第三章 热力学定律-【学霸题中题】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(教科版)

进阶 突被 第三章热力学定律 第1~2节热力学第一定律 能量守恒定律 1.如图，一个质量为m=2kg的T形活塞在汽缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不 计，距汽缸底部h,=10©m处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体 温度为T,=360K,活塞距离汽缸底部为h2=15cm,两边水银柱存在高度差.已知大气压强为 P%=1×10Pa,汽缸横截面积为S=1×103m2,活塞竖直部分长为L=12cm,重力加速度为g 取10m/s2,求： (1)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平？ (2)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体对外界放出的热量为6J.气体内能的变化 量△. O8黑白题物理I选择性必修第三册·JK 2.(2023·湖南长沙一中质检)气压式升降椅（如图甲）通过汽缸上下运动来调节椅子升降，其 简易结构如图乙所示.圆柱形汽缸与椅面固定在一起，总质量m=6kg.固定在底座上的柱状 汽缸杆的横截面积S=30cm2,在汽缸中封闭了长度L=20cm的理想气体汽缸气密性、导热 性能良好，忽略摩擦力，已知室内温度T=320K,大气压强po=1.0×10P:,重力加速度g取 10m/s2.求： (1)质量M=54kg的人，脚悬空坐在椅面上，室温不变，稳定后椅面下降的距离： (2)在(1)情况下人坐上去后，由于开空调室内气温缓慢降至T,=300K,封闭气体的内能减 少了13.5J,该过程封闭气体对外界放出的热量Q. 倚面 汽缸轩 第3节热力学第二定律 1.(2023·湖南长沙期末)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆 的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推 动转轮转动.离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是 () 形状记忆合余 A.热水将热量传递给叶片，所以热水的温度会降低 B.由形状记忆合金自身提供了转轮转动的能量 C.转轮依靠自身惯性一直转动，不需要消耗外界能量 D.叶片在热水中吸收的热量等于在空气中释放的热量 进阶突破·拔高练09北⑤.联立③5式，代人数据得=⑥，设抽出的 间为.电子离开偏转电场的偏移量为￥，速度偏转角为8，根 据运动学公式：y= 气体的体积为△，由题意知△V=2引？⑦，故应抽出气 20 2a. ,运动时间：= 体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为△m.V 根据牛顿第二定律有：a= ⑧.联 mb m V eUL 立6⑦8式，代入数据得4m.1 解得：y= mb2 -3 1 第三章热力学定律 24 第1~2节热力学第一定律能量守恒定律 由于：d y ,可得：。 2dU 24+ m BbL (L+21) 1.(1)240K(2)-2.4J 解析：(1)初态时，对活塞受力分析，可求气体压强为严，=+ 第2节原子的核式结构模型 g,体积为了=h,S,要使两边水银面相平，汽缸内气体的压 1.D解析：α粒子散射实验是用α粒子复击金属箔，得到的结 果是绝大多数的α粒子穿过金属箱后基本上仍沿原来的方 强为P2=P,此时活塞下端一定与汽缸底接触，则有=S, 向继续前进，有少数的α粒子运动轨迹发生了较大的偏转， 此时温度为乃，由理想气体的状态方程有，-，日 极少数的α粒子甚至被反弹，沿原路返回，而在该实验中，用 显微镜观察到的实际上是α粒子，在：处可以观察到很少的 得T,=240K:(2)从开始至活塞竖直部分恰与汽缸底接触， 发生较大偏转的粒子，在处则能观察到被反弹回来的α 粒子，故选D. 气体压强不变，外界对气体做功即=m4=(+贤)x(h (3)B L)S=3.6J.由热力学第一定律有△U=W+Q,可得气体内能 2.(1)ABC(2)m 的变化量△U=-2.4J. 解析：(1)平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静 2.(1)12cm(2)18J 解析：(1)初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对 止状态，电场力与重力平衡，则有mg=9=g行，所以需要测 象，根据受力平衡可得mg+PoS=P1S,解得pP=1.2×10°Pu质 出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离 量M=54kg的人，脚悬空坐在倚面上，稳定后，根据受力平 d,故选ABC(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 衡可得(M+m)g+pS=PS,解得=3×10Pa设稳定后缸内 气体柱长度为'，根据玻意耳定律可得P,LS=P:L'S,解得 ((3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所 L'=8cm.则椅面下降了△h=L-L'=20cm-8cm=12em. 带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个 (2)在(1)问的情况下，由于开空调室内气温缓慢降至T,= 最小电荷量被认为是元电