2021年人教版物理双基限时练-选修3-3：第十章《热力学定律》3.docx

双基限时练(十四)　
热力学第肯定律　能量守恒定律
1．(多选题)下列关于物体内能的说法正确的是(　　)
A．物体吸取热量，内能肯定增加
B．物体放出热量，内能肯定削减
C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变
D．物体对外做功，内能可能增加
解析　当物体从外界吸取的热量Q与对外做的功W正好相等时，物体的内能不变，C正确；当物体对外做功时，假犹如时吸取热量Q，且吸取的热量比对外做的功多时，内能就可能增加，D正确．
答案　CD
2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)(　　)
A．内能增大，放出热量
B．内能减小，吸取热量
C．内能增大，对外界做功
D．内能减小，外界对其做功
解析　不计分子势能，故瓶内空气的内能随温度降低，内能肯定减小，体积减小了，外界对瓶内气体做功，此过程为放热过程，故D选项正确．
答案　D
3．在温度均匀且恒定的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积渐渐膨胀，在气泡上浮的过程中(　　)
A．气泡内的气体向外界放出热量
B．气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变
C．气泡内的气体对外界做功，其内能削减
D．气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸取热量，其内能不变
解析　小气泡可视为抱负气体，在缓慢上升过程中，保持温度与水温相同，即温度保持不变．抱负气体的内能由温度打算．可知，气泡上升过程中内能不变．即ΔU＝0，由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知 ，气泡体积增大，W为负值，则Q为正值，即上升过程为吸热过程．故D选项正确．
答案　D
4．肯定质量气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体内能削减了1.2×105 J，则下列各式正确的是(　　)
A．W＝8×104 J　ΔU＝1.2×105 J　Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J　ΔU＝－1.2×105 J　Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J　ΔU＝1.2×105 J　Q＝2×105 J
D．W＝8×104 J　ΔU＝－1.2×105 J　Q＝－4×104 J
解析　由热力学第肯定律，ΔU＝W＋Q，外界对气体做功，W＝8×104 J，内能削减ΔU＝－1.2×105 J，则Q＝－2×105 J．故B选项正确．
答案　B
5．肯定质量的抱负气体，从某一状态开头，经过一系列变化后又回到开头的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸取的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中肯定有(　　)
A．Q1－Q2＝W2－W1
B．Q1＝Q2
C．W1＝W2
D．Q1>Q2
解析　由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，即在此过程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，则Q1－Q2＝W2－W1，故A选项正确．
答案　A
6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了肯定质量的气体，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
解析　本题考查了热力学第肯定律，理解做功和热传递可以转变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第肯定律可知气体内能增大，A正确．
答案　A

7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用外形记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片外形快速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是(　　)
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自外形记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温上升
D．叶片在热水中吸取的热量肯定大于在空气中释放的热量
解析　该永动机叶片进入水中，吸取热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片外形快速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温渐渐降低，A、B、C错，D对．
答案　D

8．某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置争辩气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装抱负气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙渐渐漏出，外部环境温度恒定，由此可确定(　　)
A．外界对气体做功，内能增大
B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小
D．外界对气体做功，温度计示数增大
解析　因细沙渐渐漏出，沙桶重力削减，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是渐渐漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体准时向外界放热而保持缸内气体温度不变．
答案　B
9．给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体(　　)
A．从外界吸热 B．对外界做负功
C．分子平均动能减小 D．内能增加
解析　缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．
答案　A

10．如图所示，活塞将肯定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现渐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与气缸之间的摩擦可忽视，则在此过程中(　　)
A．气体对外做功，气体温度可能不变
B．气体对外做功，内能肯定削减
C．气体压强可能增大，内能可能不变
D．气体从外界吸热，内能肯定增加
解析　由于气缸为导热的，则可与外界进行热交换，细沙削减时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．
答案　A

11．(多选题)如图所示，a、b、c、d表示肯定质量的抱负气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是(　　)
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
解析　从状态d到c，温度不变，抱负气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，肯定要吸取热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就肯定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C正确．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度上升，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是由于气体吸热的结果，故D对．
答案　BCD
12．(多选题)肯定质量的抱负气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程在V－T图上表示如图所示，则(　　)

A．在过程AC中，外界对气体做功
B．在过程CB中，外界对气体做功
C．在过程AC中，气体压强不断变大
D．在过程CB中，气体压强不断变小
解析　A→C过程，等温变化，体积变小，外界对气体做功，A正确．C→B过程，体积不变，外界对气体不做功，B错误．A→C过程中，体积变小，分子密集程度变大，压强变大，C正确．C→B，体积不变，分子密集程度不变，温度上升，分子平均动能变大，故压强变大，D错误．
答案　AC
13．肯定质量的气体从外界吸取热量2.66×105 J，内能增加4.25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？
解析　选择肯定量的气体为争辩对象．依据热力学第一
定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25×105 J－2.66×105 J＝1.59×105 J.
W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J.
答案　外界对气体做功　1.59×105 J
14．喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度肯定，空气可看作抱负气体)．

(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的缘由．
(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．
解析　(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2
代入数据得p2＝2.5 atm
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．
(2)吸热．气体对外做功而内能不变，依据热力学第肯定律可知气体吸热．
答案　(1)2.5 atm　缘由见解析　(2)吸热　理由见解析