物理选择性必修第三册(配人教版)第三章进阶突破

第三章进阶突破1．(多选)(2021年桂林名校联考)下列说法正确的()A．能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源B．凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生的C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小【答案】CD【解析】根据能量守恒定律，能量转化过程中，总能量不变，其他形式的能量转化为热量散发到大气中，即能量可以利用的品质降低，能源会越来越少，A错误；根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，B错误；根据气体压强的微观意义可知，气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C正确；根据大气压的变化规律可知，随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气的温度随外界温度的降低而降低，所以氢气的内能减小，D正确．2．(多选)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度不变D．气体压强变大，温度不变【答案】BC【解析】由于b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，气体不做功，内能不变，A错误，B正确．由于气体体积增大，温度不变，气体压强变小，C正确，D错误．3．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．内能减小，吸收热量B．内能减小，外界对其做功C．内能增大，放出热量D．内能增大，对外界做功【答案】B【解析】因不计分子势能，所以瓶内空气内能由温度决定，内能随温度降低而减小．空气内能减小、外界对空气做功，根据热力学第一定律可知空气向外界放热．故A、C、D错误，B正确．4．(多选)(2020年武昌调研)下列说法正确的是()A．物体吸收热量后，内能不一定增加B．物体的内能只跟温度有关C．热量从低温物体向高温物体传递是完全可能的D．当两个分子间距为r0和间距为无穷大时，它们间的分子力都为零，故它们的分子势能相等且都为零【答案】AC【解析】由于题述没有明确气体是否做功，根据热力学第一定律，物体吸收热量后，内能不一定增加，A正确；由于理想气体不计分子之间的作用力，因此不用考虑分子势能，故理想气体的内能只跟温度有关，实际气体和其他物体要考虑分子的动能和分子的势能，B错误；根据热力学第二定律，热量从低温物体向高温物体传递是完全可能的，但一定会引起其他的一些变化，C正确；当两个分子间距为r0(平衡位置分子之间的距离)和间距为无穷大时，它们间的分子力都为零，但它们的分子势能并不相等．当r＝r0时，分子势能最小，且为负值；当r为无穷大时，分子势能为零，D错误．5．(多选)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．下列说法正确的是()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．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功【答案】ABD【解析】由于隔板右侧与绝热活塞之间是真空，气体在真空中自发扩散，不对外界做功，又由于绝热汽缸，与外界无热量交换，根据热力学第一定律，所以气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体被压缩时，体积减小，外界对气体做功W>0，而Q＝0，根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W，则ΔU>0，即气体在被压缩的过程中内能增大，选项B、D正确．6．(多选)(2020年兰州名校月考)如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，则下列说法正确的是()A．A→B过程中，压强不变B．A→B过程中，外界对气体做负功C．B→C过程中，气体分子间距增大D．B→C过程中，气体分子无规则热运动变剧烈【答案】BD【解析】A→B过程温度降低，体积增大，由eq\f(pV,T)＝C可知压强变小，则气体膨胀对外做功，即外界对气体做负功，则A错误，B正确；B→C过程为等容变化，温度升高，则体积不变，分子运动加剧，C错误，D正确．7．(多选)(2020年成都一中期末)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状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，叶片形状迅速恢复，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形状记忆合金从热水中吸收的热量C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量【答案】BD【解析】根据能量守恒定律知，形状记忆合金从热水中吸收热量后，一部分能量在伸展划水时转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误，B正确．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其他变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，也一定大于水和转轮获得的动能，故D正确．8．(多选)(2020年衡水名校联考)下列说法正确的是()A．单晶体在不同方向上的导热性、导电性、机械强度等物理性质不一样B．热量不可能从低温物体向高温物体传递C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大D．功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之全部变为有用的功【答案】AC【解析】单晶体具有各向异性，A正确；热力学第二定律是说热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但是通过外力做功是可以把热量从低温物体传到高温物体，B错误；根据理想气体状态方程(或者查理定律)可知C正确；在引起其他变化的情况下，是可以从单一热源吸热使之全部变为有用的功，D错误．9．(多选)(2021年武汉名校模拟)如图所示，一定质量的理想气体压强随体积变化的p－V图像中，气体先后经历了ab、bc、cd、da四个过程，其中ab垂直于cd，ab垂直于V轴且与p轴平行，bc、da是两条等温线．下列判断正确的是()A．气体在状态a时的温度低于在状态c时的温度B．从a→b的过程，气体分子密集程度不变，分子平均动能增加C．从a→b→c的过程，气体密度不断减小，温度先升高后不变D．从c→d的过程，气体放出的热量大于外界对气体做的功【答案】ABD【解析】根据题图可知，气体在状态a和状态b时体积相同，气体的压强越大，温度越高，故状态b的温度比状态a的温度高，又bc为等温线，所以状态c的温度比状态a的温度高，A正确．气体在状态a和状态b时体积相同，故分子密集程度不变，状态b的压强大，温度高，分子平均动能更大，B正确．由c到d，气体体积减小，外界对气体做正功，且温度降低，内能减小，由热力学第一定律可得D正确．10．(多选)(2020年辽宁六校联考)一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示，已知气体处于状态A时的温度为300K，则下列判断正确的是()A．气体处于状态B时的温度为900KB．气体处于状态C时的温度为300KC．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大D．从状态A变化到状态B过程气体放热【答案】AB【解析】由题知TA＝300K，A→B过程为等压变化，则由eq\f(VA,VB)＝eq\f(TA,TB)，解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝eq\f(3×10－3,1×10－3)×300K＝900K，故A正确．B→C过程是等容变化，则有eq\f(pB,pC)＝eq\f(TB,TC)，得TC＝eq\f(pC,pB)TB＝eq\f(1,3)×900K＝300K，故B正确．从状态A变化到状态C的过程，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，故C错误．由A→B气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体吸热，故D错误．11．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体发生以下两种状态变化：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J，图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，求：(1)从状态A到状态C的过程，外界对该气体做的功W1和气体内能的增量ΔU1；(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.解：(1)从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1＝0，根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1，内能的增量ΔU1＝Q1＝9J.(2)从状态A到状态B过程，体积减小，温度升高由B、C两状态的温度相同，知该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9J，根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2，从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3J.12．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.(3)若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A状态时的eq\f(2,3).求气体在B状态