第3章 热力学定律 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

单元综合提升 学生用书↓第78页 (2022·广东卷)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程 (选填“是”或“不是”)自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)从室内吸收的热量。 答案：不是　大于 解析：空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程；由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。 　教材P70·T8 在制冷机的运转中，热量是从热区流向冷区还是从冷区流向热区？这种流动是自发的还是需要外界的帮助？是否违反热力学第二定律？ 　本题以空调制冷过程为情境设计问题，与教材P70·T8为同源情境，重点考查对热力学第二定律和能量守恒定律的理解应用。 针对练．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了(　　 ) A．热量能自发地从低温物体传给高温物体 B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体 C．热量的传递过程不具有方向性 D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 答案：BD (多选)(2021·湖南卷)如图所示，两端开口、下端连通的导热气缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A．整个过程，外力F做功大于0，小于mgh B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C．整个过程，理想气体的内能增大 D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h＋mgh) E．左端活塞到达B位置时，外力F等于 答案：BDE 解析：由于整个过程右端活塞的位置不变，故外力F不做功，A错误；整个过程中理想气体发生的是等温变化，则分子平均动能不变，内能不变，B正确，C错误；整个过程中，大气压力和细沙的重力对气体做功，由于理想气体的内能不变，故气体放出热量。整个过程中，细沙的重力做功小于mgh，则整个过程中理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h＋mgh)，故D正确；左端活塞到达B位置时，由平衡条件可知p0＋＝p0＋，即F＝，E正确。 　教材P57·T2 用活塞压缩气缸里的气体，对气体做功1 200 J，同时气缸向外散热300 J，气缸中气体的内能如何变化，变化了多少？ 　本题以推动活塞对气缸内气体做功为情境设计问题，与教材P57·T2为同源情境，重点考查热力学第一定律的理解和应用。 针对练. (2023·辽宁沈阳摸底)一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置、内壁光滑的绝热气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气体温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离L后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为Q，大气压强为p0，重力加速度为g。则(　　) A．初始时，气体压强p1＝p0 B．停止加热时，气体的温度T＝2T0 C．该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－mgL D．该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－p0SL 答案：B 解析：初始时，对活塞根据平衡条件有p1S＝p0S＋mg，解得p1＝＋p0，选项A错误；对气体缓慢加热过程中，气体做等压变化，根据气体等压变化的规律有＝，解得T＝2T0，选项B正确；该过程中，外界对气体做功为W＝－p1SL＝－mgL－p0SL，根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝Q－mgL－p0SL，选项C、D错误。 学生用书↓第79页 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，瓶内空气可看作理想气体，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．瓶内气体分子的平均动能增大 D．单位时间与单位面积瓶壁碰撞的分子数不变 答案：B 解析：被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，压强变大，根据pV＝常量可知，气体体积减小，外界对气体做正功，即W>0；由于气体温度不变，气体分子的平均动能不变，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；气体分子的平均动能不变，气体体积减小，则气体分子的密集程度变大，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。 [易错分析]　在应用热力学第一定律时，对确定ΔU、W和Q正负的规则模糊可能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，外界对物体做功则W为正值，系统吸热则Q为正值。 2．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是内能的转移 B．外界对物体做功，物体的内能一定增大 C．物体向外界放热，物体的内能一定增大 D．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移的内能的多少 答案：AD 解析：做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，故A选项正确；物体内能的变化取决于做功和热传递两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化，故B、C错误；热量表示在热传递中转移内能的多少，D选项正确。 [易错分析]　做功和热传递是改变内能的两种方式，虽然改变内能的方式不同，但改变内能的效果具有等效性。所以只知道其中一个，不能判断物体内能的变化情况。 3. (2022·山东省实验中学一模)如图所示，一导热良好且足够长的气缸，倒置悬挂于天花板下。气缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为m，气缸横截面积为S，当地大气压为p且不随温度变化，重力加速度为g，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是 (　　) A．悬线的拉力变大 B．被封闭理想气体的内能增大 C．被封闭理想气体的压强大小不变，且始终为p＋ D．外界对气体做正功 答案：B 解析：以气缸和活塞整体为研究对象，受到重力和悬线对其的拉力，根据平衡条件可知重力和悬线对其的拉力大小相等、方向相反，所以当环境温度缓慢升高时，悬线的拉力不变，故A错误；由于气缸的导热 良好，当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的温度缓慢升高，所以被封闭理想气体的内能增大，故B正确；以活塞为研究对象，根据平衡条件可知p1S＋mg＝pS，解得被封闭理想气体的压强大小p1＝p－，故C错误；当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的压强不变，根据气体等压变化的规律可得被封闭理想气体的体积增大，气体对外界做正功，故D错误。 [易错分析]　根据热力学第一定律，分析内能变化应从做功和热传递两方面分析，但该题中气体吸热同时对外做功，无法判断内能变化，所以应从影响理想气体内能的因素－－温度分析。 4．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成，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到同一值，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．无法确定两球吸收的热量大小关系 答案：B 解析：两球初、末状态温度分别相同，体积也相同，所以内能的变化量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功较多，所以吸热较多，故B正确。 [易错分析]　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。 学科网（北京）股份有限公司 $$