物体间存在内能差D．做功和热传递改变物体内能的实质是一样的【答案】A【解析】做功和热传递都能引起系统内能的改变，效果相同，但它们的实质不同，做功是其他形式的能和内能之间的转化，而热传递是不同物体或一个物体的不同部分间内能的转移，A正确，D错误；因为热量交换情况未知，所以外界对物体做功，物体的内能不一定改变，B错误；热传递的条件是物体间存在温度差，而不是存在内能差，C错误．7．下列现象中，通过热传递的方法来改变物体内能的是()A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高C．用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加D．打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加【答案】B【解析】打开电灯开关，灯丝的温度升高，是通过电流做功的方法来改变物体内能的，A错误；太阳能热水器中水的内能增加是以热传递方式进行的，B正确；用磨刀石磨刀时，刀片温度升高，是通过摩擦力做功的方法来改变物体内能的，C错误；打击铁钉，铁钉温度升高，是通过做功的方法来改变物体内能的，D错误．8．如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置．这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是()A．做功 B．热传递C．既有做功也有热传递 D．电流的热效应【答案】B【解析】太阳能热水器是通过热传递的方式将水加热，B正确．9．(2023年安徽联考)关于温度、内能和热量的说法中，正确的是()A．物体吸收热量时内能增加，温度一定升高B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能C．用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高D．人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多【答案】B【解析】晶体熔化过程中，吸热内能增加但温度不变，A错误；汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能，使汽油和空气混合物的内能增加，温度升高，B正确；用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，C错误；热量是过程量，只能说吸收或放出多少热量，不能说含有多少热量，D错误．综合提升练10．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．用E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉动的过程中，下列说法不正确的是()A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小【答案】D【解析】甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对于甲室内的气体，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小，D正确．11．重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小【答案】B【解析】质量一定的理想气体，体积不变，温度升高，则内能增大，压强增大，A、C错误；体积不变、气体不做功，内能增大则吸收热量，B正确，D错误．第三章23基础对点练考点1热力学第一定律的应用1．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一定值时，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化B．锅内原有气体的内能增加了3JC．锅内原有气体的内能减少了3JD．锅内原有气体的内能减少了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，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，故内能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故气体的内能减少4J，D正确．2．(多选)下列过程可能发生的是()A．物体吸收热量，同时对外做功，内能增加B．物体吸收热量，同时对外做功，内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加【答案】ABD【解析】当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，由热力学第一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．3．恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，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，根据ΔU＝W＋Q可知，气体吸收热量，A正确，B、C、D错误．4．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，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】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，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．5．(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，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．气体体积逐渐增大，内能增加B．气体压强逐渐减小，内能不变C．气体压强逐渐增大，放出热量D．气体对外界做功，吸收热量【答案】BD【解析】活塞上升，体积逐渐增大，理想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；根据理想气体状态方程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，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知系统吸热，B、D正确，C错误．6．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，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．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，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，气体内能减少【答案】ACD【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，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．根据热力学第一定律，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，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，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．7．(多选)(2023年全国卷节选)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是()A．气体的体积不变，温度升高 B．气体的体积减小，温度降低C．气体的体积减小，温度升高 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升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，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，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体对外放热，B正确；气体的体积减小温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律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，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q>0即气体吸收热量，D正确．考点2能量守恒定律8．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．升高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，房间内温度升高，B正确．9．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中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡．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，水的内能减少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．综合提升练10．(多选)如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(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减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加D．电流对气体做的功一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，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错误，C、D正确．由气体压强的微观解释知温度升高，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减少，A正确．11．一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340J的热量，并对外做功120J．若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)__________J热量．【答案】吸收260【解析】对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340J－120J＝220J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，此过程理想气体的内能增加还是220J，所以可以判定此过程吸收热量，再根据热力学第一定律可得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)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.解：取1g水为研究系统，1g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸．(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10-6J＝169.7J.(2)气体吸热Q＝1×2263.8J＝2263.8J.(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝2263.8J＋(－169.7)J＝2094.1J．第三章4基础对点练考点1对热力学第二定律的理解1．下列说法正确的是()A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B．质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘相比，具有相同的分子势能C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关【答案】D【解析】熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A错误；80℃的液态萘凝固成80℃的固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，B错误；液体具有流动性是因为液体分子没有固定的平衡位置，C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关，D正确．2．(2024年阿克苏月考)下列说法正确的是()A．静止的物体没有内能B．根据热力学第二定律可知，机械能不可能全部转化为物体的内能C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从高温物体传给低温物体D．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变【答案】D【解析】物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，与物体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，A错误；根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化物体的内能，B错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，C错误；根据热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变，D正确．3．(2024年广东期末)下列对能量理解正确的是()A．能量在被利用的过程中，可利用的效率不变B．能量转化遵守能量守恒定律C．能量可以凭空消失D．自然界中的能量在不断减少【答案】B【解析】机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部用来做功以转化为机械能，因此能量在被利用的过程中，可利用的效率是不同的，A错误；由能量转化守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．因此能量转化遵守能量守恒定律，B正确，C错误；由能量守恒定律可知，自然界中的能量不会减少，D错误．4．人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是()A．空调风速越大，室内空气的分子动能也越大B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．空调制热使得室内温度上升，则速率小的空气分子比例减小【答案】D【解析】室内空气的分子动能只与温度有关，与空调风速无关，A错误；空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，B错误．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，C错误；空调制热使得室内温度上升，根据温度是分子平均动能的标志，所以速率小的空气分子比例减小，D正确．考点2对第二类永动机的理解5．(多选)下列说法正确的是()A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，所以要节约能源【答案】BD【解析】第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，但并不违背能量守恒定律，A错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，即违背了能量转化的方向性，B正确；自然界中的能量是守恒的，但能够被人类使用的能源不断减少(能源的品质降低)，所以节约能源非常有必要，C错误，D正确．6．(2024年廊坊期末)下列有关热学现象的说法正确的是()A．双手互相摩擦发热的现象是用热传递的方法来改变物体内能的B．在散热的条件下被压缩的气体内能一定增加C．第二类永动机不违反热力学第二定律，只违反热力学第一定律D．宏观与热现象有关的自发的物理过程都是不可逆的【答案】D【解析】双手互相摩擦发热的现象是用做功的方法来改变物体内能的，A错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，在散热的条件下被压缩的气体内能不一定增加，B错误；第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，C错误；宏观与热现象有关的自发的物理过程都是不可逆的，D正确．7．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．效率为100%的热机是不可能制成的C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段【答案】BC【解析】第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律，A错误；效率为100%的热机是不可能制成的，B正确；电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，C正确；从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的，D错误．8．(2024年辽宁联考)根据热学中的有关知识，下列说法正确的是()A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性【答案】D【解析】热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生．根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，A错误，D正确；空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，B错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机也不可能制造出来，C错误．综合提升练9．(2024年深圳期末)海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡．当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小．该过程中水蒸气可视作理想气体．下列关于该过程说法正确的是()A．水蒸气上升过程中吸收热量B．水蒸气分子的平均动能增大C．水蒸气放出的热量大于其减小的内能D．该过程违反了热力学第二定律【答案】C【解析】根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体温度下降，故内能减小，即ΔU<0，体积减小可以判断外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故放出热量，A错误；水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，B错误；根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，C正确；该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化，故没有违反热力学第二定律，D错误．10．油炸爆米花的基本原理是：高温的油让玉米粒内的水分迅速汽化形成水蒸气，形成的水蒸气被玉米粒的外皮密封在内部．随着温度的升高水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外压强差达到一定程度时玉米的表皮突然破裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时爆开玉米粒．关于这一过程，下列说法正确的是()A．在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能都一定增加B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，照样可以用油炸的方式做爆米花C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变成了动能D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单面积上受到水蒸气分子撞击的次数增多【答案】D【解析】温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变，A错误；大米虽然没有玉米那样的外壳密封，油炸形成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不可以用油炸的方式做爆米花，B错误；炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背热力学第二定律，C错误；玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，体积不变，则分子分布的密集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增大，可知单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单位面积的撞击次数增多，D正确．11．一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗柴油14kg，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)解：发动机每小时做的功W＝Pt＝66150W×3600s＝2.38×108J，完全燃烧14kg柴油放出的能量Q总＝4.3×107J/kg×14kg＝6.02×108J，有用功的能量Q有＝W＝2.38×108J，所以η＝eq\f(Q有,Q总)＝eq\f(2.38×108J,6.02×108J)×100%＝39.5%，发动机的效率是39.5%.第三章提升课二1．在一个密闭容器内有一滴15℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15℃，下列说法正确的是()A．分子势能减小 B．分子平均动能减小C．内能一定增加 D．分子的速率都减小【答案】C【解析】由于水滴蒸发变成水蒸气的过程，需要吸收热量，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，在密闭容器内不考虑外界做功，W＝0，Q＞0，故它的内能增加了，C正确；水蒸气的分子势能大于水的分子势能，温度一样，分子平均动能不变，分子的速率不可能都减小，内能是所有分子势能和分子动能的总和，故分子势能增大，A、B、D错误．2．山地自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示．当路面不平时，在汽缸内封闭气体的作用下，活塞上下振动，起到减缓震动的目的．当活塞迅速下压过程中()A．汽缸内的气体分子的平均动能不变B．汽缸内所有分子的速率增大C．汽缸内的气体压强可能不变D．单位时间内撞到汽缸内壁单位面积上的气体分子数增多【答案】D【解析】当活塞迅速下压时，活塞对气体做功，气体来不及散热，则由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升高，汽缸内气体分子的平均动能增大，A错误；汽缸内气体分子的平均动能增大，则分子的平均速率增大，不是汽缸内所有分子的速率增大，B错误；当活塞迅速下压时，汽缸内气体的体积减小，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，气体压强增大，则单位时间内撞到汽缸内壁单位面积上的气体分子数增多，C错误，D正确．3．(2023年广州阶段检测)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法错误的是()A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功D．气体在被压缩的过程中，气体对外界做功【答案】D【解析】抽开隔板时，由于右方是真空，气体向右自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传递，则根据ΔU＝Q＋W可知，气体的内能不变，A、C正确；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据ΔU＝Q＋W可知，气体内能增大，B正确，D错误．4．(2024年北京月考)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示．座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是()A．气体体积变大，气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变多B．B中气体可以自发地全部退回A中C．气体温度不变，体积增大，压强减小D．气体体积膨胀，对外做功，内能减小【答案】C【解析】由于气闸舱B内为真空，可知打开阀门K，A中的气体可以自由进入B中，气体不做功，且与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能不变，气体温度不变，根据eq\f(pV,T)＝C，由于气体体积增大，则气体压强减小，C正确，D错误；气体体积变大，气体温度不变，气体分子的平均动能不变，气体压强减小，根据压强微观意义可知，气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变少，A错误；根据热力学第二定律可知，B中气体不可以自发地全部退回A中，B错误．5．(2024年武汉质检)一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是()A．过程ab中气体分子热运动的平均动能保持不变B．过程bc中外界对气体做负功C．过程ca中气体从外界吸热D．气体在状态a的压强最大【答案】C【解析】由V-T图像可知过程ab的温度升高，则气体分子热运动的平均动能变大，A错误；过程bc中气体的体积减小，则外界对气体做正功，B错误；过程ca中气体的温度T不变，则ΔU＝0，而气体的体积V增大，则W<0，气体对外做功，由ΔU＝Q＋W可知，Q>0，即气体从外界吸热，故C正确；由理想气体状态方程可知V＝eq\f(nR,p)T，即V-T图像的斜率反映一定质量的理想气体的压强大小，斜率越大压强越小，则由pa<pb＝pc，即气体在状态a的压强最小，D错误．6．(多选)(2023年中山联考)自热锅因其便于加热和方便携带，越来越受到户外运动爱好者的欢迎．自热锅内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，能在15分钟内迅速加热食品．自热锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸．对于这种现象下列说法正确的是()A．自热锅爆炸前，锅内气体温度升高B．自热锅爆炸前，锅内气体内能增加C．自热锅爆炸时，锅内气体温度降低D．自热锅爆炸时，锅内气体内能增加【答案】ABC【解析】自热锅内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热量，可知自热锅爆炸前，锅内气体温度升高，锅内气体内能增加，A、B正确；自热锅爆炸时，由于时间极短，锅内气体对外做功，且来不及与外界发生热传递，根据热力学第一定律可知，锅内气体内能减小，锅内气体温度降低，C正确，D错误．7．如图，一定质量的理想气体由状态a经状态b变化到状态c，已知气体从状态a变化到状态b的过程中外界对气体做功为W1，同时向外界放出热量Q1；从状态b变化到状态c过程中外界对气体做功为W2，与外界的热交换量为Q2，下列说法正确的是()A．气体在状态a、状态b、状态c时的内能相等B．W2＝3W1C．Q1＋Q2＝2p0V0D．W1＋W2＝Q1＋Q2【答案】D【解析】在p-V图像中，根据eq\f(pV,T)＝C可知，气体由状态a经状态b变化到状态c的过程中，温度先增大后减小，即Ta＝Tc<Tb，故气体在状态a与状态c时的内能相等，都小于状态b的内能，A错误；在p-V图像中，图像与横轴所围面积表示外界对气体做的功，则W1＝eq\f(1,2)×(p0＋2p0)×V0＝eq\f(3p0V0,2)，W2＝eq\f(1,2)×(2p0＋3p0)×V0＝eq\f(5p0V0,2)，故W2＝eq\f(5,3)W1，B错误；一定质量的理想气体由状态a经状态b变化到状态c，内能的变化量为0，即与外界交换的热量与外界对气体所做的功大小相等，即Q1＋Q2＝W1＋W2＝eq\f(3p0V0,2)＋eq\f(5p0V0,2)＝4p0V0，C错误；从a到b，温度升高，内能增大，外界对气体做功，气体向外界放出热量Q1，根据热力学第一定律可得ΔU＝－Q1＋W1，从b到c，温度降低，内能减小，外界对气体做功，则气体向外界放出热量，根据热力学第一定律可得－ΔU＝W2－Q2，则有W1＋W2＝Q1＋Q2，D正确．8．(多选)如图所示，在做托里拆利实验时，玻璃管内有些残留的空气，此时玻璃管竖直放置．假如把玻璃管缓慢竖直向上提起一段距离，玻璃管下端仍浸在水银中，在这过程中，大气的压强、温度均保持不变，则管内的空气(视为理想气体)()A．体积增大 B．压强减小C．放出热量 D．内能增大【答案】AB【解析】在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压．如果将玻璃管向上提，则管内水银柱上方空气的体积增大，因为温度保持不变，根据eq\f(pV,T)＝C，所以压强减小，A、B正确；温度不变，则气体的内能不变，D错误；体积变大，气体对外做功，又气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，C错误.9．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图像如图所示．下列判断正确的是()A．过程ab中气体的体积增大B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同【答案】D【解析】由图可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，A错误；由图可知，bc过程气体发生等温变化，由pV＝C知bc过程体积增大，对外做功，温度不变，则气体内能保持不变，由热力学第一定律知bc过程吸热，B错误；过程ca中温度降低，体积减小，则内能减小，外界对气体所做的功小于气体所放出的热量，C错误；b和c两个状态中，温度相同，分子平均动能相同，体积不同，分子密度不同，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，D正确．10．如图所示，汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，汽缸和活塞是绝热的，汽缸固定不动，一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶，开始时活塞静止，某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出，不计活塞与汽缸的摩擦，下列说法正确的说法是()A．汽缸内的活塞向右运动 B．汽缸内气体的内能变小C．汽缸内气体的压强减小 D．汽缸内气体的分子平均动能变大【答案】D【解析】设汽缸内气体压强为p，以活塞为研究对象受力分析，根据平衡条件pS＋T＝p0S，细沙不断流出时绳子拉力T变小，而p0不变，故p变大，气体体积减小，则汽缸内的活塞向左运动，气体被压缩，外界对气体做功，由于汽缸和活塞是绝热的，由热力学第一定律可知气体的内能变大，温度升高，则汽缸内气体的分子平均动能变大，则A、B、C错误，D正确．11．(多选)(2023年全国卷节选)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是()A．等温增压后再等温膨胀 B．等压膨胀后再等温压缩C．等容减压后再等压膨胀 D．等容增压后再等压压缩【答案】ACD【解析】对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，A正确；根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，B错误；根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小，等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，C正确；根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高，等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，D正确．12．如图所示是一定质量的理想气体的p-t图线，当气体状态发生沿图线A到B的变化，下列说法中正确的是()A．气体一定吸收热量 B．气体体积不变C．气体分子平均动能减少 D．外界对气体做功【答案】D【解析】因为T＝(t＋273)K，若将横轴单位换算为K，则A与原点连线的斜率小于B与原点连线的斜率，根据eq\f(p,T)＝eq\f(C,V)，则A状态的体积大于B状态的体积，B错误；沿图线A到B，温度升高，则气体内能增大，而体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体可能吸收热量也可能放出热量，A错误，D正确；一定质量的理想气体中，温度是平均动能的标志，温度升高，则气体的分子平均动能增大，C错误．13．(多选)如图所示，竖直放置、上端开口的绝热汽缸底部固定一电热丝，质量不计、面积为S的绝热活塞位于汽缸内，活塞与汽缸之间封闭一定质量的某种理想气体．活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡，此时汽缸内理想气体的温度为T0，活塞距汽缸底部的高度为h.现用电热丝缓慢给汽缸内的理想气体加热，使活塞上升了eq\f(h,3)，封闭理想气体的内能增加了ΔU，已知大气压强为p0，重力加速度为g.下列说法正确的是()A．活塞上升eq\f(h,3)时理想气体的温度为eq\f(4,3)T0B．理想气体吸收的热量为ΔUC．理想气体吸收的热量为ΔU＋eq\f(p0hS,3)D．理想气体吸收的热量为ΔU＋eq\f(p0hS,3)＋eq\f(Mgh,3)【答案】AD【解析】气体发生等压变化，则有eq\f(hS,T0)＝eq\f(\f(4,3)hS,T)，解得T＝eq\f(4,3)T0，故活塞上升eq\f(h,3)时理想气体的温度为eq\f(4,3)T0，A正确；活塞上升eq\f(h,3)过程，气体的压强为p＝p0＋eq\f(Mg,S)，此过程气体克服外界做功为W＝pS·eq\f(h,3)，根据热力学第一定律可得ΔU＝－W＋Q，解得Q＝ΔU＋eq\f(p0hS,3)＋eq\f(Mgh,3)，即此过程气体吸热ΔU＋eq\f(p0hS,3)＋eq\f(Mgh,3)，D正确，B、C错误．14．如图甲所示，一横截面积S＝10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，不计活塞与汽缸间的摩擦．如图乙所示是气体从状态A变化到状态B的V-T图像．已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强p＝1.5×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝9.0×102J，大气压强p0取1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2.求：(1)活塞的质量m；(2)此过程中气体内能的增量ΔU.解：(1)状态A时，对活塞受力分析得pS＝mg＋p0S，代入数据解得m＝5kg.(2)在从状态A变化到状态B的过程中，发生的是等压变化，有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，则外界对气体做功W＝－pΔV＝－300J，内能的增量ΔU＝W＋Q＝600J．第三章达标检测卷一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11题有多项符合题目要求)1．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是()A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止【答案】C【解析】物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定是吸收热量，A错误；物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，B错误；物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，C正确；热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，D错误．2．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是()A．气体A吸热，但对外做功，内能不变B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A和气体B内每个分子的动能都增大D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少【答案】D【解析】气体A吸热Q>0，体积不变，W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU>0，气体温度升高，故A错误．对B上方活塞进行受力分析，根据平衡条件可知，B气体的压强不变；由于隔板导热性良好，B气体会吸收A气体的热量后温度上升，内能增大；再由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，在压强不变，温度升高的情况下，体积增大，则气体对外做功，故B错误．气体A和气体B温度都上升了，分子的平均动能都增大；分子平均动能是大量分子的一种统计规律，分子的平均动能都增大，并非每一个分子的动能都会增大，故C错误．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数、分子平均动能有关；在压强不变的情况下，气体B的分子平均动能增大，气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，故D正确．3．(2024年天津月考)进藏自驾游能够让你体验到西藏的自然美景和丰富的文化底蕴．在驾车从低海拔向高海拔行驶过程中，密封包装的食品包装袋会发生膨胀现象，如图所示．若此过程中温度不变，把袋内空气视为理想气体，下列说法正确的是()A．袋内空气一定对外界做功B．袋内空气分子的平均动能一定增大C．袋内空气压强一定增大D．袋内空气一定对外界放热【答案】A【解析】食品包装袋会发生膨胀，气体体积变大，则袋内空气对外界做功，A正确；气体膨胀过程中温度不变，所以袋内空气分子的平均动能不变，B错误；根据eq\f(pV,T)＝C，温度不变，体积变大，所以压强减小，C错误；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，温度不变，则ΔU＝0，体积变大，则W<0，所以Q>0，袋内空气一定从外界吸热，D错误．4．(2024年佛山联考)如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团).叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出．则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出)，竹筒中被密封的气体()A．压强增大 B．温度不变C．内能不变 D．每个分子的动能都变大【答案】A【解析】迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，W>0，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则Q＝0，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，ΔU>0，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加．故选A．5．(2024年商丘模拟)一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示．已知气体在状态b的压强为1.36×105Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104J，则该过程中气体的内能增加了()A．2.04×104J B．1.96×104JC．1.64×104J D．1.28×104J【答案】B【解析】设气体在300K时的压强为p，从300K到400K为等容变化，则有eq\f(p,300K)＝eq\f(1.36×105Pa,400K)，解得p＝1.02×105Pa，由图像可知，气体从200K到300K为等压膨胀，气体对外做功为W＝－p·ΔV＝－2.04×104J，从300K到400K气体做功为零，根据热力学第一定律可知，气体内能变化为ΔU＝Q＋W＝4×104J－2.04×104J＝1.96×104J，故选B．6．(2023年中山联考)一定质量的理想气体状态变化如p-V图所示，图中p1＝3p2，V2＝4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2.由状态1变化到状态2的过程中，下列说法正确的是()A．气体内能不变B．气体对外做功并放热C．气体分子热运动平均动能增大D．单位时间内器壁单位面积上受气体分子撞击的次数增加【答案】C【解析】根据理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(3p2V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)＝eq\f(4p2V1,T2)，可得T1<T2.因此从状态1到状态2，气体分子热运动平均动能增大，气体内能增加，气体体积增大，气体对外做功，因此气体通过吸热，增加了内能，A、B错误，C正确；分子平均动能增大，因此分子撞击器壁的力增大，而状态1变化到状态2的过程中气体压强减小了，因此器壁上单位面积上受气体分子撞击的次数减少，D错误．7．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定()A．从外界吸热 B．内能增大C．向外界放热 D．内能减小【答案】C【解析】由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，B、D错误．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，A错误，C正确．8．(2024年惠州模拟)压缩空气储能系统(CAES)能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体．对于上述过程的理解正确的是()A．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变B．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对外做功，压强减小【答案】BD【解析】压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体内能增大，温度升高，组成空气的气体分子平均动能增大，A错误，B正确；由热力学第二定律可知，该方式能够将压缩空气储能的效率不能提升到100%，C错误；压缩的空气在推动发电机工作的过程中，气体膨胀，体积变大，空气对外做功，由eq\f(pV,T)＝C可知压强减小，D正确．9．(2023年开封联考)用气压式开瓶器开红酒瓶，如图所示，通过针头向瓶内打几次气，然后便能轻松拔出瓶塞，下列分析正确的是()A．打气后瓶塞未拔出前，气体压强减小B．打气后瓶塞未拔出前，气体分子的数密度增大C．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能增大D．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能减小【答案】BD【解析】打气后瓶塞未拔出前，气体压强增大，A错误；打气后瓶塞未拔出前，单位体积内的分子数增加，即气体分子的数密度增大，B正确；快速拔出瓶塞的过程中，气体体积变大，对外做功，由于是快速拔出瓶塞，可认为该过程没有发生热传递，根据热力学第一定律可知，气体内能减少，C错误，D正确．10．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是()A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量【答案】ABD【解析】过程ab，温度T增加，内能增加，A正确；过程ca，体积V减小，外界对气体做功，B正确；过程ab，体积V不变，气体不做功，