2020版 物理(鲁科版)选修3-3 热学选修3-3 第3讲

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解析 由题意可知，气体对外做的功W对外＝η＝ J＝10 J，由题

0.1意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，可认为气体与外界没有热交换，即Q＝0，则气体内能的变化量ΔU＝W＋Q＝15 J－10 J＋0＝5 J，气体内能增加，温度升高。 答案 5 升高

3.如图8所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离气缸底部高度h1＝0.50 m，气体的温度t1＝27 ℃。给气缸缓慢加热至t2＝207 ℃，活塞缓慢上升到距离气缸底某一高度h2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU＝300 J，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞横截面积S＝5.0×10－3 m2。求：

图8

(ⅰ)活塞距离气缸底部的高度h2； (ⅱ)此过程中缸内气体吸收的热量Q。

解析 (ⅰ)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律可得 h1Sh2S

T1＝T2，解得h2＝0.80 m。

(ⅱ)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为

W0＝p0·ΔV＝[1.0×105×(0.80－0.50)×5.0×10－3] J＝150 J。 根据热力学第一定律可得气体内能的变化为 ΔU＝－W0＋Q，得Q＝ΔU＋W0＝450 J。 答案 (ⅰ)0.80 m (ⅱ)450 J

课时作业

(时间：40分钟)

基础巩固练

1.(多选)关于内能，下列说法中正确的是( )

A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B.一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化 C.若外界对系统做的功为W，则系统的内能增加W D.若系统从外界吸收的热量为Q，则系统的内能增加Q E.做功和热传递在改变物体内能方面是等效的

解析 在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，A正确；内能与机械能是两个不同的物理概念，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但物体的内能可能不变，故B正确；只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增加量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量)，故C、D错误；做功和热传递在改变物体内能方面是等效的，我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大，温度升高，也可以用热传递的方式使它升高到相同的温度，E正确。 答案 ABE

2.(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( ) A.电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量

C.科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的机器

D.即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能

全部转化为机械能

E.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”

解析 热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，选项A正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项B正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故选项C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，故选项D正确；对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的总能量守恒，故选项E错误。 答案 ABD

3.(多选)关于系统的内能，下列说法正确的是( ) A.系统的内能是由系统的状态决定的

B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的

C.仅对系统做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能 D.气体做绝热膨胀时对外界做了功，系统的内能要减少

E.一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，故与外界不发生热交换 解析 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；气体做绝热膨胀时对外界做了功，与外界没有热交换，所以系统的内能要减少，故选项D正确；一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，可能是吸收热量的同时对外做了功，也可能是放出热量的同时外界对其做了功，故选项E错误。 答案 ABD

4.(多选)[2017·全国卷Ⅲ，33(1)]如图1，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回

到初态a。下列说法正确的是( )

图1

A.在过程ab中气体的内能增加 C.在过程ab中气体对外界做功 E.在过程ca中气体从外界吸收热量

解析 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，故选项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，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误；在过程bc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，故选项D正确。 答案 ABD

5.(多选)下列各说法正确的是( ) A.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力

B.对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大

C.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体 D.用活塞压缩气缸内的理想气体，对气体做了3.0×105 J的功，同时气体向外界放出1.5×105 J的热量，则气体内能增加了1.5×105 J E.饱和汽压与分子密度有关，与温度无关

解析 气体扩散现象表明气体分子在做无规则运动，选项A错误；由于温度是分子平均动能的标志，故对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大，选项B正确；分子的平均动能大，则说明物体的温度高，热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，选项C正确；用活塞压缩气缸内的理想气体，根据热力学第一定律，对气体做了3.0×105 J的功，同时气体向外界放出1.5×105 J的热量，则气

B.在过程ca中外界对气体做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量