人教版高中物理选择性必修第三册第三章热力学定律章末整合提升练含答案

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章末整合提升主题一　热力学第一定律的理解与应用1.应用热力学第一定律解决问题的思路.2.综合问题:要理解内能的概念,记住影响内能大小的因素.对于气体,体积变化是做功的标志.V变大,气体对外做功;反之,外界对气体做功.对于理想气体,温度变化是内能变化的标志.T升高,内能变大;反之,内能减小.【典例1】把打足气的车胎内的气体迅速放出,车胎气嘴处的温度明显降低,在这个过程中              (　　)A.气体对外做功,同时向外散发热量B.气体对外做功,车胎内气体温度降低,从外界吸热C.外界对车胎内气体做功,车胎内气体向外放出热量D.外界对车胎内气体做功,同时向车胎内气体传热解析:气体迅速放出时,气体体积膨胀对外做功,气嘴处温度明显低于外界温度,从外界吸热.答案:B【典例2】理想气体按下图所示进行循环,其中2→3过程是绝热过程,3→1过程是等温变化过程,2→3过程中气体内能　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”),3→1过程中气体　　　　(选填“吸热”或“放热”). 解析:2→3过程是绝热过程,气体体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律知内能减小;3→1过程是等温变化过程,内能不变,气体体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律知气体向外放热.答案:减小　放热【典例3】一定质量的理想气体经历如图所示的A→B→C→D→A的循环过程,该过程每个状态均可视为平衡态.已知A状态时的温度为27 ℃.(1)求气体处于B状态时的温度.(2)一次循环过程气体与外界的热交换为多少?是吸热还是放热?解析:(1)由题图得VA=3 L,TA=(27+273) K=300 K,VB=4 L,A到B为等压变化,由盖-吕萨克定律得=,代入数据解得TB=400 K,即t=127 ℃.(2)从A状态又回到A状态,温度不变,所以内能不变.A到B气体对外做功W1=pAΔV=100 J,C到D外界对气体做功W2=pCΔV=75 J,外界对气体做的总功W=W2-W1=-25 J,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,解得Q=25 J,Q为正,表示吸热.答案:(1)127 ℃　(2)25 J　吸热主题二　热力学第二定律1.热力学第二定律的几种表现形式.(1)传热具有方向性.两个温度不同的物体接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体.要实现低温物体向高温物体传热,必须借助外界的帮助,而这会产生其他影响或引起其他变化.(2)气体的扩散现象具有方向性.两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体,但这种均匀的混合气体,绝不会自发地分开,成为两种不同的气体.(3)机械能和内能的转化过程具有方向性.物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停下来,但绝不可能出现物体自发吸收原来传递出去的热量,在地面上重新运动起来.(4)气体向真空膨胀具有方向性.气体可自发地向真空容器膨胀,但绝不可能出现气体自发地从容器中流回,使容器变为真空.2.深刻理解热力学第二定律的内涵.掌握热力学第二定律时,要注意理解其本质,即热力学第二定律是对宏观自然过程方向性的说明.3.热力学第二定律的微观意义.(1)一切自然过程总是沿着无序程度增大的方向进行.(2)用熵来表示热力学第二定律:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵总不会减小.【典例4】(多选)关于对热力学第二定律、第二类永动机的认识,下列说法正确的是              (　　)A.热力学第二定律是一个实验定律B.热力学第二定律反映了宏观自然过程的方向性C.一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性D.气体向真空中膨胀的过程具有方向性解析:热力学第二定律是一个统计规律,而不是实验定律,选项A错误.热力学第二定律说明任何宏观自然过程具有不可逆性,选项B正确.与热现象有关的宏观过程都是不可逆的,选项C正确.气体向真空中膨胀的过程是不可逆的,选项D正确.答案:BCD【典例5】(多选)地球上有很多的海水,它的总质量约为1.4×1018 t,如果这些海水的温度降低0.1 ℃,将要放出约5.9×1023 J的热量,有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的.关于其原因,下列说法不正确的是              (　　)A.内能不能转化成机械能B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律C.只从单一热库吸收热量并使之完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律D.机械能可全部转化为内能,内能不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化解析:本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用.内能可以转化成机械能,选项A错误.内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律和能量守恒定律,选项B错误.热力学第二定律告诉我们:不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,选项C、D正确.答案:AB