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　提升课2

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