高中物理 第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第二三節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律檢測 粵教版選修3-3

第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律第三節(jié) 能量守恒定律A級抓基礎(chǔ)1.固定的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略假設(shè)氣缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變?nèi)粲猛饬將活塞B緩慢地向右拉動，如圖所示則在拉動活塞的過程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是()A氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小B氣體對外界做功，氣體內(nèi)能不變C外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變D氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變解析：用力F緩慢拉活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于氣缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境溫度又不變，氣缸會從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項正確答案：B2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：B3.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 JB溫度升高，內(nèi)能減少200 JC溫度降低，內(nèi)能增加600 JD溫度降低，內(nèi)能減少200 J解析：對一定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，U800 J(200 J)600 J，U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：A4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：A5如圖所示，A、B是兩個完全相同的鐵球，A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛，現(xiàn)只讓它們吸收熱量，當(dāng)它們升高相同的溫度時，它們所吸收的熱量分別為QA、QB，則()AQAQB BQA<QBCQA>QB D無法確定QA、QB的大小解析：A、B升高相同的溫度，根據(jù)Qcmt可知，升溫需要的能量是相同的由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，吸熱QA一部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能Ep，即QAQEp；B的重心降低，重力勢能減小，吸熱QB和減少的重力勢能Ep共同用于升溫，即QQBEp，顯然QAQB，故C選項正確答案：C6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p1.0105 Pa，吸收的熱量Q7.0102 J，求此過程中氣體內(nèi)能的增量解析：等壓變化，對外做的功Wp(VBVA)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW，解得U5.0102 J.答案：5.0102 JB級提能力7某地出租車常以天然氣作為燃料加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A壓強增大，內(nèi)能減小B吸收熱量，內(nèi)能增大C壓強減小，分子平均動能增大D對外做功，分子平均動能減小解析：溫度是分子平均動能的宏觀標志，故天然氣的溫度升高過程中，分子平均動能增大，又天然氣可視為理想氣體，不需要考慮分子勢能，而氣體質(zhì)量不變，氣罐內(nèi)天然氣分子數(shù)不變，所以氣體分子總動能增大，故內(nèi)能增大，A、D項錯；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體體積不變，內(nèi)能增大，則一定從外界吸收熱量，B項對；天然氣體積不變，隨溫度升高，氣體壓強增大，C項錯答案：B8(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(dǎo)熱隔板固定，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(dǎo)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、D正確答案：CD9分別以p、V、T表示氣體的壓強、體積、溫度，一定質(zhì)量的理想氣體，其初始狀態(tài)表示為(p0、V0、T0)若分別經(jīng)歷如下兩種變化過程：從(p0、V0、T0)變?yōu)?p1、V1、T1)的過程中，溫度保持不變(T1T0)；從(p0、V0、T0)變?yōu)?p2、V2、T2)的過程中，既不吸熱，也不放熱在上述兩種變化過程中，如果V1V2>V0，則()Ap1>p2，T1>T2 Bp1>p2，T1<T2Cp1<p2，T1<T2 Dp1<p2，T1>T2解析：過程是等溫膨脹，遵守玻意耳定律，過程是絕熱膨脹，系統(tǒng)對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低，遵循理想氣體狀態(tài)方程，故A正確答案：A10.如圖所示，某同學(xué)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的過程中，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)能減少解析：本題考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)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(xué)第一定律公式UW十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，U0，所以Q為負，即氣體向外放熱，故選項A錯，C對答案：C11.如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程中氣體吸熱Q，氣體的內(nèi)能增加為U，則()AUQ BU<QCU>Q D無法比較解析：解題的關(guān)鍵是弄清參與轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的各種能量哪些增、哪些減A、B兩部分氣體開始的合重心在中線以下，混合均勻后，合重心在中線上，所以系統(tǒng)的重力勢能增大，根據(jù)能量守恒定律可得，吸收的熱量應(yīng)等于增加的重力勢能與增加的內(nèi)能之和，即QEpU，顯然，Q>U.答案：B12在一個標準大氣壓下，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U.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U<Q吸(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：Wp(V2V1)1.013105(1 6761.043)106 J169.7 J.(2)氣體吸熱：QmL12 263.8 J2 263.8 J.(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UQW2 263.8 J(169.7)J2 094.1 J.答案：(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J