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人教版选择性必修三第三章检测试卷B卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和
B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变
C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功
D．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
2．下列说法中正确的是（ ）
A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到﹣274℃
C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
3．如图所示，某同学将空玻璃瓶开口向下缓慢压入水中，下降过程中瓶内封闭了一定质量的空气，瓶内空气看作理想气体，水温上下均匀且恒定不变，则（ ）
A．瓶内空气对外界做功
B．瓶内空气向外界放出热量
C．瓶内空气分子的平均动能增大
D．单位时间内与瓶壁单位面积上碰撞的空气分子数不变
4．如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的三个状态，图中ba的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，由于气体分子密度增大，压强增大
B．b→c过程，气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的比例均增加
C．c→a过程，气体放出的热量小于气体内能的减小量
D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收热量
5．现代高档大客车普遍安装有空气弹簧（封闭于汽缸中的气体受外力影响产生类似弹簧的功能），上、下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢振动，进而引起缸内气体体积发生变化，实现减震。上、下乘客时汽缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换，汽缸可视为导热汽缸；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快。气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程。若外界温度恒定，汽缸内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能增大
B．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，空气弹簧内气体向外界放热，气体内能不变
C．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能可能不变
D．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能一定减小
6．2021年2月21日~4月2日，“深海一号”钻井平台搭载“蛟龙”号潜艇赴西北太平洋深渊区开展7000米级作业。若开始下潜时，“蛟龙”号潜艇内气体温度为、压强为，当下潜到某一深度时，艇内温度降到。潜艇内气体视为理想气体，体积和质量不变，下列关于艇内气体的说法，正确的是（ ）
A．时，压强约为 B．时，压强约为
C．下潜过程中，内能增加 D．下潜过程中，吸收热量
7．用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是（ ）
A．，所有分子热运动的动能都增大
B．，气体吸收的热量等于气体对外做的功
C．，气体的压强先增大后减小
D．状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比状态时多
8．如图所示，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸内用轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可沿气缸无摩擦滑动，现往活塞上缓慢增加砂子，当砂子的质量为时，活塞下降的高度为，此过程中气体向外放出的热量为，继续缓慢添加砂子，当砂子的质量为时，活塞又下降了高度，此过程中气体向外放出的热量为，整个过程中环境的气压和温度均保持不变。关于上述各量的关系，下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
9．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．若经历等温膨胀过程，气体压强减小，放出热量
B．若经历等容升温过程，气体压强增大，吸收热量
C．若经历绝热压缩过程，气体压强增大，内能增加
D．若经历等压降温过程，气体对外界做功，吸收热量
10．一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法正确的是（ ）
A．a、c状态下气体的内能相等
B．的过程中气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值
C．的过程中气体从外界吸收热量，大小为
D．的整个过程中气体对外界做功为零
二、填空题：本大题共3小题，共16分。
11．为预防病毒感染，食堂熬好“芪防败毒汤”并用环保塑料袋打包运送给学生。若将刚熬好的“芪防败毒汤”倒入导热性能良好的塑料袋中并迅速打结（不漏气），由于袋内空气的温度先升高后下降，一小段时间后鼓起的塑料袋瘪掉，则在温度下降的过程中，外界对袋内空气（视为理想气体）做 （填“正功”或“负功”），袋内空气 （填“吸收”或“放出”）热量。
12．如图，一定质量的理想气体从状态a→b→c→a，其压强与温度的关系图像如图所示，则由状态a到状态b，理想气体分子的密集程度 （填“增大”、“不变”或“减小”）；理想气体由状态b到状态c的过程 （填“吸收”或“放出”）热量；气体由状态c到状态a的过程 （填“吸收”或“放出”）热量。
13．一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态时温度为，（）则气体在状态时的温度为 ，气体从到过程对外做了 的功，气体在状态时的温度为 ℃。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14．有一高度为h（未知）、上端开口的圆筒绝热汽缸，用一截面积为S、厚度和质量均不计的绝热活塞盖到汽缸顶部，汽缸内封闭有一定质量的理想气体。现在活塞上缓慢放一质量的重物后，活塞下落到距离汽缸底处静止。已知大气压强为，汽缸内气体初状态的温度为，重力加速度为g，汽缸底部厚度不计，不计一切摩擦。
（1）求汽缸内气体末状态的温度。
（2）若气体的内能，k为已知常数，则汽缸的高度h为多少？
15．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，可以更加深刻地理解其物理本质。
（1）单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲，但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为n，每个粒子的质量为m，粒子运动速率均为v，如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞，碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是v，利用所学力学知识，导出物体表面单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
（2）对于一定质量的密闭理想气体，若用N表示单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数，分子的质量为m，速率为v，假设分子与容器壁的碰撞都是垂直容器壁方向，且碰撞前后速率不变。
a.请通过计算写出气体对容器壁的压强表达式。
b.改变密闭气体的温度和体积，但保持的比值不变。当密闭气体的温度升高时，请问N如何变化？
（3）在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环。它由两个等压过程和和两个绝热过程组成，图示为一定质量的某理想气体的焦耳循环过程（A→B→C→D→A）。已知某些状态的部分参数如图所示。若已知A→B过程放热Q=80J，求B→C过程外界对气体做的功是多少？
16．图甲为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为图乙所示的竖直倒立质量为的圆筒形汽缸（导热性良好），连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为的活塞连接（活塞厚度不计），汽缸内密封一定质量的理想气体。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处。当某同学站上汽缸最终稳定后，活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦，汽缸始终保持竖直。
（1）求该同学的质量；
（2）若该同学仍然站在踏板上，使密闭气体缓慢升温，最终活塞回到位置A，若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。
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人教版选择性必修三第三章检测试卷B卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和
B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变
C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功
D．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
【答案】AD
【详解】A．气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和，选项A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，气体的温度变化时，其分子平均动能随之变化。分子势能与分子间距有关，若气体的体积不变，分子势能可以不变，故B错误；
C．功可以全部转化为热，根据热力学第二定律可知，在外界的影响下热量也可以全部转化为功，故C错误；
D．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，选项D正确。
故选AD。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到﹣274℃
C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
【答案】C
【分析】正确理解和应用热力学第二定律，理解宏观自然过程的方向性，理解热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化具体含义
【详解】A．在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高，故A错误；
B．﹣274℃低于绝对零度，是不可能达到的，故B错误；
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性，故C正确；
D．机械能可以自发地全部转化为内能正确，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响，故D错误。
故选C。
3．如图所示，某同学将空玻璃瓶开口向下缓慢压入水中，下降过程中瓶内封闭了一定质量的空气，瓶内空气看作理想气体，水温上下均匀且恒定不变，则（ ）
A．瓶内空气对外界做功
B．瓶内空气向外界放出热量
C．瓶内空气分子的平均动能增大
D．单位时间内与瓶壁单位面积上碰撞的空气分子数不变
【答案】B
【详解】A．被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，水进入瓶内，气体体积减小，可知外界对气体做正功，故A错误；
BC．由于水温上下均匀且恒定不变，所以瓶内气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B正确，C错误；
D．由于气体体积减小，所以单位时间内与瓶壁单位面积上碰撞的空气分子数变多，故D错误。
故选B。
4．如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的三个状态，图中ba的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，由于气体分子密度增大，压强增大
B．b→c过程，气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的比例均增加
C．c→a过程，气体放出的热量小于气体内能的减小量
D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收热量
【答案】D
【详解】A．a→b过程，由图像可知
可知该过程气体的体积不变，气体分子密度不变，故A错误；
B．b→c过程，气体温度升高，气体分子速率分布中速率大区间的分子数占总分子数的比例增加，但速率小区间的分子数占总分子数的比例减少，故B错误；
C．根据理想气体状态方程
可得
c→a过程，图像上点与原点连线斜率逐渐增大，则气体体积逐渐减小，外界对气体做正功，由于气体温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知，气体放出的热量大于气体内能的减小量，故C错误；
D．根据
a→b过程，气体体积不变，做功为0；b→c过程，气体体积逐渐增大，外界对气体做负功；c→a过程，气体体积逐渐减小，外界对气体做正功；由于b→c与c→a两个过程气体体积变化大小相同，可知b→c过程外界对气体做负功的绝对值大于c→a外界对气体做正功的绝对值，则a→b→c→a过程，外界对气体做负功，由于气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确。
故选D。
5．现代高档大客车普遍安装有空气弹簧（封闭于汽缸中的气体受外力影响产生类似弹簧的功能），上、下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢振动，进而引起缸内气体体积发生变化，实现减震。上、下乘客时汽缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换，汽缸可视为导热汽缸；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快。气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程。若外界温度恒定，汽缸内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能增大
B．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，空气弹簧内气体向外界放热，气体内能不变
C．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能可能不变
D．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能一定减小
【答案】B
【详解】AB．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对气体做功，W为正值，气体与外界有充分的热交换，气体温度不变，内能不变，即
根据热力学第一定律
可知
即空气弹簧内气体向外界放热，故A错误，B正确；
CD．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，W为正值，气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程，空气弹簧内气体不对外界放热，Q为零，根据热力学第一定律
可知
气体内能一定增大，故CD错误。
故选B。
6．2021年2月21日~4月2日，“深海一号”钻井平台搭载“蛟龙”号潜艇赴西北太平洋深渊区开展7000米级作业。若开始下潜时，“蛟龙”号潜艇内气体温度为、压强为，当下潜到某一深度时，艇内温度降到。潜艇内气体视为理想气体，体积和质量不变，下列关于艇内气体的说法，正确的是（ ）
A．时，压强约为 B．时，压强约为
C．下潜过程中，内能增加 D．下潜过程中，吸收热量
【答案】B
【详解】AB．依题意，潜艇内气体体积保持不变，由查理定律可得
其中
解得
故A错误；B正确；
CD．由热力学第一定律，可得
依题意，下潜过程中，气体温度降低，内能减小，即
又因为气体体积不变，即
解得
即下潜过程中，放出热量。故CD错误。
故选B。
7．用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是（ ）
A．，所有分子热运动的动能都增大
B．，气体吸收的热量等于气体对外做的功
C．，气体的压强先增大后减小
D．状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比状态时多
【答案】C
【详解】A．过程中，温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故A错误；
B．过程中，温度升高，则气体内能增大，气体体积变大，则气体对外界做正功，根据热力学第一定律可得
由于，，可知，且，则气体吸收的热量大于气体对外做的功，故B错误；
C．根据理想气体状态方程
可得
可知图线上的点与原点连线斜率越小则压强越大，所以气体的压强先增大后减小，故C正确；
D．由图像可知a、c两状态压强相等， 状态温度高于状态温度，温度高的分子平均动能大，根据压强微观意义可知，状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比状态时少，故D错误。
故选C。
8．如图所示，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸内用轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可沿气缸无摩擦滑动，现往活塞上缓慢增加砂子，当砂子的质量为时，活塞下降的高度为，此过程中气体向外放出的热量为，继续缓慢添加砂子，当砂子的质量为时，活塞又下降了高度，此过程中气体向外放出的热量为，整个过程中环境的气压和温度均保持不变。关于上述各量的关系，下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】设初始时气体的压强与外界大气压强为，第一次加砂后气体压强为，活塞横截面积为S，气缸初始气体高度为H，有
该过程是等温变化，有
解得
根据等温变化的p-V图像，面积代表做功可知，该过程气体的做功为
由于理想气体温度不变，所以该过程气体内能不变，由热力学第一定律有
解得
设第二次加砂后气体的压强为，有
从第一次加砂到第二次加砂有
解得
该过程气体的做功为
由于理想气体温度不变，所以该过程气体内能不变，由热力学第一定律有
解得
故选B。
9．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．若经历等温膨胀过程，气体压强减小，放出热量
B．若经历等容升温过程，气体压强增大，吸收热量
C．若经历绝热压缩过程，气体压强增大，内能增加
D．若经历等压降温过程，气体对外界做功，吸收热量
【答案】BC
【详解】A．经历等温膨胀过程，T不变，内能不变，V增大，对外做功，故一定吸收热量，A错误；
B．经历等容升温过程，对外不做功，温度升高，内能增大，故压强增大，吸收热量，B正确；
C．经历绝热压缩过程，外界对气体做功，内能增大，该过程温度升高，体积减小，故压强增大，C正确；
D．经历等压降温过程，V减小，外界对气体做功，放出热量，D错误。
故选BC。
10．一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法正确的是（ ）
A．a、c状态下气体的内能相等
B．的过程中气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值
C．的过程中气体从外界吸收热量，大小为
D．的整个过程中气体对外界做功为零
【答案】AC
【详解】A．a、c两状态下气体的温度相同，故a、c状态下气体的内能相等，故A正确；
B．由几何关系可知a状态的压强为，的过程中气体体积减小，压强减小，则气体温度降低，内能减小，气体体积减小，则外界对气体做功，图线与坐标轴围成的面积表示气体做功，则
根据热力学第一定律
则
故B错误；
C．的过程中气体做等容变化，压强增大，则气体温度升高，内能增大，气体体积不变，外界对气体不做功，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收热量，a、c状态下气体的内能相等，则
从外界吸收热量大小为
故C正确；
D．根据理想气体状态方程，可得
可得
图线与坐标轴围成的面积表示气体做功，可知的整个过程中气体对外界做功为
故D错误。
故选AC。
二、填空题：本大题共3小题，共16分。
11．为预防病毒感染，食堂熬好“芪防败毒汤”并用环保塑料袋打包运送给学生。若将刚熬好的“芪防败毒汤”倒入导热性能良好的塑料袋中并迅速打结（不漏气），由于袋内空气的温度先升高后下降，一小段时间后鼓起的塑料袋瘪掉，则在温度下降的过程中，外界对袋内空气（视为理想气体）做 （填“正功”或“负功”），袋内空气 （填“吸收”或“放出”）热量。
【答案】 正功 放出
【详解】[1]因为袋内空气的体积减小，所以外界对袋内空气做正功。
[2]因为袋内空气的温度下降，所以袋内空气的内能减小，根据热力学第一定律可知，袋内空气放热。
12．如图，一定质量的理想气体从状态a→b→c→a，其压强与温度的关系图像如图所示，则由状态a到状态b，理想气体分子的密集程度 （填“增大”、“不变”或“减小”）；理想气体由状态b到状态c的过程 （填“吸收”或“放出”）热量；气体由状态c到状态a的过程 （填“吸收”或“放出”）热量。
【答案】 不变 吸收 放出
【详解】[1]由图像可知，a→b为等容变化，所以气体分子密程度不变；
[2]b→c过程为等温变化，内能不变，压强减小，体积变大，气体对外界做正功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量；
[3]c→a过程为等压变化，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做正功，由热力学第一定律可知，气体放出热量。
13．一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态时温度为，（）则气体在状态时的温度为 ，气体从到过程对外做了 的功，气体在状态时的温度为 ℃。
【答案】 750 600 102
【详解】[1]A到B过程气体做等压变化，
TA=（27+273）K=300K
由盖-吕萨克定律得
解得
TB=750K
[2]从A到B过程气体对外界做功
W=p△V=2×105×3×10-3J=600J
从B到C过程体积不变，所以外界对气体不做功，所以气体从A到C过程气体对外界做功为600J；
[3]B→C过程中，气体做等容变化，气体在C状态压强为B时的一半，则温度也为B时的一半，即
Tc=375K
所以有：
tc=（375-273）℃=102℃
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14．有一高度为h（未知）、上端开口的圆筒绝热汽缸，用一截面积为S、厚度和质量均不计的绝热活塞盖到汽缸顶部，汽缸内封闭有一定质量的理想气体。现在活塞上缓慢放一质量的重物后，活塞下落到距离汽缸底处静止。已知大气压强为，汽缸内气体初状态的温度为，重力加速度为g，汽缸底部厚度不计，不计一切摩擦。
（1）求汽缸内气体末状态的温度。
（2）若气体的内能，k为已知常数，则汽缸的高度h为多少？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）初状态，气体的压强为，体积为Sh，温度为，末状态，气体的压强为
体积为
由理想气体状态方程，有
解得
（2）初状态，气体的内能
末状态，气体的内能
气体内能的变化量
又由
根据热力学第一定律，可得重物M对汽缸内气体做的功
联立解得
15．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，可以更加深刻地理解其物理本质。
（1）单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲，但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为n，每个粒子的质量为m，粒子运动速率均为v，如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞，碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是v，利用所学力学知识，导出物体表面单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
（2）对于一定质量的密闭理想气体，若用N表示单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数，分子的质量为m，速率为v，假设分子与容器壁的碰撞都是垂直容器壁方向，且碰撞前后速率不变。
a.请通过计算写出气体对容器壁的压强表达式。
b.改变密闭气体的温度和体积，但保持的比值不变。当密闭气体的温度升高时，请问N如何变化？
（3）在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环。它由两个等压过程和和两个绝热过程组成，图示为一定质量的某理想气体的焦耳循环过程（A→B→C→D→A）。已知某些状态的部分参数如图所示。若已知A→B过程放热Q=80J，求B→C过程外界对气体做的功是多少？
【答案】（1）；（2）a. ；b. 减小；（3）20J
【详解】（1）时间t内，垂直物体表面运动并与单位面积的器壁碰撞的分子数为
Q=nvt
一个粒子每与器壁撞击一次动量变化的大小为2mv，故由动量定理得
整理得
（2）a.时间t内，垂直物体表面运动并与面积S的器壁碰撞的分子数为
Q=NvtS
一个粒子每与器壁撞击一次动量变化的大小为2mv，故由动量定理得
根据
整理得
b.根据理想气体状态方程，保持的比值不变则压强不变，若密闭气体的温度升高，则分子的平均动能增大，分子平均速率增大，根据，则N减小；
（3）根据气体状态方程知，状态A和C的温度相同，内能相等
A→B过程气体外界对气体做功
从A到C过程根据热力学第一定律，有
代入数据解得
16．图甲为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为图乙所示的竖直倒立质量为的圆筒形汽缸（导热性良好），连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为的活塞连接（活塞厚度不计），汽缸内密封一定质量的理想气体。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处。当某同学站上汽缸最终稳定后，活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦，汽缸始终保持竖直。
（1）求该同学的质量；
（2）若该同学仍然站在踏板上，使密闭气体缓慢升温，最终活塞回到位置A，若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，没有站人时，对汽缸分析
站人稳定后，对人和汽缸整体分析
对汽缸内气体的等温变化分析
由以上解得
（2）缓慢升温过程中，气体的压强保持不变，外界对气体做的功为
对密闭气体用热力学第一定律可得
由以上解得
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