第3章 热力学定律 本章复习提升（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（人教版 江苏北京专用）

第三章　热力学定律 本章复习提升 易混易错练 易错点1　混淆“气体膨胀”与“理想气体自由膨胀” 1.(2025北京海淀期中)空间站内的航天员出舱前航天器先要“减压”,航天员从太空返回空间站内部后航天器要“升压”。因此空间站内专门做了一个舱,叫“气闸舱”。其原理如图所示,相通的舱A、B之间装有阀门K,舱A中充满气体(视为理想气体),舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,A中的气体进入B中,最终达到平衡,则舱内气体(　　) A.内能减小　　　　B.内能不变 C.对外做功　　　　D.分子势能增大 易错点2　不能正确判断ΔU=W+Q中各物理量的正负 2.(2025江苏无锡期中)如图所示,一定质量的理想气体沿直线从状态A变化到状态B。已知在此过程中,气体吸收了280 J的热量。则该理想气体在此过程中(　　) A.每个气体分子的动能均增大 B.状态B的热力学温度是状态A的2倍 C.外界对气体做功 D.内能增加180 J 易错点3　混淆“p-V图像”与“p-图像” 3.(2025湖北荆州期末)一定质量的理想气体从状态a经过状态b、c、d回到状态a,其压强p与体积的倒数的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.b→c过程中气体要从外界吸收热量 B.d→a过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的平均碰撞次数不断增大 C.a→b过程中外界对气体做的功大于气体放出的热量 D.b→c过程中外界对气体做的功大于c→d过程中气体对外界所做的功 思想方法练 “面积法”判断气体做功 方法概述　p-V图线下方的面积表示做功,利用这个结论有时可以快速判断气体做功情况。 　　(1)曲线封闭:一般是循环过程,如图甲,阴影面积表示做功。顺时针循环,气体对外做功;逆时针循环,外界对气体做功。 　　(2)曲线不封闭:如图乙,曲线与V轴所围面积表示做功。若变化过程沿曲线向V轴正方向,气体对外做功,反之外界对气体做功。 (2025四川成都期末)如图所示,一定质量的理想气体,从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A,又回到了状态A,则下列说法不正确的是(　　) A.A→B过程气体降温 B.B→C过程气体吸热 C.C→A过程气体放热 D.全部过程气体做功为零 答案与分层梯度式解析 易混易错练 1.B　气体从A进入B,因B内为真空,则气体进行自由膨胀,不对外做功,整个系统与外界又没有热交换,根据热力学第一定律可知ΔU=Q+W=0,即气体内能不变,理想气体的分子势能不变,故A、C、D错误,B正确。 错解分析 　　通常说气体膨胀时都认为气体对外做功,实际上,这种理解是有前提的。气体在膨胀时只有受到外界的阻碍作用,如活塞外有气体,即有所谓“外界”的存在,才会对外做功,而一旦所谓“外界”没有的话,如活塞无质量且活塞另一侧是真空等情况,气体膨胀时就不对外做功,称为自由膨胀。 2.D　根据理想气体状态方程=,解得TB=3TA,故B错误;从状态A变化到状态B,气体温度升高,气体分子的平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,故A错误;从状态A变化到状态B,气体体积增大,气体对外界做功,故C错误;根据p-V图像,外界对气体做功为W=-×(0.4+0.6)×105×2.0×10-3 J=-100 J,气体从状态A变化到状态B的过程中增加的内能为ΔU=W+Q=180 J,故D正确。 错解分析 　　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,外界对气体做功则W为正值,气体吸热则Q为正值。 3.D　根据理想气体的状态方程=C可得p=CT·,a→b过程,对应p-图线上的点与原点连线的斜率不变,为等温变化,内能不变,体积减小,根据ΔU=W+Q,可知外界对气体做功与气体放出的热量相等,C错误;b→c过程,为等压变化,对应p-图线上的点与原点连线的斜率减小,可知温度降低,内能减小,体积减小,外界对气体做功,根据ΔU=W+Q,可知气体向外界放热,A错误;d→a过程,对应p-图线上的点与原点连线的斜率增大,温度升高,气体分子的平均速率增大,压强不变,故气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均碰撞次数减小,B错误;b、d两状态气体体积相同,即b→c过程气体体积的变化量与c→d过程中气体体积变化量大小相等,b→c过程压强不变,而c→d过程压强减小,根据W=pΔV可知b→c过程中外界对气体做的功大于c→d过程中气体对外界所做的功,D正确。 错解分析 　　“p-V图像”与“p-图像”都能反映气体等温变化的规律,分析问题时一定要注意区分两个图线的不同形状。一定质量的气体,温度不变时,压强与体积成反比,温度升高后,压强与体积的乘积变大,在p-V图线中等温线为双曲线的一支。在p-图像中图线上的点与原点连线的斜率越大,温度越高。p-V图线与V轴所围的面积可以表示功,p-图线与横轴所围的面积不能表示功。 思想方法练 D　A→B过程气体绝热膨胀,气体对外界做功,其对应的内能必定减小,即气体温度降低,A正确。B→C过程气体等容升压,由=C可知,气体温度升高,其对应内能增加,因外界对气体不做功,故该过程必定从外界吸热,B正确。C→A过程气体等温压缩,故气体的内能不变,但外界对气体做功,根据ΔU=W+Q,可知该过程中气体放热,C正确。全部过程分三个过程,A→B过程气体对外界做功W1,其值等于AB图线与横轴包围的面积,如图1所示;B→C过程外界对气体不做功;C→A过程外界对气体做功W2,其值等于CA图线与横轴包围的面积,如图2所示。显然全过程外界对气体做的净功等于ABC封闭曲线包围的面积,D错误。 　　 方法点津 　　p-V图像中,图线与横轴围成的面积就等于做功。如果曲线封闭,沿曲线顺时针走一圈的就是气体对外做功,逆时针走一圈的就是外界对气体做功,且曲线围成的面积就等于做功的数值。本题利用“面积法”可快速判断气体做功情况。利用这种方法解题,非常直观,对于一些需要定量计算做功的图像类题目,也能很好地应用。 6 学科网（北京）股份有限公司 $