第3章 重难点训练(2) 热力学定律的综合应用-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业（人教版）

第三章热力学定律 课时作业 物课时 重难点训练（二） 理作业 热力学定律的综合应用 纠错空间 [基础达标练] 4.下列叙述与热力学定律相关，其中正确 1.关于热力学定律，下列说法正确的是 的是 ) ( A.第一类永动机不可能制成，是因为违 A.气体吸热后温度一定升高 背了热力学第二定律 B.对气体做功是改变其内能的唯一 B.能量耗散过程中能量不守恒 方式 C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 箱内的热量传到外界，违背了热力学 D.热量不可能自发地从低温物体传到 第二定律 高温物体 D.能量耗散是从能量转化的角度反映 2.以下现象违背热力学第二定律的是( 出自然界中的宏观过程具有方向性 A.一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉 5.(多选)下列说法中正确的是 B.没有漏气、没有摩擦的理想热机，其 A.相互间达到热平衡的两物体的内能 效率可能达到100% 方法总结 一定相等 C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥 B.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病， 沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 方法是将点燃的纸片放入火罐内，当 D.在地面上运动的物体逐渐停下来，机 纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧 械能全部变为内能 压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在 3.下列关于热现象的描述正确的是() 皮肤上.其原因是火罐内的气体体积 A.做功和传热都是通过能量转化的方 不变时，温度降低，压强减小 式改变系统内能的 C.空调既能制热又能制冷，说明在不自 B.温度是描述热运动的物理量，一个系 发的条件下，传热可以逆向 统与另一个系统达到热平衡时两系 D.自发的热传递过程是向着分子热运 统温度相同 动无序性增大的方向进行的 C.物体由大量分子组成，其单个分子的 运动是无规则的，大量分子的运动也 6.一定质量的理想气体被活塞 是无规则的 封闭在导热的汽缸中，如图所 D.空调机作为制冷机使用时，将热量从 示.不计活塞与汽缸间的摩 温度较低的室内送到温度较高的室 擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程 外，所以制冷机的工作不遵守热力学 中，环境温度保持不变.下列判断正确 第二定律 的是 ·213· 物理 选择性必修第三册 A.拉力对气体做正功，气体内能增加， [能力提升练] 吸收热量 9.如图所示，一定质量 B.气体对外做功，内能不变，吸收热量 的理想气体从状态A 纠错空间 C.外界对气体做功，内能不变，放出热量 依次经过状态B、C D.气体吸收的热量大于气体对活塞做 和D后再回到状态 的功 A.其中，A→B和C 7.(多选)封闭在汽缸 →D为等温过程，B→C和D→A为绝 内一定质量的理想 热过程（气体与外界无热量交换）.该循 气体由状态A变到 环过程中，下列说法正确的是( ) 状态D,其体积V与 A.A→B过程中，气体的内能不变 热力学温度T的关系如图所示，O、A、 B.B→C过程中，气体分子的平均动能 D三点在同一直线上.下列说法正确的 增大 是 ( C.C→D过程中，气体分子数密度增大， A.由状态A变到状态B过程中，气体 单位时间内碰撞单位面积器壁的分 吸收热量 子数减少 B.由状态B变到状态C过程中，气体 D.DA过程中，外界对气体做的功小 方法总结 从外界吸收热量，内能增加 于气体内能的增加量 C.C状态气体的压强小于D状态气体 10.某次科学实验中，从高温环境中取出 的压强 一个如图所示的圆柱形导热汽缸，把 D.D状态时单位时间内与器壁单位面 它放在大气压强为p。=1atm、温度为 积碰撞的分子数比A状态少 t,=27℃的环境中自然冷却.该汽缸 8.(多选)如图所示，一定质量的理想气体 内壁光滑，容积为V=1m3,开口端有 从状态a出发，经过等容过程ab到达 一厚度可忽略的活塞.开始时，汽缸内 状态b,再经过等温过程bc到达状态c, 密封有温度为t=447℃、压强为p 最后经等压过程ca回到初态a.下列说 1.2atm的理想气体，将汽缸开口向右 法正确的是 固定在水平面上，假设汽缸内气体的 所有变化过程都是缓慢的.求： 活塞 A.在过程ab中气体的内能增加 (1)活塞刚要向左移动时，汽缸内气体 B.在过程ca中外界对气体做功 的温度t,= C.在过程ab中气体对外界做功 (2)最终汽缸内气体的体积V,= D.在过程bc中气体从外界吸收热量 ·214· 第三章热力学定律 课时作业 (3)试分析在整个过程中，汽缸内气体 [创新应用练] 对外界 (选填“做正功”“做负 12.在某次深潜实验中， 功”或“不做功”)，汽缸内气体放出的 “跤龙”号探测到990 纠错空间 热量 (选填“大于”“等于”或 m深处的海水温度 “小于”)气体内能的减少量. 为280k.某同学利 11.一定质量的理 用该数据来研究气体状态随海水深度 想气体，其内能 3p 的变化.如图所示，导热良好的汽缸内 2p 跟温度成正比. 封闭一定质量的气体，不计活塞的质 在初始状态A 2T。3T7 量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T。 时，体积为V。,压强为。，温度为T。, =300K,压强p。=1atm,封闭气体的 已知此时其内能为U。.该理想气体从 体积V。=3m3,如果将该汽缸下潜至 状态A经一系列变化，最终还回到原 990m深处，此过程中封闭气体可视 来状态A,其变化过程的pT图线如 为理想气体， 图所示，其中CA延长线过坐标原点， (1)下潜过程中封闭气体 (选 BA在同一竖直直线上.求： 填“吸热”或“放热”)，传递的热量 (1)状态B的体积； (选填“大于”或“小于”)外界对气 方法总结 (2)状态C的体积； 体所做的功； (3)从状态B经由状态C,最终回到状 (2)求990m深处封闭气体的体积(1atm 态A的过程中，气体与外界交换的热 相当于10m深的海水产生的压强). 量是多少？ ·215· 世物理 选择性必修第三册 13.如图所示，一个质量为m的“T”形活 (2)从开始至两水银面恰好相平的过 空 塞在汽缸内封闭一定量的理想气体， 程中，若气体放出的热量为Q,求气体 间 活塞体积可忽略不计，距汽缸底部h。 内能的变化量. 纠错空间 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。,活塞距离汽缸底部为1.8h。,两边 水银柱存在高度差.已知水银密度为 p,大气压强为p,汽缸横截面积为S, 活塞竖直部分高为1.2h。,重力加速度 为g,求： 1.8h 1.2h h (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 方法总结 相平； 。。++。。+ +4++++4++444++444++4 4444444444 。。。4。。4。。。44。g4 ·216·巴物理 也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系 统吸收的热量全部转化为对外界做的功，故C错误， D正确.] 11.D[该装置可以持续不断地对外做功，违背了能量 守恒定律，故不可行，D正确.] 12.解析：在时间t内作用于风车的气流质量为m =πr2vtp, 这些气流的动能为2mv, 转变的电能为E=2mv2×10%, 故风车带动电动机功率为 p-是-w2w2X10%. 代入数据解得P≈3.4kW」 答案：3.4kW 13.A[抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A 正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电 能，机械能不守恒，故B错误：抽水蓄能、放水发电过 程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错 误：抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷 期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面 临着能源危机，还需节约能源，故D错误.] 14.C[甲车是把人踩动单车的机械能转化为电能；乙 车是把照射时的光能转化为电能，C正确.] 重难点训练（二） 热力学定律的综合应用 1.D[根据热力学第一定律，气体吸热后如果同时对外 做功，温度不一定升高，故A错误；改变气体内能的方 式有两种，一种是传热，一种是微功，故B错误：由义 =C知，一定质量理想气体在等压膨胀过程中温度升 高，内能增大，气体一定吸收热量，故C错误；根据热 力学第二定律，热量不可能自发的从低温物体传到高 温物体，故D正确.] 2.B[热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物 体；任何热机效率都不可能达到100%；泥水分离是机 械能（重力势能）向内能的转化；物体因摩擦力而停下 来，是机械能（动能）向内能的转化，是自发过程.故B 正确. ·26 选择性必修第三册 3.B[做功是通过能量转化的方式改变系统的内能，传 热是通过能量转移的方式改变系统的内能，故A错 误：温度是表示热运动的物理量，传热过程中达到热 平衡时，温度相同，故B正确：单个分子的运动是无规 则的，大量分子的运动表现出统计规律，故C错误：由 热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温 物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时， 消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的 室外，故D错误.] 4.D[第一类永动机违背能量守恒定律，故A错误：能 量耗散过程中能量也是守恒的，故B错误；电冰箱不 违背热力学第二定律，故C错误；能量耗散反映了能 量转化的方向性，故D正确.] 5.BCD[相互间达到热平衡的两物体的温度相同，内 能不一定相等，故A错误：火罐内气体压强小于大气 压强，所以火罐能“吸”在皮肤上，故B正确；根据热力 学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递到 高温物体，但在一定外界条件影响下可以实现，故C 正确：根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递 过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故 D正确.] 6.B[活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功， 而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律 △U=W十Q=0知，Q>0,即吸收热量，故B正确.] 7.AD[由状态A变到状态B过程中，温度升温，内能 增加，体积不变，做功为零，由热力学第一定律可知， 气体要吸收热量，故A正确；由状态B变到状态C过 程中，温度不变，内能不变，体积膨胀，气体对外界做 功，由热力学第一定律可知，要吸收热量，故B错误； 由C状态到D状态过程是等容降温，由pV=RT,可 知C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错 误：由图可看出气体在D状态时的体积大于在A状态 时的体积，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积 碰撞的分子数比A状态少，故D正确.] 8.ABD[在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功， 压强增大，温度升高，内能增加，故A正确，C错误：在 过程Ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，故B 2 参考答案 正确；在过程b中，温度不变，内能不变，体积增大，气 体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外 界吸收热量，故D正确.] 9.A[A→B为等温过程，气体的内能不变，故A正确： BC为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增 大，气体对外界做功，内能减少，所以B→C过程中，气 体分子的平均动能减小，故B错误；C·D为等温过 程，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的 分子数增多，故C错误：D→A过程中，气体与外界无 热量交换，体积减小，外界对气体做功，外界对气体做 的功等于气体内能的增加量，故D错误.] 10.解析：)气体做等客变化，由查理定律得号号 代入数值解得T1=600K,t1=327℃ (2)由理想气体状态方程，得V-0V T To 代入数值解得V1=0.5m (3)在整个过程中，汽缸内气体对外界做负功，汽缸 内气体放出的热量大于气体内能的减少量。 答案：(1)327℃(2)0.5m3(3)做负功大于 11.解析：(1)由题图可知，从状态A到状态B为等温变 化过程，状态B时气体压强为p1=3,设体积为 玻意耳定律得poV=p1V1,解得V (2)由题图可知，从状态B到状态C为等压变化过 程，状态C时气体温度为T2=3T。,设体积为V2,由 _盖吕萨克定律得T=,解得V2Vo· (3)由状态B经状态C回到状态A,外界对气体做的 总功为W;从状态B到状态C,设外界对气体做功为 WBC,WBC=P2 (V1-V2), 联立解得WC=-2poVo: 从状态C回到状态A,由图线知为等容过程，外界对 气体不做功，所以W=W=一2pV0, 从状态B经状态C回到状态A,内能增加量为U=0, 气体从外界吸收的热量为Q,内能增加量为U,由热 力学第一定律得U=Q十W,解得Q=2V0,即气体 从外界吸收热量2p,V0. 答案：1(2V。(3)气体吸收热量2pV 3 ·26 课时作业剑 12.解析：(1)下潜过程中温度降低，则△U<0,气体体积 减小，则W>0,由△U=Q十W知，Q<0,放 热，且Q>W. (2)当汽缸下潜至990m时，设封闭气体的压强为p, 温度为T,体积为V,由题意可知p=100atm 根据理想气体状态方程得PV=Y TT 代入数据得V=2.8×102m3 答案：(1)放热大于(2)2.8×10-2m3 13.解析：(1)初态时，对活塞受力分析，可求气体压强 P-po ① 体积V1=1.8hgS,温度T1=T0 要使两边水银面相平，汽缸内气体的压强p2=p, 此时活塞下端一定与汽缸底接触，V2=1.2h0S 设此时温度为T2,由理想气体状态方程有 PiVPiV2 T T2 © 2poToS 得T2=3(poS+mg (2)从开始至活塞竖直部分恰与汽缸底接触，气体压 强不变，外界对气体做功 w=phAY=(p+号）X0.6hgs ③ 由热力学第一定律得△U=0.6(p+h0S-Q 苦案0家 20.6(A+'hS-Q 第四章原子结构和波粒二象性 第一节善朗克黑体辐射理论 第二节光电效应 1.A[黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体 的温度有关，A正确，B、C、D错误.] 2.AB[黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长 的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动，故A、B正确，C、D错误.] 3.AD[根据黑体辐射实验规律可知，黑体辐射的强度 按波长的分布只与温度有关.随着温度的升高，各种 波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波 长较短的方向移动.从题图可以看出，入1<入2，T1> T2,故A、D正确.] 3