3.1-3.2 功、热和内能的改变 热力学第一定律 拓展+高考-2021-2022学年高二物理课后四维同步练（2019人教版选择性必修第三册）

第三章 第一节 功、热和内能的改变 拓展+高考 第三章 第二节 热力学第一定律 拓展+高考 一、拓展题 1．（2022·山东潍坊·三模）热机中卡诺循环是效率最高的，它是由两个等温过程和两个绝热过程组成。如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A经历了一个循环过程。其中，和为等温过程，和为绝热过程。该循环过程中，以下判断正确的是（　　） A．过程中，气体对外界做功，放热 B．过程中，气体分子的平均动能增加 C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D．过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化 【答案】D 【详解】 A．A→B过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变；由图可知A→B过程，则气体体积增大，气体对外界做功，W<0根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体从外界吸收热量，故A错误； B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知内能减小，则温度降低，气体分子的平均动能减少，故B错误； C．C→D过程中，等温压缩，根据理想气体得状态方程可知气体的压强增大；温度不变则气体分子运动的激烈程度不变，压强增大，根据压强的微观意义可知，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加，故C错误； D．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知内能增大，则温度升高，则气体分子的速率分布曲线发生变化，故D正确。 故选D。 2．（2022·北京·人大附中三模）如图所示为一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C又变回状态A的变化过程的图像，各状态参量标注如图。已知这些理想气体的内能与热力学温度成正比，关于气体的以上变化过程，下列说法正确的是（　　） A．图中不一定为 B．、过程都吸热，且过程与过程吸热一样多 C．由图中坐标可以求出C状态的压强 D．气体在经历回到A的全过程中，内能的总变化量为0 【答案】D 【详解】 A．从A到B为等压变化，则由解得选项A错误； B．从A到B，体积变大，对外做功；温度升高，内能变大，则一定吸热；从B到C，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，温度升高，内能变大，则吸收热量则AB过程吸热大于BC过程吸热，选项B错误； C．因AB两态的压强都是未知的，则由图中坐标不能求出C状态的压强，选项C错误； D．气体在经历回到A的全过程中，温度变化为零，因理想气体的内能与热力学温度成正比，则内能的总变化量为0，选项D正确。 故选D。 3．（2022·北京市十一学校三模）下列说法正确的是（　　） A．分子间距离增大，分子势能一定增大 B．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 C．气体压强仅与气体分子热运动的平均动能有关 D．液体分子的无规则热运动称为布朗运动 【答案】B 【详解】 A．分子距离在大于平衡距离且分子间距离增大时，分子势能增大，分子距离在小于平衡距离且分子间距离增大时，分子势能减小，所以在没有确定分子之间的距离的情况下，不能判断出分子势能的变化，故A错误； B．做功和热传递都能改变内能，由物体内能的增量等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和，故如果吸收的热量大于对外所做的功，则内能增加，故B正确； C．气体压强实际是单位面积上气体分子对固体表面的平均撞击力，单位体积气体分子数越多，撞击次数越多，分子平均动能越大，撞击力度越大，气体压强与气体分子热运动的平均动能和单位体积分子数有关，故C错误； D．布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所作的永不停息的无规则运动，故D错误。 故选B。 4．（2022·山东临沂·三模）2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为，工作人员装入稀释过的药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为，体积为的气体，此时大气压强为，当壶内压强增大到时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（　　） A．工作人员共打气9次 B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为 C．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为 D．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量 【答案】B 【详解】 A．设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有 解得故A错误； BC．打开阀门后，根据玻意耳定律有 解得，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误； D．由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误。 故选B。 5．（2022·辽宁