假期作业10 热力学定律与能量守恒定律-快乐假期】2025-2026学年高二物理暑假作业

三0022 高二物理) 敏而好学，不耻下问。 假期作业10热力学定律与能量守恒定律 完成日期： 月 〈《情境辨析 2.(多选)下列现象中能够发生的是 人们最早设计的第一类 A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得 永动机的方案如图所示.轮 更热 子中央有一个转动轴，轮子 B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 边缘安装着12个可活动的 C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥 短杆，每个短杆的一端装有一个铁球.方案的 沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些， D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传 轮子就会沿顺时针方向永无休止地转动下去 到箱外高温物体 但实际中轮子转动几下后便会停止. 3.(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正 (1)轮子在转动过程中产生了能量. 确的是 ( (2)轮子转动几下后便会停止，这说明能量在 A.第一类永动机不可能制成，是因为违背 消失。 ) 了能量守恒定律 (3)方案设计者是想机器不消耗任何能量，却 B.能量耗散过程中能量不守恒 不断地对外做功， () C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内 (4)方案中的机器称为第一类永动机.( 的热量传到外界，违背了热力学第二 (5)第一类永动机违反了能量守恒定律 定律 D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自 《《技能提升 Ji neng ti sheng 然界中的宏观过程具有方向性 素能提升 4.自热米饭因其便于加 一、选择题 热和携带越来越受到 1.关于系统的内能及其变化，下列说法中正确 “驴友”的欢迎.自热 的是 米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学 A.系统的温度改变时，其内能必定改变 反应而产生大量热能，不需要明火，温度 B.系统对外做功，其内能不一定改变；向系 统传递热量，其内能不一定改变 可超过100℃，盖上盒盖便能在10~15 C.对系统做功，系统内能必定改变；系统向 分钟内迅速加热食品.自热米饭的盖子 外传出一定热量，其内能必定改变 上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易 D.若系统与外界不发生热交换，则系统的 造成小型爆炸.下列说法正确的是 内能必定不改变 27 飞堡快乐假期 A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高， 7.（多选)一定质量的理想气 气体分子间斥力急剧增大的结果 体从状态a开始，经历三个 B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内 过程ab、bc、ca回到原状 能增加 态，其V-T图像如图所示， 3T。 C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温 p。、p、p。分别表示状态a、b、c的压强，下列 度降低 判断正确的是 D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高， A.过程ab中气体一定吸热 标志着每一个气体分子速率都增大了 B.p=p6>p。 5.对于热量、功和内能三个物理量，下列各种 C.过程bc中分子势能不断增大 说法中正确的是 D.过程bc中每一个分子的速率都减小 A.热量和功是由过程决定的，而内能是由 8.(多选)某汽车后备箱内 箱盖 气体 物体的状态决定的 安装有撑起箱盖的装置 活塞 B.物体的内能越大，热量越多 它主要由汽缸和活塞组 C.热量和功都可以作为内能的量度 成.开箱时，密闭于汽缸 D.内能大的物体含的热量一定多 内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示 6.物理“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球 在此过程中，若缸内气体与外界无热交换， 的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一 忽略气体分子间相互作用，则缸内气体 起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成 ( 了一座“水桥”.如图甲所示，为我们展示了 A.对外做正功，分子的平均动能减小 微重力环境下液体表面张力的特性.“水桥” B.对外做正功，内能增大 表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子 C.对外做负功，分子的平均动能增大 间作用力F和分子间距r的关系如图乙.下 D.对外做正功，内能减小 列说法正确的是 二、非选择题 9.在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理 想气体先后发生以下两种状态变化过程：第 一种变化是从状态A到状态B,外界对该气 体做功为6J;第二种变化是从状态A到状 A.能总体反映该表面层里的水分子之间相 态C,该气体从外界吸收的热量为9J.图线 互作用的是B位置 AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两 B.“水桥”表面层中两水分子间的分子势能 状态的温度相同，理想气体的分子势能为 与其内部水相比偏小 零.求： C.“水桥”表面层中水分子距离与其内部水 分子相比偏小 D.王亚平放开双手两板吸引到一起，该过 程分子力做正功 28 三0022 (1)从状态A到状态C的过程，该气体对外 分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最 界做的功W,和其内能的增量△U1; 低得分为0分) (2)从状态A到状态B的过程，该气体内能 的增量△U2及其从外界吸收的热量Q2, ‖喷嘴 B端 A端 涡流室环形管 分离挡板 A.A端为冷端，B端为热端 B.A端流出的气体分子热运动平均速率一 定小于B端流出的 C.A端流出的气体内能一定大于B端流 出的 D,该装置气体进出的过程满足能量守恒定 律，但违背了热力学第二定律 E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒 定律，也满足热力学第二定律 3.(2024·湖北卷，13T)如图所 高考在线 示，在竖直放置、开口向上的 1.(多选)(2023·山东卷，9T)一定质量的理 圆柱形容器内用质量为m的 想气体，初始温度为300K,压强为1×10 活塞密封一部分理想气体， CKKKC440040 Pa.经等容过程，该气体吸收400J的热量 活塞横截面积为S,能无摩擦 后温度上升100K;若经等压过程，需要吸 地滑动.初始时容器内气体的温度为T。,气 收600J的热量才能使气体温度上升100 柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一 K.下列说法正确的是 () 定热量后，活塞缓慢上升h再次平衡.已 A.初始状态下，气体的体积为6L B.等压过程中，气体对外做功400J 知容器内气体内能变化量△U与温度变化 量△T的关系式为△U=C△T,C为已知常 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的} 数，大气压强恒为。，重力加速度大小为g, D.两个过程中，气体的内能增加量都为 所有温度为热力学温度.求 400J (1)再次平衡时容器内气体的温度， 2.(2022·湖南卷，15(1)T)利用“涡流效应” (2)此过程中容器内气体吸收的热量. 可实现冷热气体的分离.如图，一冷热气体 分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板 和冷热两端管等构成.高压氮气由喷嘴切向 流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中 向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体 分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运 动速率较大的气体分子将聚集到环形管边 缘部位.气流到达分离挡板处时，中心部位 气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出， 边缘部位气流从B端流出.下列说法正确 的是 (选对1个得2分，选对2个得4 29三0022 2.解析：(1)由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程 封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律p1(H一x)S =P2HS, 又因为p1=po,p2+Pgh=o, 代入数据联立解得x=2cm. (2)当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有0V十 HS:=s(HS1+台s） 又周为P:十pg·合-Ao, 代入数据联立解得V=8.92×10-4m3. 答案：(1)x=2cm(2)V=8.92X10-4m3 3.解析：（「）因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时， V内的气体压强等于大气压强，则该气体进行等压变化， 则当B的活塞刚到达汽缸底部时，由盖·吕萨克定律可 “解得T (ⅱ)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为 p,则此时Ⅳ内的气体压强也等于p,设此时N内的气体 的体积为V,则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V。一V,则 3V。 对气体N:T。 2To' 对Ⅱ，Ⅲ两廊分气体(8+ (V。-V) To 2T 联立每得V=号是如 .9 答案：(i)T=号T。(iDp=号0 假期作业10 情境辨析 (1)×(2)×(3)/(4)/(5)/ 技能提升 素能提升 1.B 2.CD 3.AD 4.C 5.A[热量和功是过程量，内能是状态量，它们具有不同的 物理意义，热量只有在涉及能量转移或转化时才有意义， 因此说某个物体含多少热量是错误的；热量和功都可量 度内能改变的多少，而不能量度内能的多少，故只有选项 A正确.] 6.D[在液体内部，分子间的距离在r。左右，分子力约为 零，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于「。，因 此分子间的作用表现为相互吸引，从而使液体表面绷紧， 所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是 二物》 C位置，故A、C错误：分子间距离从大于r。减小到r。左 右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减 小，所以“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相 比偏大，故B错误：王亚平放开双手，“水桥”在表面张力 作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃 板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功， 故D正确.] 7.AB 8.AD[若缸内气体与外界无热交换，由于气体膨胀将箱 盖顶起过程中气体对活塞的作用力方向与活塞的运动方 向一致，气体对外做正功，故缸内气体的内能一定减小； 由于忽略气体分子间的相互作用，故气体分子的平均动 能一定减小，综上可知，选项A、D正确，选项B、C错误.] 9.解析：(1)从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化， 该气体对外界做的功为W1=0, 根据热力学第一定律有△U1=W1十Q1, 内能的增量△U1=Q1=9J. (2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高，该气 体内能的增量△U2=△U1=9J, 根据热力学第一定律有△U2=W2十Q2, 从外界吸收的热量Q2=△U2一W2=3J. 答案：(1)09J(2)9J3J 高考在线 1.AD[设理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别 为p1=p0,V1=Vo,T1=300K, 等容过程为状态二，p2=?,V2=V1=Vo,T2=400K, 等压过程为状态三，p3=p0,V3=?,T3=400K, 由理想气体状态方程可得V=p2V2=pV T T2 部得e=青心，=青，体教塔加了原泉的分，C错 误；等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律△U= W+Q=400J, 两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增 加都为400J,D正确；等压过程内能增加了400J,吸收热 量为600J,由热力学第一定律可知气体对外做功为200J, 即微功的大小为W=(信V,-V）=200J, 解得V。=6L,A正确，B错误.] 2.ABE[依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板 相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的 气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对 应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A 正确； 依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出 的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分 子热运动平均速率小于从B端流出的，故B正确； A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子 热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从 B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有 关：依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B 端流出的气体内能，故C错误； 该装置将冷热不均气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外 界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二 定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守 恒定律，故D错误，E正确.故选ABE.] B解析：☑)气体进行等压支化，则由盖吕萨克定律得 即S (+s To 解得T=号1 (2)此过程中气体内能增加△U=CAT=CT, 气体对外做功W=bSh=吉h(p,S十mg, 此过程中容器内气体吸收的热量Q=△U+W=专(DS 答案：1)号T,(2)号A(p,S+mg)+号CT 假期作业11 情境辨析 (1)×(2)× (3)/(4)×(5)×(6)/(7)× 技能提升 素能提升 1.BC 2.D[当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会 增大，故A错误；入射光的频率不低于金属的极限频率， 就会发生光电效应，与入射光的强度无关，故B错误；在 光电效应中，根据光电效应方程知，Em一：-W,改用 波长大于入的光照射，光电子的最大初动能变小，或者可 能不发生光电效应，故C错误，D正确.门 5 -.--000= 3.AD[根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率 大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确.根据光 电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非 正比关系，B错误：根据光电效应现象的实验规律，光电子 的最大初动能与入射光强度无关，C错误.] 4.D[本题考查光电效应，涉及光电流大小，明确在发生光电 效应的前提下，光电流的大小与电路中的电压和入射光的强 度均有关.滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但已达 到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A错误；如果改用 紫光照射该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能 增加，则电流表的示数增大，故B错误；只增加光照强度，从 而增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增 大，使通过电流表的电流增大，故C错误；电源的正负极调 换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一 些，此时的电压仍小于反向截止电压，则电流表仍可能有示 数，故D正确.] 5.B[由hy=W。十Ek,变形得Ek=hv一Wo,可知图线的斜 率为普朗克常量，即h=,故A错误：断开开关S后，仍 a 有光电子产生，所以电流表G的示数不为零，故B正确： 只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能， 与光的强度无关，故C错误：保持照射光强度不变，仅提 高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变， 那么光子数一定减少，发出的光子数也减少，电流表G的 示数要减小，故D错误.] 6.AD[根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光 电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A正确；由光 电效应方程m2=y-W0,2m2=Ue,结合题图可 知，甲、乙的過止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为LUc,选 项C错误；根据号m2=y-W。=Ue,可得y Ue十W,选项D正确.] h 7.ABC[波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的 微粒都具有波粒二象性，A正确.由于微观粒子的运动遵 守不确定关系，所以运动的徽观粒子与光子一样，当它们 通过一个小孔发生衍射时，都没有特定的运动轨道，B正 确.波粒二象性适用于微观高速领域，C正确.宏观物体 运动形成的德布罗意波的波长很小，很难被观察到，但它 仍有波粒二象性，D错误.]