2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--第三章　热力学定律复习提升

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
本章复习提升
易混易错练
易错点1　不能正确判断ΔU=W+Q中各物理量的正负
1.(2023江苏苏州三模)如图所示,某同学将空的玻璃瓶开口向下缓缓压入水中,设水温均匀且恒定,瓶内空气看作理想气体,下降过程中瓶内空气质量不变,则 (　　)
A.瓶内气体分子间作用力为斥力且增大
B.瓶内气体对外放出热量
C.瓶内气体分子平均动能增大
D.单位时间与单位面积瓶壁碰撞的分子数不变
易错点2　不清楚物体体积变化对应做功情况
2.如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银中的同一深度,A、B两球用同一种特殊材料制作,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始时水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后体积相等,则 (　　)
A.A球吸收的热量较多
B.B球吸收的热量较多
C.两球吸收的热量一样多
D.无法确定两球吸收热量的大小关系
思想方法练
“面积法”判断气体做功
方法概述
p-V图线下方的面积表示做功,利用这个结论有时可以快速判断气体做功情况。
　　(1)曲线封闭:一般是循环过程,如图甲,阴影面积表示做功。顺时针循环,气体对外做功;逆时针循环,外界对气体做功。
　　(2)曲线不封闭:如图乙,曲线与V轴所围面积表示做功。若变化过程沿曲线向V轴正向,气体对外做功,反之外界对气体做功。
如图所示为理想的狄塞尔内燃机循环过程,它是由两个绝热过程AB和CD、等压过程BC以及等容过程DA组成。则该气体 (　　)
A.在B到C过程中,放出热量
B.在A到B过程中,外界对其做的功大于其增加的内能
C.在状态A和C时的内能可能相等
D.在一次循环过程(A→B→C→D→A)中吸收的热量大于放出的热量
答案与分层梯度式解析
1.B　被淹没的玻璃瓶在下降过程中,瓶内气体温度不变,根据pV=C可知,压强变大,则气体体积减小,外界对气体做功,即W>0;由于气体温度不变,气体分子平均动能不变,气体内能不变,即ΔU=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q<0,即气体向外界放热,选项B正确,C错误。气体分子间距远大于分子直径,分子间几乎无作用力,分子间作用力不会表现为斥力,选项A错误。气体分子平均动能不变,气体体积减小,则气体分子的数密度变大,则单位时间与单位面积瓶壁碰撞的分子数增多,选项D错误。
错解分析
在应用热力学第一定律时,对确定ΔU、W和Q正负的规则模糊是导致解答本题出错的原因。应牢记以下规则:内能增加则ΔU为正值,外界对气体做功则W为正值,气体吸热则Q为正值。
2.B　两球初、末状态温度分别相同,体积也分别相同,所以内能的变化量相同,两球膨胀的体积相等,但水银对B球的压强大于水对A球的压强,则水银中的B球膨胀时对外做功多,则吸热较多(破题关键)。故选B。
错解分析
在水和水银中的同一深度处,水银的压强较大,两球增大相同的体积,则B球对外做功多。在分析物体体积变化对应的做功情况时,一定要考虑外部环境。
思想方法练
D　在B到C过程中,气体压强不变,体积变大,根据理想气体状态方程=C可知气体的温度升高,则气体的内能增大,即ΔU>0,因为气体体积增大,所以气体对外做功,则W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,Q>0,即气体一定从外界吸收热量,故A错误。A→B过程为绝热压缩过程,外界对气体做功,W>0,Q=0,则ΔU=W,即外界对其做的功等于其增加的内能,故B错误。从C到D为绝热膨胀过程,气体内能减小,温度降低;从D到A,气体体积不变,压强减小,温度降低,则气体在状态C的温度高于在状态A的温度,所以在状态A和C时气体的内能不可能相等,故C错误。由题图可知,在一次循环过程中,气体体积增大时的平均压强大于体积减小时的平均压强,则封闭图形围成的面积表示气体对外做的功,根据热力学第一定律,可知气体吸收的热量大于放出的热量,故D正确。故选D。
方法点津
本题利用“面积法”可快速判断气体做功情况。利用这种方法解题,非常直观,对于一些需要定量计算做功的图像类题目,也能很好地应用。
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