第三章 复习与提高——高二物理人教版（2019）选择性必修第三册课后习题
【教材课后习题】
1.远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”的方法。其中的物理原理是什么？
2.冬天手冷的时候你有什么办法让手暖和起来？举出至少两种方法，并解释其中的物理原理。
3.如图，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。已知A内有一定量的稀薄气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态。分析此过程中气体内能的变化情况。
4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化，在上浮过程中气泡的内能如何变化，吸热还是放热？
5.如图，固定汽缸内由活塞封闭一定质量的气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热后活塞向左移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。试分析气体内能会如何变化。
6.小李想估测燃气灶烧水时的效率。他在开水壶里装了2.5 L的水，测得烧水前的水温是15 ℃，水烧开后便停止加热。烧水前后燃气表的示数如图所示。为了得出燃气灶烧水的效率，他还要知道什么数据？请用字母表示相关数据，指出所用的单位，列出计算效率的表达式。
7.根据热力学定律，判断下列说法是否正确，若不正确请说明理由。
（1）空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量。
（2）海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题。
（3）即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能。
（4）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”。
8.装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧——”的一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？说出理由。
9.如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡。
（1）外界空气的温度是多少？
（2）在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
10.如图，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程中，气体吸收了300 J的热量，则该过程中气体内能变化了多少？
11.如图，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体。气体从状态A（活塞在A处）变为状态B（活塞在B处）时，气体吸收热量280 J，并对外做功120 J。
（1）气体的内能改变了多少？是增加还是减少？
（2）某人在上一问的基础上又接着提了后一个问题，说：“有人使气体从上一问的B状态再回到A状态，即回到原来A时的体积和温度，气体放出的热量是150 J，那么返回过程中气体对外做的功又是多少？”请你对后一个问题进行评价。
答案以及解析
1.答案：见解析
解析：“钻木取火”是通过做功的方式改变物体的内能，在此过程中，机械能转化为内能。
2.答案：见解析
解析：方法一：通过搓手让手暖和起来。原理：搓手的过程属于做功，使手的内能增加，温度升高，所以感觉暖和。
方法二：靠近火炉让手暖和起来。原理：靠近火炉的过程中，火炉会对手传热，这种传热是热辐射，通过传热，手的内能增大，温度升高，所以感觉暖和。
3.答案：见解析
解析：绝热容器内的稀薄气体与外界没有传热，，稀薄气体向真空扩散没有做功，，根据热力学第一定律，可知内能变化为0。
4.答案：见解析
解析：水的压强与深度有关，所以气泡在缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，。由于外部恒温，可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则气体内能不变，即。由热力学第一定律得，即气体从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。
5.答案：见解析
解析：对封闭气体的活塞进行受力分析，如图所示，由平衡条件得，所以汽缸内气体发生等压膨胀。由可知气体温度升高，内能增大。
6.答案：见解析
解析：他还需要知道单位体积燃气燃烧放出的能量，即热值q（单位）
则烧水过程中燃气释放的能量
而水烧开吸收的热量
则燃气灶的效率
式中各个物理量都使用国际单位制中的单位。
7.答案：见解析
解析：（1）正确。空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，因为空调在制冷过程中，消耗电能，电能的一部分也转化为内能。
（2）正确。利用海水表层和深层温度的差别，也可以发电。
（3）正确。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，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即第二类永动机不可能制成。
（4）错误。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，不会减少。
8.答案：见解析
解析：不会出现这种情况，钢瓶中的压缩空气喷到外面，是一个扩散的过程，分子热运动的无序性增大，根据热力学第二定律可知，其逆过程不可能自发地完成。
9.答案：（1）
（2）
解析：（1）取封闭气体为研究对象，对活塞进行受力分析，由平衡条件，
则，可判断气体发生的变化为等压变化，由盖-吕萨克定律有，得外界温度。
（2）活塞上升的过程中，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，外界对气体做负功，即，气体从外界吸热Q，
根据热力学第一定律可知，
气体内能的增加量。
10.答案：220 J
解析：一定质量的理想气体，发生等压膨胀，对外做功，
外界对气体做功为负值，
气体吸收了300 J的热量，即
根据热力学第一定律
即气体内能增加了220 J。
11.答案：（1）内能增加了160 J
（2）见解析
解析：（1）一定质量的理想气体从外界吸收280 J热量，，同时对外做功120 J，。
根据热力学第一定律得。
所以气体内能增加了160 J。
（2）气体返回到原来的状态，气体内能变化量为160 J，即，气体又放出150 J热量，即，则，即气体还需对外界做10 J的功。
评价：因，所以，上面的结果是不合理的。
