高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律综合与测试课后测评

第三章　热力学定律

本章复习提升

易混易错练

易错点1　不明确做功和传热的等效性

1.()(多选)下列说法正确的是(　　)

A.若一物体吸收热量,则该物体的内能可能增大

B.做功和传热都能使系统内能发生改变

C.一物体的温度从t1升高到t2,则物体一定从外界吸收热量

D.物体只要与外界进行热交换,其内能就一定变化

易错点2　不能正确判断物体是吸热还是放热

2.(2020重庆西南大学附属中学高三上月考,)(多选)恒温环境中,在导热良好的注射器内,用活塞封闭了一定质量的理想气体。用力缓慢向外拉活塞,此过程中(　　)

A.封闭气体分子间的平均距离增大

B.封闭气体分子的平均速率减小

C.活塞对封闭气体做正功

D.封闭气体的内能不变

E.封闭气体从外界吸热

3.(2019重庆一中高二下期中节选,)如图所示,一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,该过程每个状态都视为平衡态,各状态参数如图所示。A状态的压强为pA=1.2×105 Pa。

(1)求B状态的温度TB;

(2)完成一个循环,气体与外界热交换的热量是多少?是吸热还是放热?

易错点3　不明确宏观自然过程的方向性

4.()(多选)下列说法正确的是(　　)

A.热量不能从低温物体传给高温物体

B.热量不能自发地从低温物体传给高温物体

C.热量不能在没有第三者介入的情况下从低温物体传给高温物体

D.热量不能从低温物体传给高温物体而不引起其他变化

5.()(多选)根据热力学第二定律,下列判断正确的是(　　)

A.电流将电能不可能全部变为内能

B.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能

C.热机工作时,燃气内能不可能全部变为机械能

D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

思想方法练

一、守恒思想

1.()(多选)下列说法正确的是(　　)

A.内能转化成机械能不满足热力学第一定律

B.能量耗散过程中能量不守恒

C.压缩气体,对其做2.0×105 J的功,同时气体向外界放出1.5×105 J的热量,则气体的内能增加了5×104 J

D.煤、石油、天然气等能源所储存的能量最初来源可追溯到太阳能

E.若气体温度升高1 K,其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量

2.(2020江苏南京中华中学高二下段考,)汽缸内封闭了一定量压强为p=1.0×105 Pa、体积为V=2.0 m3的理想气体,现使气体压强保持不变体积缓慢压缩至V'=1.0 m3,此过程气体向外界释放了Q=1.2×105 J的热量,则:

(1)压缩过程外界对气体做了多少功?

(2)气体内能如何变化?变化了多少?

二、等效思想

3.()下列关于做功和传热的说法中正确的是(　　)

A.做功和传热的实质是相同的

B.做功和传热在改变物体内能上是等效的

C.做功和传热是对同一物理过程的两种说法

D.做功和传热是不可能同时发生的

答案全解全析

易混易错练

1.AB　物体吸收热量,其内能可能增大,故A正确;做功和传热都是改变物体内能的方式,故B正确;物体温度从t1升高到t2,可能是由于物体从外界吸收了热量,也可能是由于外界对物体做了功,故C错误;物体与外界进行热交换,若同时外界对物体做功或物体对外界做功,其内能有可能不发生变化,故D错误。

2.ADE　对于一定质量的理想气体,气体的内能和分子的平均速率只取决于温度,由题目可知,温度不变,则封闭气体的内能不变,分子的平均速率也不变,故B错误,D正确;用力向外缓慢拉动活塞过程中,气体体积增大,则分子间的平均距离增大,气体对外做功,故A正确,C错误;气体内能不变且对外做功,根据热力学第一定律,可知气体从外界吸收热量,故E正确。

3.答案　(1)600 K　(2)180 J　放热

解析　(1)理想气体从A状态到B状态的过程中,压强保持不变

根据盖-吕萨克定律有=

解得TB=TA=×300 K=600 K。

(2)理想气体从A状态到B状态的过程中,外界对气体做功W1=-pA(VB-VA),解得W1=-120 J。气体从B状态到C状态过程中,体积不变,外界对气体做功为零;根据查理定律有=,解得pC=3×105 Pa。从C状态到D状态的过程中,外界对气体做功W2=pC(VC-VD),解得W2=300 J。从D状态到A状态过程中,体积不变,外界对气体做功为零。

一次循环过程中外界对气体所做的总功W=W1+W2=180 J

理想气体从A状态开始,完成一次循环,回到A状态,始末温度不变,所以内能不变。

根据热力学第一定律ΔU=W+Q,解得Q=-180 J

即完成一个循环,气体对外界放热180 J。

4.BCD　热量能从低温物体传给高温物体,但不是自发的过程。热量从低温物体传给高温物体要有第三者介入,会引起其他变化。故A错误,B、C、D正确。

5.BCD　根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性,电流将电能可全部变为内能(由焦耳定律可知),而在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能。热机工作时燃气内能不可能全部转变为机械能。在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体。故A错误,B、C、D正确。

思想方法练

1.CDE　内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律,故A错误;能量耗散过程中能量仍是守恒的,故B错误;压缩气体,对其做2.0×105 J的功,同时气体向外界放出1.5×105 J的热量,根据热力学第一定律,气体的内能增加了5×104 J,故C正确;煤、石油、天然气等能源所储存的能量最初来源可追溯到太阳能,故D正确;根据热力学第一定律ΔU=Q+W,气体温度升高1 K,ΔU相同,等容过程W=0,等压过程,体积增大,则W<0,故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量,故E正确。

2.答案　(1)1.0×105 J　(2)内能减少　2.0×104 J

解析　(1)体积为V=2.0 m3的理想气体,压强保持不变,体积缓慢压缩至V'=1.0 m3,故压缩过程外界对气体做功为W=p·ΔV=1.0×105 Pa×(2.0-1.0) m3=1.0×105 J

(2)压缩过程气体向外界释放了Q=1.2×105 J的热量,根据热力学第一定律,有ΔU=W-Q=1.0×105 J-1.2×105 J=-2.0×104 J

即气体内能减少2.0×104 J。

3.B　做功和传热在改变物体内能上是等效的,但本质不同。做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能,传热是内能的转移,且做功和传热可以同时进行,故B选项正确。