2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--1　功、热和内能的改变

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
第三章　热力学定律
1　功、热和内能的改变
基础过关练
题组一　焦耳的实验
1.如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验,从焦耳的这两个实验中可得出的结论是 (　　)
A.系统状态的改变只能通过传热来实现
B.机械能守恒
C.各种不同的绝热过程中,系统状态改变与做功方式无关,仅与做功数量有关
D.各种不同的绝热过程中,系统状态改变不仅与做功方式有关,还与做功数量有关
题组二　功与内能的改变
2.(2024山东枣庄一模)如图所示,取一个透明塑料瓶,向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔,安装上气门嘴,再用橡胶塞把瓶口塞紧,并向瓶内打气。观察发现橡胶塞跳出时,瓶内出现白雾,下列说法正确的是 (　　)
A.打气过程中,瓶内气体的分子动能保持不变
B.打气过程中,瓶内气体的压强与热力学温度成正比
C.橡胶塞跳出后,瓶内气体迅速膨胀,温度降低
D.橡胶塞跳出后,瓶内水迅速蒸发,出现白雾
3.(教材习题改编)如图所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞,今对活塞施以一竖直向下的压力F,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则对被密封的气体,下列说法正确的是 (　　)
A.温度升高,压强增大,内能减少
B.温度降低,压强增大,内能减少
C.温度升高,压强增大,内能增加
D.温度降低,压强减小,内能增加
题组三　热与内能的改变
4.以下所述现象中,属于通过传热改变物体内能的是 (　　)
A.将一段铁丝反复弯折,弯折处会发热
B.放在空气中的一杯热水会冷却
C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热
D.电流通过电阻丝,使其发热
5.(2024河北模拟预测)有“深海打捞员”之称的海狮,在一次打捞行动中打捞出一个导热性能良好且密闭的氧气罐,罐内封闭一定质量的氧气(视为理想气体)。在氧气罐从一定深度的海水中缓慢上升的过程中,海水温度逐渐升高,则此过程中 (　　)
A.罐内氧气的内能可能不变
B.罐内氧气的压强不断减小
C.罐内每个氧气分子的动能都增大
D.氧气分子撞击单位面积罐壁的作用力增大
能力提升练
题组　绝热容器中的气体变化
1.(2023北京首都师范大学附中三模)绝热容器内封闭一定质量的理想气体,气体分子的速率分布图像如图所示,横坐标表示速率v,纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N,经过一段时间分子的速率分布图像由①变为②,则由图可知 (　　)
A.气体的温度不变　　　　B.气体的压强减小
C.气体的内能不变　　　　D.外界对气体做功
2.(多选题)图中活塞将汽缸分成两气室,汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且汽缸不漏气,以U甲、U乙表示两气室中气体的内能,则在用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中 (　　)
A.U甲不变,U乙不变
B.U甲减小,U乙增大
C.U甲与U乙总量不变
D.U甲与U乙总量增加
3.(2024云南昆明月考)如图所示,绝热隔板K1和被卡销K2锁住的绝热光滑活塞把绝热容器隔成A、B、C三部分,A部分为真空,B部分有一定质量的理想气体,且压强pBA.只打开隔板K1,B中气体对外做功,内能减少
B.只打开隔板K1,B中气体不做功,内能不变
C.只打开隔板K1,B中气体压强不变
D.只打开卡销K2,让活塞移动,B中气体对外做功,内能减少
4.(2023河北石家庄联考)如图所示,“凸”形绝热汽缸被a、b两轻质绝热活塞分成A、B、C三部分,a、b两活塞用轻杆连接,活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均相同。现设法使C中的气体温度缓慢升高,则在两活塞缓慢下降的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.A中气体温度升高
B.A中气体压强增大
C.B中气体压强增大
D.C中气体所有分子的动能均增大
教材深研拓展
5.在高h=0.8 m的光滑水平桌面上放着一个质量M=2 kg的木块,一颗质量m=10 g的铅弹沿水平方向射中木块并留在木块内,把木块打落在地面上,落地点与桌边的水平距离s=0.4 m。铅的比热容c=1.3×102 J/(kg·℃),不计空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2。设系统增加的内能有η=60%使铅弹温度升高,则铅弹的温度升高多少摄氏度 (结果保留1位小数)
答案与分层梯度式解析
1.C 2.C 3.C 4.B 5.D
1.C　焦耳通过多次实验,最后得到的结论是:在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功数量有关,故选项C正确。
2.C　打气过程中,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高,瓶内气体分子平均动能变大,A错误;打气过程中,瓶内气体的质量增加,瓶内气体的压强与热力学温度不成正比,B错误;橡胶塞跳出后,瓶内气体迅速膨胀,瓶内气体对外做功,可认为该过程为绝热过程(破题关键),气体内能减小,温度降低,水蒸气液化成小水珠,出现白雾,C正确,D错误。故选C。
导师点睛
将实际过程看作绝热过程的条件:状态变化发生得极快、经历的时间极短,系统与外界交换的热量很少,即系统与外界来不及交换热量。
3.C　用压力F向下压活塞时,气体的体积减小,外界对气体做功,因和外界没有热交换,有ΔU=W,可知气体的内能增加,温度升高,由理想气体状态方程 =C可知,气体的压强增大,C正确。
4.B　A、C、D项都是通过做功改变物体内能的;热水放在空气中,向外传递了热量,自身的内能减少,温度下降,是通过传热改变内能的,选项B正确。
5.D　氧气罐从一定深度的海水中缓慢上升的过程中,氧气罐容积不变,外界不对气体做功,海水温度逐渐升高,罐内氧气从外界吸收热量,内能变大,温度升高,氧气分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,A、C错误;由=C可知,罐内氧气的压强不断增大,氧气分子撞击单位面积罐壁的作用力增大,B错误,D正确。故选D。
能力提升练
1.D 2.BD 3.B 4.C
1.D　由①变为②,速率大的分子数占总分子数的百分比增加,说明气体温度升高,选项A错误;对于一定质量的理想气体,不计分子势能,则温度升高,气体的内能一定增大,选项C错误;由于气体在绝热容器内,与外界没有热交换,气体的内能增大,ΔU=W>0,可知外界对气体做功,选项D正确;外界对气体做功,气体体积减小,而气体温度升高,根据理想气体状态方程=C可知气体压强增大,选项B错误。
导师点睛
2.BD　用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中,甲气室中气体膨胀,对外做功,因为是绝热过程,故内能减小,即U甲减小;乙气室中气体绝热压缩,外界对气体做功,故内能增加,即U乙增大;对两气室中气体整体,外界对气体做功,故内能增加,U甲与U乙之和增加,选项B、D正确,A、C错误。
3.B　只打开隔板K1,B中气体进行自由扩散,不会对外做功(易错点),内能不变,A错误,B正确;只打开隔板K1,B中气体内能不变,温度不变,但体积变大了,故压强将减小,C错误;只打开卡销K2,由于压强pB4.C　
思路点拨
活塞缓慢下移过程中,A中气体体积增大,对外做功,因为是绝热过程,则气体内能减小,温度降低,由理想气体状态方程=C可知,A中气体压强减小,A、B错误;B中气体体积减小,外界对气体做功,因为是绝热过程,则气体内能增大,温度升高,由理想气体状态方程 =C可知,B中气体压强增大,C正确;C中气体温度升高,分子平均动能增大,不是所有分子的动能都增大,D错误。
5.答案　92.8 ℃
解析　设铅弹射中木块后与木块一起做平抛运动的初速度为v,
水平方向有s=vt,竖直方向有h=gt2
解得v==1 m/s
设铅弹以速度v0射入木块,根据系统动量守恒有mv0=(m+M)v
可得v0=v=2.01×102 m/s
系统损失的机械能为ΔE=m-(m+M)v2=2.01×102 J
损失的机械能转化为系统增加的内能,则ΔU=ΔE
由ηΔU=cmΔt
得铅弹升高的温度Δt=≈92.8 ℃
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