選修3-3第三節[限時檢測](限時45分鐘，滿分100分)一、選擇題(每小題7分，共70分)1．(2015·重慶理綜)某駕駛員發現中午時車胎內的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大。若這段時間胎內氣體質量不變且可視為理想氣體，那么A．外界對胎內氣體做功，氣體內能減小B．外界對胎內氣體做功，氣體內能增大C．胎內氣體對外界做功，內能減小D．胎內氣體對外界做功，內能增大解析中午比清晨時溫度高，所以中午胎內氣體分子平均動能增大，理想氣體的內能由分子動能決定，因此內能增大；車胎體積增大，則胎內氣體對外界做功，所以只有D項正確。答案D2．關于熱現象，下列敘述正確的是A．溫度降低，物體內所有分子運動的速率都變小B．分子力隨分子間距離的增大而減小C．凡是不違背能量守恒定律的實驗構想，都是能夠實現的D．溫度升高，物體的內能不一定增大解析溫度降低時，物體內所有分子運動的平均速率減小，但并非所有分子的速率都減小，A錯誤；分子間距離從平衡位置開始增大時，分子力先增大后減小，B錯誤；由熱力學第二定律可知，C錯誤；溫度升高，但同時物體對外做功，其內能有可能減小，D正確。答案D3．(2016·石家莊模擬)在水池中，一個氣泡從池底浮起，此過程可認為氣泡的溫度不變，氣泡內氣體視為理想氣體。則A．外界對氣泡做功，同時氣泡吸熱 B．外界對氣泡做功，同時氣泡放熱C．氣泡對外界做功，同時氣泡吸熱 D．氣泡對外界做功，同時氣泡放熱解析隨著氣泡的上升，壓強減小，因為溫度不變，根據eq\f(pV,T)＝C，所以體積增大，氣泡對外做功；根據ΔU＝W＋Q可知溫度不變，所以ΔU不變，W<0，所以Q>0，即氣泡吸熱，選項C正確。答案C4．一定質量的理想氣體(分子力不計)，體積由V膨脹到V′。如果通過壓強不變的過程實現，對外做功大小為W1，傳遞熱量的值為Q1，內能變化為ΔU1；如果通過溫度不變的過程來實現，對外做功大小為W2，傳遞熱量的值為Q2，內能變化為ΔU2，則A．W1>W2，Q1<Q2，ΔU1>ΔU2 B．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2C．W1<W2，Q1＝Q2,ΔU1>ΔU2 D．W1＝W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2答案B5．地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設想利用海水放出的熱量使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，其原因是A．內能不能轉化成機械能B．內能轉化成機械能不滿足熱力學第一定律C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機器不滿足熱力學第二定律D．上述三種原因都不正確答案C6．某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖3－4所示。在此過程中，若缸內氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內氣體圖3－4A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內能增大C．對外做負功，分子的平均動能增大D．對外做負功，內能減小答案A7．某校開展探究性課外活動，一同學用如圖3－5所示的裝置研究氣體壓強、體積、溫度三量之間的變化關系。該同學選用導熱良好的汽缸將其開口向下，內有理想氣體，并將汽缸固定不動，缸內活塞可自由滑動且不漏氣，把一溫度計通過缸底小孔插入缸內，插口處密封良好，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現給沙桶底部鉆一個小洞，讓細沙慢慢漏出，外部環境溫度恒定，則圖3－5A．外界對氣體做功，內能增大 B．外界對氣體做功，溫度計示數不變C．氣體體積減小，溫度計示數減小 D．外界對氣體做功，溫度計示數增加解析細沙漏出，汽缸內氣體壓強增大，體積減小，外界對氣體做功；汽缸導熱良好，細沙慢慢漏出，外部環境溫度穩定，氣體溫度不變，即內能不變，選項B正確。答案B8．(多選)(2015·廣東理綜)圖3－6為某實驗器材的結構示意圖，金屬內筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內簡中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣圖3－6A．內能增大 B．壓強增大C．分子間引力和斥力都減小 D．所有分子運動速率都增大解析由于金屬內筒導熱而隔熱外筒絕熱，故水升溫過程中封閉空氣不停地從內筒吸收熱量而不向外放熱，且封閉空氣的體積不能改變即不做功，故由熱力學第一定律可知其內能一定增大，A正確；由eq\f(pV,T)＝C知溫度升高時封閉空氣的壓強一定增大，B正確；氣體分子間作用力微弱，即使考慮分子間作用力，也因氣體體積不變，分子間平均距離不變，某兩分子間距離變化情況不能確定，而不能判定分子間作用力變化情況，C錯誤；溫度升高時，分子平均動能增大，但這并不意味著每個分子的運動速率都增大，D錯誤。答案AB9．(多選)(2016·梅州質檢)關于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確的是A．第二類永動機違反能量守恒定律B．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內能一定增加C．保持氣體的質量和體積不變，當溫度升高時，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數增多D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，但從能量轉化或轉移的觀點來看，這兩種改變方式是有區別的解析第二類永動機違反了熱力學第二定律，選項A錯誤；物體從外界吸收熱量，可能同時對外做功，因此物體的內能不一定增加，選項B錯誤；保持氣體的質量和體積不變，當溫度升高時，分子平均速率增大，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數增多，選項C正確；做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，但從能量轉化或轉移的觀點來看，這兩種改變方式是有區別的，選項D正確。答案CD10．(多選)以下說法正確的有A．溫度低的物體內能一定小B．溫度低的物體分子運動的平均速率小C．溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大D．外界對物體做功時，物體的內能不一定增加E．自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性解析因為內能的大小與物體的溫度、質量和體積都有關，如一杯熱水的內能肯定會小于一座冰山，溫度低的物體內能不一定小，故A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度低的物體分子運動的平均動能一定小，但溫度低的物體內分子運動的平均速率不一定比溫度高的物體內分子運動的平均速率小，這是因為溫度低的物體分子可能質量較小，其平均速率反而更大，故B錯誤；溫度越高，分子熱運動的平均動能越大，分子的平均速率增大，這是統計規律，具體到少數個別分子，其速率的變化不確定，因此仍可能有分子的運動速率是非常小，故C正確；根據熱力學第一定律知：內能的改變量(E表示)＝功(W表示)＋熱量(Q表示)，在絕熱情況下，外界對物體做功時，物體的內能一定增加，故D正確；熱力學第二定律表明，自然界中進行的一切與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，故E正確。所以選CDE。答案CDE二、計算題(共30分)11．(10分)(2012·山東理綜)如圖3－7所示，粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U型管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l1＝20cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高。現將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩定后右管水銀面高出左管水銀面h＝10cm。(環境溫度不變，大氣壓強p0＝75cmHg)圖3－7(1)求穩定后低壓艙內的壓強(用“cmHg”作單位)。(2)此過程中左管內的氣體對外界________(填“做正功”“做負功”或“不做功”)，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)。解析(1)設U型管橫截面積為S，右端與大氣相通時左管中封閉氣體壓強為p1，右端與一低壓艙接通后，左管中封閉氣體壓強為p2，氣柱長度為l2，穩定后低壓艙內的壓強為p。左管中封閉氣體發生等溫變化，根據玻意耳定律得p1V1＝p2V2①p1＝p0②p2＝p＋ph③V1＝l1S④V2＝l2S⑤由幾何關系得h＝2(l2－l1)⑥聯立①②③④⑤⑥式，代入數據得p＝50cmHg⑦(2)左管內氣體膨脹，氣體對外界做正功，溫度不變，ΔU＝0，根據熱力學第一定律，ΔU＝Q＋W且W＜0，所以Q＝－W＞0，氣體將吸熱。答案(1)50cmHg(2)做正功吸熱12．(10分)(2016·鄭州模擬)如圖3－8所示，倒懸的導熱汽缸中封閉著一定質量的理想氣體，輕質活塞可無摩擦地上下移動，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個重為G的物體，大氣壓強恒為p0。起初環境的熱力學溫度為T0時，活塞到汽缸底面的距離為L。當環境溫度逐漸升高，導致活塞緩慢下降，該過程中活塞下降了0.1L，汽缸中的氣體吸收的熱量為Q。求： 圖3－8(1)汽缸內部氣體內能的增量ΔU；(2)最終的環境溫度T。解析(1)密封氣體的壓強p＝p0－(G/S)密封氣體對外做功W＝pS·0.1L由熱力學第一定律ΔU＝Q－W得ΔU＝Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)該過程是等壓變化，由蓋－呂薩克定律有eq\f(LS,T0)＝eq\f(（L＋0.1L）S,T)解得T＝1.1T0。答案(1)Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)1.1T013．(10分)在如圖3－9所示的坐標系中，一定質量的某種理想氣體先后發生以下兩種狀態變化過程：第一種變化是從狀態A到狀態B，外界對該氣體做功為6J；第二種變化是從狀態A到狀態C，該氣體從外界吸收的熱量為9J。圖線AC的反向延長線過坐標原點O，B、C兩狀態的溫度相同，理想氣體的分子勢能為零。求：圖3－9(1)從狀態A到狀態C的過程，該氣體對外界做的功W1和其內能的增量ΔU1；(2)從狀態A到狀態B的過程，