高中物理 第十章 熱力學定律 3 熱力學第一定律能量守恒定律分層訓練 新人教版選修33

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1、 3 熱力學第一定律能量守恒定律 A級 抓基礎(chǔ) 1.在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱正常工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將(  ) A.降低      B.升高 C.不變 D.無法確定 解析:取房間內(nèi)氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng),外界消耗電能,對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)總內(nèi)能增加. 答案:B 2.如圖所示是密閉的氣缸,外力推動活塞P壓縮氣體,對缸內(nèi)氣體做功800 J,同時氣體向外界放熱200 J,缸內(nèi)氣體的(  ) A.溫度升高,內(nèi)能增加600 J B.溫度升高,內(nèi)能減少200 J C.溫度降低,內(nèi)能增加600 J D.溫度降低,內(nèi)能減少200 J

2、 解析:對一定質(zhì)量的氣體,由熱力學第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800 J+(-200 J)=600 J,ΔU為正表示內(nèi)能增加了600 J,對氣體來說,分子間距較大,分子勢能為零,內(nèi)能等于所有分子動能的和,內(nèi)能增加,氣體分子的平均動能增加,溫度升高,選項A正確. 答案:A 3.在熱力學第一定律的表達式ΔU=W+Q中關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負,下列說法中正確的是(  ) A.外界對物體做功時W為正,吸熱時Q為負,內(nèi)能增加時ΔU為正 B.物體對外界做功時W為負,吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時ΔU為負 C.物體對外界做功時W為負,吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時ΔU為正 D.外界對物體做功時

3、W為負,吸熱時Q為負,內(nèi)能增加時ΔU為負 解析:外界對物體做功時W為正,反之為負;吸熱時Q為正,反之為負;內(nèi)能增加時ΔU為正,反之為負.故C正確. 答案:C 4.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體,如果體積膨脹,同時吸收熱量,下列關(guān)于該氣體內(nèi)能變化的說法中正確的是(  ) A.如果氣體對外做的功大于吸收的熱量,氣體內(nèi)能將減少 B.如果氣體對外做的功小于吸收的熱量,氣體內(nèi)能將減少 C.如果氣體對外做的功等于吸收的熱量,氣體內(nèi)能將不變 D.如果氣體對外做的功等于吸收的熱量,氣體內(nèi)能可能改變 解析:體積膨脹,則氣體的壓力一定對外做功.W<0,吸收熱量Q>0,所以氣體內(nèi)能的變化要比較二者的大小

4、關(guān)系,由W+Q=ΔU可知A、C正確. 答案:AC 5.對于一個大氣壓下100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣的過程中,下列說法正確的是(  ) A.水的內(nèi)能增加,對外界做功,一定是吸熱 B.水的內(nèi)能不變,對外界做功,從外界吸熱 C.水的內(nèi)能減少,對外界不做功,向外界放熱 D.水的內(nèi)能增加,對外界做功,向外界放熱 解析:水變成水蒸氣的過程是吸熱的過程,又因氣體膨脹對外界做功,分子間距增大,分子勢能增加,由此判斷可知A對. 答案:A 6.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B.此過程中,氣體壓強p=1.0105 Pa,吸收的熱量Q=7.0102 J,求此過程中氣體內(nèi)

5、能的增量. 解析:等壓變化,=,對外做的功W=p(VB-VA).根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q-W,解得ΔU=5.0102 J. 答案:5.0102 J B級 提能力 7.如圖所示,某同學將空的薄金屬筒開口向下壓入水中.設(shè)水溫均勻且恒定,筒內(nèi)空氣無泄漏,不計氣體分子間的相互作用,則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中,筒內(nèi)空氣體積減小,空氣一定(  ) A.從外界吸熱 B.內(nèi)能增大 C.向外界放熱 D.內(nèi)能減小 解析:本題考查氣體性質(zhì)和熱力學第一定律,由于不計氣體分子之間的相互作用,且整個過程緩慢進行,所以可看成溫度不變,即氣體內(nèi)能不變,選項B、D均錯.熱力學第一定律公式ΔU=

6、W+Q,因為在這個過程中氣體體積減小,外界對氣體做了功,式中W取正號,ΔU=0,所以Q為負,即氣體向外放熱,故選項A錯,C對.正確選項為C. 答案:C 8.密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁,此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)(  ) A.內(nèi)能減小,吸收熱量 B.內(nèi)能減小,外界對其做功 C.內(nèi)能增大,放出熱量 D.內(nèi)能增大,對外界做功 解析:因不計分子勢能,所以瓶內(nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定,內(nèi)能隨溫度降低而減?。諝鈨?nèi)能減小、外界對空氣做功,根據(jù)熱力學第一定律可知空氣向外界放熱.故A、C、D錯誤,B正確. 答案:B 9.(多選)如圖所示,絕熱氣缸中間用固定栓將可無摩擦移動的導熱隔板固定

7、,隔板質(zhì)量不計,左右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣(視為理想氣體).初始時,兩室氣體的溫度相等,氫氣的壓強大于氧氣的壓強,松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡,下列說法中正確的是(  ) A.初始時氫分子的平均動能大于氧分子的平均動能 B.系統(tǒng)重新達到平衡時,氫氣的內(nèi)能比初始時的小 C.松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣 D.松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中,氧氣的內(nèi)能先增大后減小 解析:溫度是分子平均動能的標志,A錯;松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中,氫氣對氧氣做功,由于隔板導熱,最終溫度相同,系統(tǒng)與外界無熱交換,最終溫度等于初始溫度,B錯,C、

8、D正確. 答案:CD 10.如圖所示,倒懸的導熱汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動,活塞的橫截面積為S,活塞的下面吊著一個重為G的物體,大氣壓強恒為p0.起初環(huán)境的熱力學溫度為T0時,活塞到汽缸底面的距離為L.當環(huán)境溫度逐漸升高,導致活塞緩慢下降,該過程中活塞下降了0.1L,汽缸中的氣體吸收的熱量為Q.求: (1)汽缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量ΔU; (2)最終的環(huán)境溫度T. 解析:(1)密封氣體的壓強p=p0- 密封氣體對外做功W=pS0.1L 由熱力學第一定律ΔU=Q-W 得ΔU=Q-0.1p0SL+0.1LG (2)該過程是等壓變化,由蓋—呂薩克定律

9、有 =,解得T=1.1T0 答案:(1)Q-0.1p0SL+0.1LG (2)1.1T0 11.在1個標準大氣壓下,水在沸騰時,1 g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽,其體積由1.043 cm3變?yōu)? 676 cm3.已知水的汽化熱為2 263.8 J/g.求: (1)體積膨脹時氣體對外界做的功W; (2)氣體吸收的熱量Q; (3)氣體增加的內(nèi)能ΔU. 解析:取1 g水為研究系統(tǒng),1 g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量,同時由于體積膨脹,系統(tǒng)要對外做功, 所以有ΔU

10、43)10-6 J=169.7 J. (2)氣體吸熱為: Q=mL=12 263.8 J=2 263.8 J. (3)根據(jù)熱力學第一定律,得 ΔU=Q+W=2 263.8 J+(-169.7)J= 2 094.1 J. 答案:(1)169.7 J (2)2 263.8 J (3)2 094.1 J 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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