2025高考物理 人教版選擇性必修第3冊(cè)專(zhuān)項(xiàng)復(fù)習(xí)第3章　學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)含答案

2025高考物理人教版選擇性必修第3冊(cè)專(zhuān)項(xiàng)復(fù)習(xí)第3章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)含答案學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共12小題，其中第1～8小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，每小題3分，第9～12小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·吉林長(zhǎng)春高二階段練習(xí))關(guān)于以下各圖中所示的熱學(xué)相關(guān)知識(shí)，描述正確的是(C)A．圖甲中，微粒越大，單位時(shí)間內(nèi)受到液體分子撞擊次數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯B．圖乙中，在r由r1變到r2的過(guò)程中分子力做負(fù)功C．圖丙中，曲線1對(duì)應(yīng)的分子平均動(dòng)能比曲線2對(duì)應(yīng)的分子平均動(dòng)能小D．圖丁中，一定質(zhì)量的理想氣體完成A→B→C→A一個(gè)循環(huán)中其溫度始終不變答案：C解析：圖甲中，微粒越大，單位時(shí)間內(nèi)受到液體分子撞擊次數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，故A錯(cuò)誤；圖乙中，在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子勢(shì)能減小，則分子力做正功，故B錯(cuò)誤；圖丙中，曲線T2對(duì)應(yīng)的分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比大一些，可知T2>T1，則曲線1對(duì)應(yīng)的分子平均動(dòng)能比曲線2對(duì)應(yīng)的分子平均動(dòng)能小，故C正確；圖丁中，完成A→B→C→A一個(gè)循環(huán)，溫度先升高，后降低，再升高，故D錯(cuò)誤。2．如圖，密封的桶裝薯片從上海帶到拉薩后蓋子凸起。若兩地溫度相同，則桶內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p和分子平均動(dòng)能Ek的變化情況是(D)A．p增大、Ek增大 B．p增大、Ek不變C．p減小、Ek增大 D．p減小、Ek不變答案：D解析：由于溫度相同，體積變大，由eq\f(pV,T)＝C可知，氣體的壓強(qiáng)減小，由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度相同分子平均動(dòng)能相等，故D正確。3．(2024·河北保定一模)馬蹄燈是上世紀(jì)在中國(guó)生產(chǎn)并在民間廣泛使用的一種照明工具。它以煤油作燈油，再配上一根燈芯，外面罩上玻璃罩子，以防止風(fēng)將燈吹滅。當(dāng)熄滅馬蹄燈后，燈罩內(nèi)空氣溫度逐漸降低，下列關(guān)于燈罩內(nèi)原有空氣的說(shuō)法中正確的是(設(shè)外界大氣壓恒定)(D)A．所有氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都減小B．壓強(qiáng)減小C．體積不變D．內(nèi)能減小答案：D解析：溫度降低，分子的平均速率減小，并不是所有氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都減小，故A錯(cuò)誤；燈罩內(nèi)外由通風(fēng)口連通，所以燈罩內(nèi)外氣體壓強(qiáng)一直相等，即氣體壓強(qiáng)不變，故B錯(cuò)誤；由B可知，燈罩內(nèi)原有空氣為等壓變化，溫度降低，體積減小，故C錯(cuò)誤；燈罩內(nèi)原有空氣溫度降低，內(nèi)能減小，故D正確。4．(2024·山東煙臺(tái)一模)如圖所示，某同學(xué)將空玻璃瓶開(kāi)口向下緩慢壓入水中，下降過(guò)程中瓶?jī)?nèi)封閉了一定質(zhì)量的空氣，瓶?jī)?nèi)空氣看作理想氣體，水溫上下均勻且恒定不變，則(B)A．瓶?jī)?nèi)空氣對(duì)外界做功B．瓶?jī)?nèi)空氣向外界放出熱量C．瓶?jī)?nèi)空氣分子的平均動(dòng)能增大D．單位時(shí)間內(nèi)與瓶壁單位面積上碰撞的空氣分子數(shù)不變答案：B解析：被淹沒(méi)的玻璃瓶在下降過(guò)程中，瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變，水進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，氣體體積減小，可知外界對(duì)氣體做正功，故A錯(cuò)誤；由于水溫上下均勻且恒定不變，所以瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變，則氣體分子平均動(dòng)能不變，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界放熱，故B正確，C錯(cuò)誤；由于氣體體積減小，所以單位時(shí)間內(nèi)與瓶壁單位面積上碰撞的空氣分子數(shù)變多，故D錯(cuò)誤。5．一定質(zhì)量的理想氣體(分子間作用力不計(jì))，體積由V膨脹到V′。如果通過(guò)壓強(qiáng)不變的過(guò)程實(shí)現(xiàn)，對(duì)外做功大小為W1，傳遞熱量的值為Q1，內(nèi)能變化為ΔU1；如果通過(guò)溫度不變的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)外做功大小為W2，傳遞熱量的值為Q2，內(nèi)能變化為ΔU2，則(B)A．W1>W2，Q1<Q2，ΔU1>ΔU2B．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2C．W1<W2，Q1＝Q2，ΔU1>ΔU2D．W1＝W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2答案：B解析：壓強(qiáng)不變的方式：對(duì)外做功的過(guò)程壓強(qiáng)不變，做功的力不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律，溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU1>0，吸熱Q1＝W1＋ΔU1。溫度不變的方式：由玻意耳定律，對(duì)外做功的過(guò)程壓強(qiáng)減小，做功的力減小，W1>W2。溫度不變，內(nèi)能不變，ΔU2＝0，ΔU1>ΔU2，吸熱Q2＝ΔU2＋W2，Q1>Q2，故B正確。6．(2024·河南許昌一模)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的p－V圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的熱力學(xué)溫度為450K，關(guān)于圖示熱力學(xué)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(D)A．該氣體在狀態(tài)B時(shí)的熱力學(xué)溫度為300KB．該氣體在狀態(tài)C時(shí)的熱力學(xué)溫度為300KC．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C全程放出熱量D．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C與外界交換的熱量是200J答案：D解析：氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B做等容變化，由查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)，解得TB＝150K，氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C做等壓變化，由蓋—呂薩克定律有eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得TC＝450K，故A、B錯(cuò)誤；因?yàn)闋顟B(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且理想氣體的內(nèi)能是所有分子的動(dòng)能之和，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以在這個(gè)過(guò)程中ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝－W，在整個(gè)過(guò)程中，氣體在B到C過(guò)程對(duì)外做功，因此W＝－pBΔV＝－200J，即Q＝－W＝200J，是正值，所以氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過(guò)程中是吸熱，吸收的熱量Q＝200J，故C錯(cuò)誤，D正確。7.如圖所示，柱形容器內(nèi)封有一定質(zhì)量的空氣，光滑活塞C(質(zhì)量為m)與容器用良好的隔熱材料制成。活塞橫截面積為S，大氣壓為p0，另有質(zhì)量為M的物體從活塞上方的A點(diǎn)自由下落到活塞上，并隨活塞一起到達(dá)最低點(diǎn)B而靜止，在這一過(guò)程中，容器內(nèi)空氣內(nèi)能的改變量ΔE，外界對(duì)容器內(nèi)空氣所做的功W與物體及活塞的重力勢(shì)能的變化量的關(guān)系是(C)A．Mgh＋mgΔh＝ΔE＋WB．ΔE＝W，W＝Mgh＋mgΔh＋p0SΔhC．ΔE＝W，W<Mgh＋mgΔh＋p0SΔhD．ΔE≠W，W＝Mgh＋mgΔh＋p0SΔh答案：C解析：由于系統(tǒng)隔熱，所以氣體與外界沒(méi)有熱交換，活塞對(duì)氣體做正功，所以由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w的內(nèi)能增加，且ΔE＝W，而從能量守恒的角度考慮，m和M減少的機(jī)械能即重力勢(shì)能和大氣壓做功共Mgh＋mgΔh＋p0SΔh，這部分損失的能量一部分使氣體的內(nèi)能增加，另一部分損失到碰撞過(guò)程中m和M的內(nèi)能上，所以W＜Mgh＋mgΔh＋p0SΔh，故選C。8．如圖所示，絕熱的容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子間的相互作用力，外界大氣壓恒定)，用電阻絲對(duì)其加熱時(shí)，絕熱活塞緩慢地?zé)o摩擦地上升，下列說(shuō)法正確的是(C)A．活塞上升，氣體體積增大，溫度降低B．電流對(duì)氣體放熱，氣體又對(duì)外做功，氣體內(nèi)能可能不變C．電流對(duì)氣體放的熱一定大于氣體對(duì)外做的功D．氣體體積增大，單位時(shí)間內(nèi)打到器壁單位面積的分子數(shù)減少，氣體壓強(qiáng)一定減小答案：C解析：活塞可無(wú)摩擦滑動(dòng)，外界大氣壓強(qiáng)不變，故氣體為等壓變化；由理想氣體的狀態(tài)方程可知，活塞上升的過(guò)程中氣體體積增大，故溫度一定升高，A錯(cuò)誤；電阻絲向氣體放熱氣體溫度升高，而理想氣體內(nèi)能只取決于分子動(dòng)能，故氣體的內(nèi)能一定增大，B錯(cuò)誤；因內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，電阻絲向氣體放出的熱量一定大于氣體對(duì)外做的功，C正確；氣體體積變大，故氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，故單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞的碰撞次數(shù)減小，但由前面分析知?dú)怏w壓強(qiáng)不變，D錯(cuò)誤。故選C。9．(2024·天津一模)下列有關(guān)熱學(xué)問(wèn)題說(shuō)法正確的是(C)A．圖甲是理想氣體分子速率的分布規(guī)律，氣體在①狀態(tài)下的分子平均動(dòng)能小于②狀態(tài)下的分子平均動(dòng)能B．圖乙是分子勢(shì)能Ep與分子間距r的關(guān)系示意圖，在r>r1時(shí)分子力表現(xiàn)為引力C．圖丙為壓力鍋示意圖，在關(guān)火后打開(kāi)壓力閥開(kāi)始放氣的瞬間，鍋內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少D．圖丁為一定質(zhì)量的理想氣體分別在T1、T2溫度下發(fā)生的等溫變化，由圖可知T1<T2答案：CD解析：圖甲是理想氣體分子速率的分布規(guī)律，氣體在①狀態(tài)下分子速率占總分子數(shù)的百分比的極大值的速率較大，則氣體在①狀態(tài)下分子平均動(dòng)能大于②狀態(tài)下的分子平均動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；圖乙是分子勢(shì)能Ep與分子間距r的關(guān)系示意圖，在r＝r2時(shí)分子力表現(xiàn)為零，可知在r2>r>r1時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力，故B錯(cuò)誤；圖丙為壓力鍋示意圖，在關(guān)火后打開(kāi)壓力閥開(kāi)始放氣的瞬間，鍋內(nèi)氣體體積變大，對(duì)外界做功，因來(lái)不及與外界進(jìn)行熱交換，則氣體的內(nèi)能減少，故C正確；圖丁為一定質(zhì)量的理想氣體分別在T1、T2溫度下發(fā)生的等溫變化，由圖可知距離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的曲線上pV乘積越大，可知溫度越高，即T1<T2，故D正確。10．(2024·河北石家莊高二階段練習(xí))如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A到狀態(tài)B再到狀態(tài)C的p－T圖，下列說(shuō)法正確的是(C)A．狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程，氣體密度變大B．狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程，氣體先放熱再吸熱C．A、C兩狀態(tài)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的次數(shù)不相等D．A、C兩狀態(tài)氣體分子對(duì)容器壁上單位面積的平均撞擊力相等答案：CD解析：根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程，壓強(qiáng)減小，溫度升高，則體積變大，氣體密度變小，故A錯(cuò)誤；狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程，氣體體積一直減小，外界對(duì)氣體做功，即W>0；溫度先升高后降低，則內(nèi)能先增加后減小，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，氣體在前一階段的吸熱放熱不能確定，后一階段氣體一定放熱，故B錯(cuò)誤；A、C兩狀態(tài)壓強(qiáng)相等，氣體分子對(duì)容器壁上單位面積的平均撞擊力相等，但是溫度和體積不等，則氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的次數(shù)不相等，故C、D正確。11．(2023·青島二中高二期中)如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無(wú)摩擦，活塞上方存有少量液體，將一細(xì)管插入液體，活塞上方液體會(huì)緩慢流出，在此過(guò)程中，大氣壓強(qiáng)與外界的溫度保持不變，則關(guān)于這一過(guò)程中汽缸內(nèi)的氣體(C)A．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞撞擊的次數(shù)增多B．氣體分子間存在的斥力是活塞向上運(yùn)動(dòng)的原因C．氣體分子的速率分布情況不變D．氣體對(duì)外界做的功等于氣體從外界吸收的熱量答案：CD解析：活塞上方液體逐漸流出，對(duì)活塞受力分析可得，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，因?yàn)槠變?nèi)氣體溫度不變，則單位時(shí)間氣體分子對(duì)活塞撞擊的次數(shù)減少，故A錯(cuò)誤；氣體分子對(duì)活塞的碰撞是活塞向上運(yùn)動(dòng)的原因，故B錯(cuò)誤；外界的溫度保持不變，導(dǎo)熱材料制成的汽缸內(nèi)氣體溫度不變，氣體分子的速率分布情況不變，故C正確；汽缸內(nèi)氣體溫度不變，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能不變；汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，體積變大，氣體對(duì)外界做功；據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體對(duì)外界做功等于氣體從外界吸收的熱量，故D正確。故選CD。12．(2023·山東萊州一中高二上月考)如圖所示，絕熱隔板K把絕熱的汽缸分隔成體積相等的兩部分，K與汽缸壁的接觸面是光滑的。兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b，氣體分子的分子勢(shì)能可忽略?，F(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體a加熱一段時(shí)間后，a、b各自達(dá)到新的平衡，則(B)A．a(chǎn)的體積增大了，壓強(qiáng)變小了B．b的溫度升高了C．加熱后a的分子的熱運(yùn)動(dòng)比b的分子的熱運(yùn)動(dòng)更劇烈D．a(chǎn)增加的內(nèi)能大于b增加的內(nèi)能答案：BCD解析：對(duì)a加熱時(shí)，氣體a的溫度升高，壓強(qiáng)增大，由于K與汽缸壁的接觸面是光滑的，可以自由移動(dòng)，所以a、b兩部分的壓強(qiáng)始終相同。氣體b被壓縮，外界對(duì)氣體b做功，又因氣體與外界沒(méi)有發(fā)生熱交換，所以b的內(nèi)能增大，溫度升高。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知b體積減小，溫度升高，壓強(qiáng)一定增大，故A錯(cuò)誤，B正確；a、b氣體的壓強(qiáng)始終相同，a的體積較大，則氣體a的溫度較高，所以加熱后a的分子的熱運(yùn)動(dòng)比b的分子的熱運(yùn)動(dòng)更劇烈，故C正確；由于a氣體的溫度較高，所以a氣體內(nèi)能增加較多，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(本題共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)13．(4分)兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線________(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。答案：大于①解析：對(duì)活塞分析有p＝eq\f(mg,S)，因?yàn)锳中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有pA>pB；所以在達(dá)到平衡過(guò)程中外界對(duì)氣體做功有WA>WB，則根據(jù)ΔU＝W＋Q，因?yàn)槠缀突钊际墙^熱的，故有ΔUA>ΔUB，即重新平衡后A汽缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B汽缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；由圖2中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以由前面分析可知B汽缸溫度較低，故曲線①表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。14.(10分)(2024·上海徐匯高三期中)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置，用于測(cè)量室內(nèi)的氣溫(室內(nèi)的氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于76cm汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng))，結(jié)構(gòu)如圖所示，大玻璃泡A內(nèi)有一定量的氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度x可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，將這個(gè)簡(jiǎn)易溫度計(jì)放入冰箱，靜置一段時(shí)間后(1)玻璃泡內(nèi)的氣體分子平均動(dòng)能________，氣體壓強(qiáng)________(選填“變大”“變小”或“不變”)，請(qǐng)用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)從微觀角度解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因：_當(dāng)氣體體積不變時(shí)，溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)程度降低，可知分子與容器碰撞的次數(shù)減少，故壓強(qiáng)降低_______________________________。(2)溫度計(jì)放入冰箱后，B管內(nèi)水銀柱液面會(huì)______(選填“升高”“降低”或“不變”)。設(shè)玻璃泡內(nèi)氣體內(nèi)能變化的絕對(duì)值為ΔU，氣體做功的絕對(duì)值為W，則氣體在這個(gè)過(guò)程中________(選填“吸熱”或“放熱”)，變化的熱量大小為_(kāi)_______。(3)冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，這說(shuō)明(D)A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．熱量不可以從低溫物體傳到高溫物體C．熱量的傳遞過(guò)程不具有方向性D．熱量從低溫物體傳到高溫物體，必然引起其他變化答案：(1)變小變小當(dāng)氣體體積不變時(shí)，溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)程度降低，可知分子與容器碰撞的平均作用力減小，故壓強(qiáng)降低(2)升高放熱W＋ΔU(3)D解析：(1)溫度降低，可知分子平均動(dòng)能減小，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度降低，分子與容器碰撞的平均作用力減小，故壓強(qiáng)變小。(2)溫度降低，水銀柱液面會(huì)上升，溫度降低，內(nèi)能降低，ΔU為負(fù)值，液面升高，外接對(duì)氣體做正功，氣體放熱，根據(jù)－ΔU＝W－Q，則Q＝W＋ΔU。(3)考查熱力學(xué)第二定律：熱傳遞的方向性，熱量自發(fā)的從高溫物體傳到低溫物體，但可以在外界的影響使得熱量從低溫物體傳到高溫物體，由于外界的影響也即引起了其他變化，故D正確。三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)15．(8分)(2024·安徽黃山二模)一定質(zhì)量的某種理想氣體初始溫度為T(mén)0＝400K，壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，體積為V0。經(jīng)等容變化放出400J熱量，溫度降低到T1＝300K；若經(jīng)等壓變化，則需要放出600J的熱量才能使溫度降低到300K。求：(1)等壓過(guò)程中外界對(duì)氣體做的功W；(2)初始狀態(tài)下氣體的體積V0。答案：(1)200J(2)8×10－3m3解析：(1)等容過(guò)程中，氣體做功為零，即ΔU＝－Q＝－400J等壓過(guò)程，內(nèi)能減小400J，放出600J熱量，則W＝ΔU－Q＝200J。(2)根據(jù)等壓變化可得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)W＝p0(V0－V1)聯(lián)立解得V0＝8×10－3m3。16．(10分)(2024·山東濱州高二期中)如圖所示，質(zhì)量為M、內(nèi)部高為H的絕熱汽缸內(nèi)部帶有加熱裝置，用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。汽缸頂部有擋板，用繩將活塞懸掛在天花板上。已知汽缸的底面積為S，活塞質(zhì)量為m。開(kāi)始時(shí)缸內(nèi)理想氣體溫度為300K，活塞到汽缸底部的距離為0.5H。用電流大小為I的電流通過(guò)圖中阻值為R的電阻絲緩慢加熱時(shí)間t后，汽缸內(nèi)氣體的溫度升高到700K。已知大氣壓強(qiáng)恒為p0，重力加速度為g。忽略活塞和汽缸壁的厚度，不計(jì)一切摩擦。求：(1)溫度從300K升高到700K的過(guò)程中，缸內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量；(2)溫度為700K時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。答案：(1)I2Rt－eq\f(H,2)(p0S－Mg)(2)eq\f(7,6)eq\b\lc\(\rc\)(eq\a\vs4\al\co1(p0－eq\f(Mg,S)))解析：(1)假設(shè)在活塞碰到擋板前，氣體一直做等壓變化，當(dāng)T1＝300K時(shí)，體積為0.5HS；當(dāng)T2＝700K時(shí)，設(shè)活塞到汽缸底部的距離為h，則eq\f(0.5HS,T1)＝eq\f(hS,T2)解得h＝eq\f(7,6)H>H故假設(shè)不成立，氣體先做等壓變化，活塞碰到擋板后氣體做等容變化。在等壓變化過(guò)程中，設(shè)氣體的壓強(qiáng)為p，對(duì)汽缸有Mg＋pS＝p0S此過(guò)程氣體對(duì)外做功為W＝pS×0.5H由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝I2Rt－W解得ΔU＝I2Rt－eq\f(H,2)eq\b\lc\(\rc\)(eq\a\vs4\al\co1(p0S－Mg))。(2)設(shè)T2＝700K時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p′，由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p×0.5HS,T1)＝eq\f(p′HS,T2)解得p′＝eq\f(7,6)eq\b\lc\(\rc\)(eq\a\vs4\al\co1(p0－eq\f(Mg,S)))。17.(12分)(2024·江蘇南通高二階段練習(xí))一容器內(nèi)部空腔呈不規(guī)則形狀，為測(cè)量它的容積，在容器上豎直插入一根兩端開(kāi)口且粗細(xì)均勻的玻璃管，接口用蠟密封。玻璃管內(nèi)部橫截面積為S，管內(nèi)用一長(zhǎng)為h的水銀柱封閉著長(zhǎng)為l1的空氣柱，如圖。此時(shí)外界的溫度為T(mén)1。現(xiàn)把容器浸在溫度為T(mén)2的熱水中，水銀柱緩慢上升，靜止時(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘2。已知水銀密度為ρ，重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為p0。(1)求溫度為T(mén)1時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)p1；(2)求容器的容積V；(3)若該過(guò)程封閉氣體的內(nèi)能增加了ΔU，求氣體從外界吸收的熱量Q。答案：(1)p0＋ρgh(2)eq\f(ST1l2－T2l1,T2－T1)(3)ΔU＋(p0＋ρgh)(l2－l1)S解析：(1)對(duì)液柱受力分析有p1S＝p0S＋ρghS解得p1＝p0＋ρgh。(2)設(shè)容器的容積為V，對(duì)封閉氣體，其初態(tài)的體積為V1＝V＋l1S其末態(tài)體積為V2＝V＋l2S由于該過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不變，即發(fā)生等壓變化，有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得V＝eq\f(ST1l2－T2l1,T2－T1)。(3)由于該過(guò)程中等壓變化，其體積變化為ΔV＝V2－V1＝(l2－l1)S該過(guò)程外界對(duì)系統(tǒng)做功為W＝－p1·ΔV設(shè)吸收熱量為Q，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q解得Q＝ΔU＋(p0＋ρgh)(l2－l1)S。18．(16分)一太陽(yáng)能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開(kāi)始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過(guò)太陽(yáng)曝曬，氣體溫度由T0＝300K升至T1＝350K。(1)求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。(2)保持T1＝350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0。求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值。判斷在抽氣過(guò)程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述原因。答案：(1)eq\f(7,6)p0(2)eq\f(6,7)吸熱原因見(jiàn)解析解析：(1)由題意知，氣體體積不變，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)。所以此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1＝eq\f(T1,T0)p0＝eq\f(350,300)p0＝eq\f(7,6)p0。(2)抽氣過(guò)程可等效為等溫膨脹過(guò)程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為V2，由玻意耳定律可得p1V0＝p0V2可得V2＝eq\f(p1V0,p0)＝eq\f(7,6)V0所以集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值為K＝eq\f(ρV0,ρ·eq\f(7,6)V0)＝eq\f(6,7)。因?yàn)槌闅膺^(guò)程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，而剩余氣體的體積膨脹對(duì)外做功。由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一定從外界吸收熱量。第四章1.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．(多選)關(guān)于“能量量子化”，下列說(shuō)法正確的是()A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連續(xù)的C．認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的D．認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的答案：ACD解析：普朗克的理論認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的，微觀粒子的能量是量子化的，是分立的，故A、C、D正確。2．(多選)(2023·甘肅張掖臨澤縣第一中學(xué)高二期中)根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以下判斷正確的是()A．在同一溫度下，波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大B．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的，也不是最小的，而是處在最大波長(zhǎng)與最小波長(zhǎng)之間C．溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值就越大D．溫度越高，輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越短答案：BCD解析：在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的，也不是最小的，而是處在最大波長(zhǎng)與最小波長(zhǎng)之間，故A錯(cuò)誤，B正確；黑體輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大，則輻射強(qiáng)度的極大值也就越大，故C正確；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故D正確。3．關(guān)于黑體及黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是()A．黑體是真實(shí)存在的B．普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元C．隨著溫度升高，黑體輻射的各波長(zhǎng)的強(qiáng)度有些會(huì)增強(qiáng)，有些會(huì)減弱D．黑體輻射無(wú)任何實(shí)驗(yàn)依據(jù)答案：B解析：黑體并不是真實(shí)存在的，故A錯(cuò)誤；普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，故B正確；隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，故C錯(cuò)誤；黑體輻射是有實(shí)驗(yàn)依據(jù)的，故D錯(cuò)誤。4.(多選)如圖所示為關(guān)于黑體輻射的圖像，下列判斷正確的是()A．T1<T2<T3<T4B．T1>T2>T3>T4C．測(cè)量某黑體輻射強(qiáng)度最強(qiáng)的光的波長(zhǎng)可以得知其溫度D．測(cè)量某黑體輻射的任一波長(zhǎng)的光的輻射強(qiáng)度可以得知其溫度答案：BCD解析：因隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度增強(qiáng)，同時(shí)輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，所以T1>T2>T3>T4，故A錯(cuò)誤，B正確；測(cè)量某黑體輻射強(qiáng)度最強(qiáng)的光的波長(zhǎng)可以得知其溫度，故C正確；由題圖可知，黑體輻射的任一波長(zhǎng)的光的輻射強(qiáng)度對(duì)應(yīng)唯一的溫度，故D正確。5．(多選)不能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說(shuō)答案：ACD解析：根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只有用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋?zhuān)挥蠦能正確解釋?zhuān)蔬xACD。6．人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)。普朗克常量h為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W答案：A解析：因?yàn)槊棵胗?個(gè)綠光的光子射入瞳孔眼睛就能察覺(jué)，所以察覺(jué)到綠光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，t＝1s，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝6×eq\f(6.63×10－34×3.0×108,530×10－9)W≈2.3×10－18W。故A項(xiàng)正確。7．關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．溫度高的物體向外輻射電磁波，溫度低的物體只吸收不輻射電磁波B．愛(ài)因斯坦為解釋黑體輻射的規(guī)律，提出了“能量子”C．黑體輻射電磁波輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況只與溫度有關(guān)D．常溫下我們看到物體是因?yàn)槲矬w在不斷輻射電磁波答案：C解析：溫度高的物體和溫度低的物體都向外輻射電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；普朗克為解釋黑體輻射的規(guī)律，提出了“能量子”，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況只與溫度有關(guān)，選項(xiàng)C正確；常溫下我們看到物體是因?yàn)槲矬w在不斷反射可見(jiàn)光，不是物體輻射電磁波，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．經(jīng)測(cè)量，人體表面輻射強(qiáng)度的最大值在波長(zhǎng)為9.4μm處。根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體輻射強(qiáng)度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)與物體的絕對(duì)溫度的關(guān)系近似為T(mén)·λm＝2.90×10－3m·K，請(qǐng)由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少。(h＝6.63×10－34J·s，T＝273K＋t)答案：36℃2.12×10－20J解析：人體表面的溫度為T(mén)＝eq\f(2.90×10－3,9.4×10－6)K≈309K＝36℃人體輻射的能量子的值為ε＝hν＝eq\f(hc,λm)＝2.12×10－20J。能力提升練9．關(guān)于黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是()A．溫度高的物體輻射電磁波，低于0℃的物體不輻射電磁波B．物體溫度升高時(shí)，熱輻射短波越來(lái)越強(qiáng)，長(zhǎng)波越來(lái)越弱C．維恩公式可以很好地解釋黑體輻射在長(zhǎng)波區(qū)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D．普朗克引入了能量子的概念，很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律答案：D解析：任何物體都在向外輻射電磁波，故A錯(cuò)誤；隨著溫度升高，各種波長(zhǎng)的電磁波輻射強(qiáng)度都有所增加，短波部分增加得多，故B錯(cuò)誤；維恩公式在短波區(qū)符合較好，在長(zhǎng)波區(qū)差別較大，故C錯(cuò)誤；普