3.2 热力学第一定律&3.3 能量守恒定律(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第三册同步学习指导(人教版2019)

练案［１５］ 第三章　 热力学定律 ２．热力学第一定律　 ３．能量守恒定律 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　基础达标练 １．（２０２４·广东佛山二模）如图所示是一种儿童玩具 “吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分 别装上“叭子”（树果子或打湿的小纸团）。叭子密 封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会 从筒口射出。则迅速推动木棍过程中（叭子尚未射 出），竹筒中被密封的气体 （Ａ ） Ａ．压强增大 Ｂ．温度不变 Ｃ．内能不变 Ｄ．每个分子的动能都变大 ２．（多选）下列关于第一类永动机的说法，正确的是 （Ａ ） Ａ．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地 对外做功的机器 Ｂ．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第 二定律 Ｃ．第一类永动机不能制成的原因是技术问题 Ｄ．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒 定律 ３．如图所示是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想 气体。用外力推动活塞Ｐ压缩气体，对缸内气体做 功８００ Ｊ，同时气体向外界放热２００ Ｊ， 则缸内气体的 （Ａ ） Ａ．温度升高，内能增加６００ Ｊ Ｂ．温度升高，内能减少２００ Ｊ Ｃ．温度降低，内能增加６００ Ｊ Ｄ．温度降低，内能减少２００ Ｊ ４．（２０２４·河北邯郸高二期中）如 图所示为一定质量的理想气体 从状态Ａ依次经过状态Ｂ、Ｃ、Ｄ 后再回到状态Ａ的ｐ － Ｖ图像， 其中，Ａ→Ｂ和Ｃ→Ｄ图线为双 曲线的一部分，Ｄ→Ａ为绝热过 程。下列说法正确的是 （Ｄ ） Ａ． Ａ→Ｂ过程中，气体可能向外界放出热量 Ｂ． Ｂ→Ｃ过程中，气体一定向外界放出热量 Ｃ． Ｃ→Ｄ和Ｄ→Ａ过程中，气体压强都增大的微观机 制完全相同 Ｄ．整个过程中气体从外界吸收热量 ５．如图所示，密闭绝热容器内有一 绝热的具有一定质量的活塞，活 塞的上部封闭着气体，下部为真 空，活塞与器壁间的摩擦忽略不 计。置于真空中的轻弹簧一端固 定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩 后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ｅｐ（弹簧处在自 然长度时的弹性势能为零）。现绳突然断开，弹簧推 动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气 体达到平衡状态。经过此过程 （Ｄ ） Ａ． Ｅｐ全部转换为气体的内能 Ｂ． Ｅｐ一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为 弹簧的弹性势能 Ｃ． Ｅｐ全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 Ｄ． Ｅｐ一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为 气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 ６．（２０２４·北京朝阳一模）关于质量一定的理想气体， 下列说法正确的是 （Ｄ ） Ａ．气体温度降低，其压强一定减小 Ｂ．气体体积减小，其压强一定增大 Ｃ．气体不断被压缩的过程中，其温度一定升高 Ｄ．气体与外界不发生热量交换的过程中，其内能也 可能改变 ７．如图所示，一定质量的理想气 体，从状态Ａ经过状态Ｂ变化到 状态Ｃ，图中ＡＢ是平行于横轴 的直线，ＢＣ是平行于纵轴的直 线，整个过程中气体对外界做功 为　 　 　 　 Ｊ，如果整个过程气体吸收热量１ ５００ Ｊ， 则气体内能的变化量为　 　 　 　 Ｊ。 ８．一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变 化。问： （１）已知从Ａ到Ｂ的过程中，气体的内能减少了３００ Ｊ， 则从Ａ到Ｂ气体吸收或放出的热量是多少？ （２）试判断气体在状态Ｂ、Ｃ的温度是否相同；如果 知道气体在状态Ｃ时的温度ＴＣ ＝ ３００ Ｋ，则气体在状 态Ａ时的温度为多少？                                                                 —１６４— 能力提升练 ９．（多选）某种理想气体内能 公式可表示为Ｅ ＝ ５ｎＲＴ２ ，其 状态参量满足ｐＶ ＝ ｎＲＴ，ｎ表 示物质的量，Ｒ为理想气体常 数（Ｒ ＝８． ３ Ｊ·ｍｏｌ －１·Ｋ－１）， Ｔ为热力学温度。现有一绝 热汽缸，用一个横截面积Ｓ ＝ ４００ ｃｍ２、质量Ｍ ＝ １５ ｋｇ 的绝热活塞封闭物质的量ｎ ＝ ０． ５ ｍｏｌ的该种理想气 体，汽缸底部有电阻丝可以对气体进行加热。现对 电阻丝通电一段时间后断开电源，稳定后发现汽缸 内气体温度升高了ΔＴ ＝ ５０ Ｋ。已知外界大气压强 为ｐ０ ＝ １ × １０５ Ｐａ，重力加速度ｇ ＝ １０ ｍ ／ ｓ２，不计活塞 与汽缸之间的摩擦。从对气体加热到活塞停止上升 的整个过程中，关于缸内气体的判断正确的是 （Ａ ） Ａ．稳定后压强为１０３ ７５０ Ｐａ Ｂ．活塞上升的高度为５ ｃｍ Ｃ．对外界做功为２０２． ５ Ｊ Ｄ．吸收的热量为７２６． ２５ Ｊ １０．（２０２４·北京海淀一模）将一只踩扁的乒乓球放到 热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形 的过程中，球内气体 （Ｂ ） Ａ．吸收的热量等于其增加的内能 Ｂ．压强变大，分子平均动能变大 Ｃ．吸收的热量小于其增加的内能 Ｄ．对外做的功大于其吸收的热量 １１．（２０２４·高二江苏南通阶段练习）一定质量的理想 气体的体积Ｖ与温度ｔ的关系如图所示，该理想气 体从状态Ａ依次经过Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ的变化过 程，其中ＣＤ段与ｔ轴平行，ＤＡ的延长线过原点Ｏ， ＡＢ的反向延长线与ｔ轴的交点坐标为（－ ２７３． １５， ０）。则 （Ｃ ） Ａ．气体在Ａ→Ｂ的过程中压强增大 Ｂ．气体在Ｄ→Ａ的过程中压强不变 Ｃ．气体在Ｄ→Ａ的过程中向外界放出热量，内能 减少 Ｄ．气体在Ｂ→Ｃ的过程中从外界吸收热量，内能 增加 １２．（２０２４·高三下江西阶段练习）如图所示，一定质量 的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为Ｓ， 质量为３ｐ０Ｓｇ （ｐ０ 为大气压强，ｇ为 重力加速度大小），活塞与汽缸底 部相距为Ｌ。汽缸和活塞绝热性 能良好，初始时气体的温度与外界 大气温度均为Ｔ０。现接通电热丝 加热气体，一段时间后断开，活塞 缓慢向上移动０． ５Ｌ后停止，整个 过程中气体吸收的热量为４ｐ０ＳＬ。忽略活塞与汽缸 间的摩擦，则该过程中理想气体 （Ｄ ） Ａ．压强逐渐减小 Ｂ．压强逐渐增大 Ｃ．内能的增加量为６ｐ０ＳＬ Ｄ．内能的增加量为２ｐ０ＳＬ １３．如图所示，水平放置的密闭绝 热汽缸，被绝热隔板Ｋ分隔成 体积相等的两部分，Ｋ与汽缸 壁的接触面是光滑的。两部 分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体ａ和 ｂ。现通过电热丝对气体ａ加热一段时间后，ａ、ｂ各 自达到新的平衡，此时ａ、ｂ的体积分别为Ｖａ、Ｖｂ，温 度分别为Ｔａ、Ｔｂ，则下列关系式正确的是 （Ｃ ） Ａ． Ｖａ ＝ Ｖｂ，Ｔａ ＝ Ｔｂ Ｂ． Ｖａ ＞ Ｖｂ，Ｔａ ＝ Ｔｂ Ｃ． Ｖａ ＞ Ｖｂ，Ｔａ ＞ Ｔｂ Ｄ． Ｖａ ＝ Ｖｂ，Ｔａ ＞ Ｔｂ １４．（２０２４·四川成都二模）如图，水平固定不动的绝热 汽缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理 想气体。活塞横截面积为Ｓ，汽缸底部有一电热丝， 其阻值为Ｒ，一轻绳左端连接活塞，另一端跨过定滑 轮后与质量为ｍ的空小桶相连。开始时小桶静止， 外界大气压强为ｐ０，活塞距离汽缸底部的距离为 Ｌ０，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为ｇ。 （１）若将电热丝通以大小为Ｉ的恒定电流，缓慢加 热气体，经时间ｔ后，活塞缓慢向右移动的距离为 Ｌ１，求该过程气体内能的增量； （２）若在小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加 热功率，保持汽缸内气体温度不变，当加入质量为ｍ 的细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离Ｌ２。                                                                      —１６５— 表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭 球形，故Ｂ正确；照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水 滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子 间距大，表面层分子间因为引力的作用，使表面层分子有收 缩的趋势，从而形成球形，故Ｃ错误，Ｄ正确。 １３． ＢＤ　 由题给现象可知该液体对固体Ａ不浸润，对毛细管Ｂ浸 润，则Ａ、Ｂ一定不是由同种材料制成的，选项Ｂ、Ｄ是正确的。 １４．不对，见解析 解析：毛细管中被“拉起”的水柱重力为Ｇ ＝ ＳＨρｇ（Ｓ为毛细 管内截面积，ρ为水的密度）；显然，该水柱受到竖直向上的 “拉力”Ｆ ＝ Ｇ，实际上所说的“拉力”是表面张力的作用结果， 则Ｆ ＝ Ｇ。当管弯曲时，短臂管中水柱长为ｈ ＜ Ｈ′ ＜ Ｈ，在短臂 管口处该水柱受到的向上的“拉力”，Ｆ′只要等于Ｓｈρｇ，水就不 会流出，由于Ｆ ＞ Ｆ′，所以该同学的想法是不对的。 练案［１４］ 基础达标练 １． ＡＣ　 将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功 当量，故Ａ正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程 中内能改变的量度，故Ｂ错误，Ｃ正确；做功和热传递产生的 效果相同，但功和热量是不同的概念，故Ｄ错误。 ２． ＡＣ　 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，温度升 高，内能增大，压强增大；爆胎前气体体积不变，没有对外做 功，故Ａ正确，Ｂ错误；爆胎过程中，车胎内气体体积增大，气 体对外做功，内能减小，同时温度降低，压强减小，故Ｃ正确， Ｄ错误。 ３． ＢＣＤ　 质量和温度都相同的气体，因气体的种类不一定相同， 则物质的量不一定相同，内能不一定相同，故Ａ错误；气体被 压缩时，若气体对外传热，则气体的内能可能不变，故Ｂ正确； 一定量的某种理想气体的分子势能可视为零，则内能只与温 度有关，故Ｃ正确；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程 中，温度一定升高，则内能一定增加，故Ｄ正确。 ４． Ａ　 热量和功可作为物体内能改变的量度，故Ａ错误，Ｂ正确； 热量、功、内能的单位都是焦耳，故Ｃ正确；热量和功是过程 量，内能是状态量，故Ｄ正确。 ５． ＡＤ　 由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由理想 气体状态方程知，气体温度升高，内能一定增加，电流对气体 做的功一定大于气体对外做的功，Ｂ、Ｃ错误，Ｄ正确；由气体 压强的微观解释知，温度升高，气体分子对活塞的冲力增大， 而压强不变，因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减 少，Ａ正确。 ６． Ｂ　 对一定质量的气体，不管采取哪一种方式，由状态Ａ变化 至状态Ｂ，都是绝热过程。在这一过程中，气体在状态Ａ有一 确定的内能Ｕ１，在状态Ｂ有另一确定的内能Ｕ２，由绝热过程 中ΔＵ ＝Ｗ ＝ Ｕ２ － Ｕ１知，Ｗ为恒量，所以选项Ｂ正确。 ７． ＣＤ　 温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动 能相同，与分子质量无关。初始时，两部分气体温度相同，故 分子的平均动能相同，Ａ错误；从松开固定栓至系统重新达到 平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少、温度降 低，氧气内能增加、温度升高，由于存在温度差，故会发生热传 递，最后两者温度相同，氧气内能又减小，整个过程为绝热过 程，气缸内气体内能不变，等于初始值，所以两种气体的内能 与初始时相同，Ｂ错误，Ｃ、Ｄ正确。 ８． １ ０３０ Ｊ 解析：由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功等于气 体增加的内能，即ΔＵ ＝ Ｗ外＝ （ｍ活塞＋ ｍ物体）ｇΔｈ ＋ ｐ０ＳΔｈ ＝ （５ ＋ １５）× １０ × ０． １ Ｊ ＋ １． ０１ × １０５ × ０． １ × ０． １ Ｊ ＝ １ ０３０ Ｊ。 能力提升练 ９． Ａ　 绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少 功，内能就变化多少，故外界对气体做功２０ Ｊ，气体内能一定 增加２０ Ｊ，Ａ正确。 １０． ＡＢ　 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量， 由系统的状态决定，选项Ａ正确；因为内能是由系统的状态 决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内 能是一致的，选项Ｂ正确；做功和热传递都可以改变系统的 内能，选项Ｃ错误；气体在大气中做绝热膨胀时对外界做了 功，且与外界没有热交换，所以系统的内能要减少，故选项Ｄ 错误。 １１． ＢＤ　 由题意可知，可燃冰在开采过程中要对其加热升温，气 体温度升高，体积变大，对外做功，同时又从外界吸热，内能 变大，故Ａ错误，Ｂ正确；可燃冰的形成条件是低温高压，所 以形成可燃冰过程中外界对气体做功，但气体温度降低，对 外放热，内能减少，故Ｃ错误，Ｄ正确。 １２． Ｄ　 题图甲中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以 改变气体的内能，进而使温度升高，Ａ错误；题图乙中重物下 落带动叶片转动搅拌容器中的水，水由于摩擦生热而温度上 升，Ｂ错误；题图丙中降落的重物使发电机发电，电流通过电 阻丝放热使液体升温，Ｃ错误；题图所示的三个实验本质上 均是外界对系统做功而使系统的内能增加，Ｄ正确。 １３． ＡＤ　 用压力Ｆ向下压活塞时，外界对气体做功，因和外界没 有热交换，可知气体的内能增加；气体的温度升高，气体分子 的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大；由 理想气体状态方程可知，温度升高、气体体积减小，故气体的 压强增大，Ｂ、Ｃ正确，不符合题意；Ａ、Ｄ错误，故选ＡＤ。 １４．内能　 μθＲＮ 解析：当制动片制动时，车轮要克服摩擦力做功，把机械能转 化为内能。车轮转过的弧长ｓ ＝ θＲ，由动能定理得－ μＮｓ ＝ ０ － Ｅｋ，解得Ｅｋ ＝ μθＲＮ。 练案［１５］ 基础达标练 １． Ａ　 迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则 压强变大，外界对气体做正功，Ｗ ＞ ０，由于“迅速”过程气体与 外界无热交换，则Ｑ ＝ ０，根据热力学第一定律可知，气体内能 增加，ΔＵ ＞ ０，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子 的动能都增加。故Ａ正确。 ２． ＡＤ　 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外 做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定 律，这是它不能制成的原因。 ３． Ａ　 由热力学第一定律ΔＵ ＝Ｗ ＋Ｑ得，ΔＵ ＝８００ Ｊ ＋（－ ２００ Ｊ）＝ ６００ Ｊ，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔＵ ＝ ６００ Ｊ ＞ ０，故温度升高，Ａ选项正确。 ４． Ｄ　 根据题意可知，Ａ→Ｂ过程中，气体温度不变，气体内能不 变，由图像可知，气体体积变大，外界对气体做负功，根据热力 学第一定律可知，气体从外界吸热，故Ａ错误；由题意可知，Ｃ →Ｄ过程气体温度不变，则有ＴＣ ＝ ＴＤ，Ｄ→Ａ为绝热过程，气体 体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气 体内能增大，温度升高，则有ＴＡ ＝ ＴＢ ＞ ＴＣ ＝ ＴＤ，则Ｂ→Ｃ过程 中，气体温度降低，气体内能减小，气体体积变大，外界对气体 做负功，所以无法确定气体向外界放出热量还是从外界吸收 热量，故Ｂ错误；Ｃ→Ｄ过程气体温度不变，气体分子平均动能 不变，气体体积减小，气体分子的数密度增大，所以气体压强 增大；Ｄ→Ａ过程气体体积减小，气体分子的数密度增大，且气 体温度升高，气体分子平均动能增大，所以气体压强增大；可 知Ｃ→Ｄ和Ｄ→Ａ过程中，气体压强都增大的微观机制并不完 全相同，故Ｃ错误；根据ｐ － Ｖ图像的面积意义可知，整个过程 中，外界对气体做负功，而气体内能不变，根据热力学第一定 律可知，气体从外界吸收热量，故Ｄ正确。 ５． Ｄ　 当绳子突然断开时，活塞受弹簧的弹力Ｆ、活 塞的重力Ｇ、封闭气体对活塞向下的压力Ｆ′共同 作用，如图所示，其合力向上，经多次往复运动后 活塞静止时，活塞处于三力平衡状态，气体体积 必减小，外力对气体做正功，由于绝热，气体的内 能增加，而活塞最终的静止位置比初始位置高， 其重力势能增加，最终弹力与另外两个力的合力平衡，弹簧仍 有形变。设最终弹簧的弹性势能为Ｅｐ ′，由能量守恒定律得 Ｅｐ ＝ Ｅｐ ′ ＋活塞增加的重力势能＋气体增加的内能，所以Ｄ选 项正确                                                                       。 —２２７— ６． Ｄ　 根据题意，由理想气体状态方程ｐＶＴ ＝ Ｃ可知，若气体温度 降低，体积也减小，其压强可能增大，可能不变，可能减小，故 Ａ、Ｂ错误；由热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知，气体不断被 压缩的过程中，外界对气体做正功，如果气体同时向外界放 热，气体的内能可能不会增加，气体温度不一定升高，在气体 与外界不发生热量交换的过程中，如果外界对气体做功，气体 内能发生变化，故Ｃ错误，Ｄ正确。 ７． １ ０００　 ５００ 解析：由图可知，理想气体从状态Ａ变化到状态Ｂ，压强不变， 体积变大，气体对外界做功为Ｗ ＝ ｐΔＶ ＝ １． ０ × １０５ ×（１５ － ５） × １０ －３ Ｊ ＝ １ ０００ Ｊ，理想气体从状态Ｂ变化到状态Ｃ，体积不 变，气体不对外界做功，则整个过程中气体对外界做功为 １ ０００ Ｊ。根据热力学第一定律有ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ，代入数据解得 ΔＵ ＝ ５００ Ｊ。 ８．（１）１ ２００ Ｊ　 （２）１ ２００ Ｋ 解析：（１）从Ａ到Ｂ，外界对气体做功 Ｗ ＝ ｐΔＶ ＝ １５ × １０４ ( )× ８ － ２ × １０ －３ Ｊ ＝ ９００ Ｊ 根据热力学第一定律ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ 解得Ｑ ＝ － １ ２００ Ｊ， 即气体放热１ ２００ Ｊ。 （２）由图可知ｐＢＶＢ ＝ ｐＣＶＣ，则知ＴＢ ＝ ＴＣ；据理想气体状态方程 有ｐＡＶＡＴＡ ＝ ｐＣＶＣ ＴＣ ，解得ＴＡ ＝ １ ２００ Ｋ。 能力提升练 ９． ＡＢＤ　 由平衡条件知ｐＳ ＝ ｐ０Ｓ ＋Ｍｇ，稳定后压强为ｐ ＝ ｐ０ ＋ ＭｇＳ ＝ １０３ ７５０ Ｐａ，故Ａ正确；气体做等压变化，有Ｖ０Ｔ０ ＝ ΔＶ ΔＴ ＝ ＳΔｈ ΔＴ ， 又ｐＶ０ ＝ ｎＲＴ０，解得Δｈ ＝ ｎＲΔＴｐＳ ，代入数据得活塞上升的高度 为Δｈ ＝ ５ ｃｍ，故Ｂ正确；对外界做功为Ｗ ＝ ｐＳΔｈ ＝ ２０７． ５ Ｊ，故 Ｃ错误；由题干知气体增加的内能为ΔＵ ＝ ５ｎＲΔＴ２ ＝ ５１８． ７５ Ｊ， 根据热力学第一定律有ΔＵ ＝ － Ｗ ＋ Ｑ，解得Ｑ ＝ ７２６． ２５ Ｊ，故 气体吸收的热量为７２６． ２５ Ｊ，故Ｄ正确。 １０． Ｂ　 将踩扁的乒乓球放入热水中，一段时间后，乒乓球恢复为 球形，说明压强变大，是因为乒乓球中的气体吸收热量，温度 升高，气体内能增大，分子平均动能变大；由于气体压强变 大，体积膨胀，所以气体对外做功，根据热力学第一定律 ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ，可知ΔＵ ＞ ０，Ｑ ＞ ０，Ｗ ＜ ０，则Ｑ ＞ ΔＵ，Ｑ ＞ ｜Ｗ ｜， 即气体吸收的热量一部分转化为气体的内能，一部分用来对 外做功，因此气体吸收的热量大于其增加的内能，也大于气 体对外做的功，故Ｂ正确。 １１． Ｃ　 由Ａ→Ｂ的Ｖ － ｔ图像反向延长线与轴的交点坐标为 （－２７３．１５，０）可知，气体由状态Ａ到状态Ｂ为等压变化，故Ａ 错误；根据 ｐＶ２７３． １５ ＋ ｔ ＝ Ｃ，结合ＤＡ的延长线过原点Ｏ可知， 由状态Ｄ到状态Ａ压强变大，故Ｂ错误；气体在Ｄ→Ａ的过 程中，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热 力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故Ｃ正确；由图可 知，气体从状态Ｂ到状态Ｃ，温度不变，体积变大，可知，气体 的内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体在 Ｂ→Ｃ的过程中从外界吸收热量，故Ｄ错误。 １２． Ｄ　 活塞缓慢移动，所以受力平衡，设气体压强为ｐ１，则根据 平衡条件和已知条件得ｐ１Ｓ ＝ ｐ０Ｓ ＋ ｍｇ，ｍ ＝ ３ｐ０Ｓｇ ，由此可知理 想气体的压强不变，故Ａ、Ｂ错误；气体对外界做的功Ｗ ＝ ０． ５ｐ１ＳＬ ＝ ２ｐ０ＳＬ，根据热力学第一定律得ΔＵ ＝ Ｑ － Ｗ，解得 ΔＵ ＝ ２ｐ０ＳＬ，故Ｃ错误，Ｄ正确。 １３． Ｃ　 当电热丝对气体ａ加热时，气体ａ的温度升高，压强增 大，由于Ｋ与汽缸壁的接触面是光滑的，绝热隔板Ｋ将向ｂ 气体移动，Ｖａ ＞ Ｖｂ。汽缸是绝热的，ａ、ｂ为质量相同的同种气 体，再次达到稳定状态时ＶａＴａ ＝ Ｖｂ Ｔｂ ，所以Ｔａ ＞ Ｔｂ。故Ｃ正确。 １４．（１）Ｉ２Ｒｔ －（ｐ０Ｓ － ｍｇ）Ｌ１ 　 （２） ｍｇＬ０ｐ０Ｓ － ２ｍｇ 解析：（１）电热丝产生的热量为Ｑ ＝ Ｉ２Ｒｔ 气体对外做功为Ｗ ＝ － ｐＬ１Ｓ 又ｐＳ ＋ ｍｇ ＝ ｐ０Ｓ 根据热力学第一定律，得该过程气体内能的增量为ΔＵ ＝Ｑ ＋Ｗ 得ΔＵ ＝ Ｉ２Ｒｔ －（ｐ０Ｓ － ｍｇ）Ｌ１。 （２）气体温度不变，根据等温变化ｐＬ０Ｓ ＝ ｐ′（Ｌ０ ＋ Ｌ２）Ｓ 又ｐ′Ｓ ＋ ２ｍｇ ＝ ｐ０Ｓ 得Ｌ２ ＝ ｍｇＬ０ｐ０Ｓ － ２ｍｇ。 练案［１６］ 基础达标练 １． ＣＤ　 机械能和内能的转化过程具有方向性，所以摩擦生热的 过程是不可逆的，故Ａ错误；实际的宏观自发过程都符合能量 守恒定律，具有“单向性”或“不可逆性”，故Ｂ错误，Ｃ正确； 气体自由膨胀的过程具有方向性，是不可逆过程，故Ｄ正确。 ２． Ｂ　 热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能把散 失的能量全部收集起来重新加以利用，Ａ错误；由热力学第二 定律可知，Ｂ正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发 生其他变化，Ｃ错误；只满足能量守恒定律而不满足热力学第 二定律的过程是不可能发生的，Ｄ错误。 ３． Ｃ　 在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能 转化为热能，室内温度会升高，故Ａ错误；－ ２７４ ℃低于绝对 零度，是不可能达到的，故Ｂ错误；第二类永动机不违反能量 守恒定律，违反了物理过程的方向性，故Ｃ正确；机械能可以 自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量全并 将这热量变为功，而不产生其他影响，故Ｄ错误。 ４． ＡＢ　 能量耗散遵守能量守恒定律，能量既不能凭空消失，也 不能减少，而是以不同形式存在。能量耗散是指在能量转化 的过程中，其他形式的能最终转化为热能，流散到周围环境 中，无法利用，使能量的可利用率越来越低，反映了能量流动 的方向性，故Ａ、Ｂ正确。 ５． ＢＤ　 压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热， 由热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知气体内能增大，温度升 高，组成空气的气体分子平均动能增大，故Ａ错误，Ｂ正确；由 热力学第二定律可知，该方式不能够将压缩空气储能的效率 提升到１００％，故Ｃ错误；压缩的空气在推动发电机工作的过 程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功，由ｐＶＴ ＝ Ｃ可知压强 减小，故Ｄ正确。 ６． Ｃ　 掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以 这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过 程不能自发进行，故Ａ、Ｂ错误；温度越高掺杂效果越好是因 为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运 动速率都增加，故Ｃ正确，Ｄ错误。 ７． Ｂ　 由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴 随着制冷机的做功，即不是自发的过程，对于第二种表述， 热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外 做功，转变为机械能，另一部分热量要传递给低温物体，故 选项Ｂ正确，Ａ、Ｃ、Ｄ错误。 ８．不违背　 小于　 增大 解析：热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从 低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从 低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。制冷剂 在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功， Ｗ小于零。膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增大。 能力提升练 ９． Ｂ　 ①单晶体有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外 形，该说法错误；②熵是系统内分子运动无序性的量度，                                                                      在一 —２２８—