高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 3 熱力學(xué)第一定律能量守恒定律分層訓(xùn)練 新人教版選修33

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1、 3 熱力學(xué)第一定律能量守恒定律 A級(jí)　抓基礎(chǔ) 1．在一個(gè)與外界沒(méi)有熱交換的房間內(nèi)打開(kāi)冰箱門(mén)，冰箱正常工作，過(guò)一段時(shí)間房間內(nèi)的溫度將(　　) A．降低　　　　　 B．升高 C．不變 D．無(wú)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(duì)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(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)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(duì)一定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)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(duì)氣體來(lái)說(shuō)，分子間距較大，分子勢(shì)能為零，內(nèi)能等于所有分子動(dòng)能的和，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確． 答案：A 3．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU＝W＋Q中關(guān)于ΔU、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正 B．物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù) C．物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正 D．外界對(duì)物體做功時(shí)

3、W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù) 解析：外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，反之為負(fù)；吸熱時(shí)Q為正，反之為負(fù)；內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正，反之為負(fù)．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(shí)吸收熱量，下列關(guān)于該氣體內(nèi)能變化的說(shuō)法中正確的是(　　) A．如果氣體對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于一個(gè)大氣壓下100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．水的內(nèi)能增加，對(duì)外界做功，一定是吸熱 B．水的內(nèi)能不變，對(duì)外界做功，從外界吸熱 C．水的內(nèi)能減少，對(duì)外界不做功，向外界放熱 D．水的內(nèi)能增加，對(duì)外界做功，向外界放熱 解析：水變成水蒸氣的過(guò)程是吸熱的過(guò)程，又因氣體膨脹對(duì)外界做功，分子間距增大，分子勢(shì)能增加，由此判斷可知A對(duì)． 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(guò)程到狀態(tài)B.此過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p＝1.0105 Pa，吸收的熱量Q＝7.0102 J，求此過(guò)程中氣體內(nèi)

5、能的增量． 解析：等壓變化，＝，對(duì)外做的功W＝p(VB－VA)．根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝5.0102 J. 答案：5.0102 J B級(jí)　提能力 7.如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開(kāi)口向下壓入水中．設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無(wú)泄漏，不計(jì)氣體分子間的相互作用，則被淹沒(méi)的金屬筒在緩緩下降過(guò)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(xué)第一定律，由于不計(jì)氣體分子之間的相互作用，且整個(gè)過(guò)程緩慢進(jìn)行，所以可看成溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)B、D均錯(cuò)．熱力學(xué)第一定律公式ΔU＝

6、W＋Q，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中氣體體積減小，外界對(duì)氣體做了功，式中W取正號(hào)，ΔU＝0，所以Q為負(fù)，即氣體向外放熱，故選項(xiàng)A錯(cuò)，C對(duì)．正確選項(xiàng)為C. 答案：C 8．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)(　　) A．內(nèi)能減小，吸收熱量 B．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功 C．內(nèi)能增大，放出熱量 D．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功 解析：因不計(jì)分子勢(shì)能，所以瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小．空氣內(nèi)能減小、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱．故A、C、D錯(cuò)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(wú)摩擦移動(dòng)的導(dǎo)熱隔板固定

7、，隔板質(zhì)量不計(jì)，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(shí)，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強(qiáng)大于氧氣的壓強(qiáng)，松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．初始時(shí)氫分子的平均動(dòng)能大于氧分子的平均動(dòng)能 B．系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的內(nèi)能比初始時(shí)的小 C．松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過(guò)程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣 D．松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過(guò)程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小 解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，A錯(cuò)；松開(kāi)固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過(guò)程中，氫氣對(duì)氧氣做功，由于隔板導(dǎo)熱，最終溫度相同，系統(tǒng)與外界無(wú)熱交換，最終溫度等于初始溫度，B錯(cuò)，C、

8、D正確． 答案：CD 10.如圖所示，倒懸的導(dǎo)熱汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可無(wú)摩擦地上下移動(dòng)，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個(gè)重為G的物體，大氣壓強(qiáng)恒為p0.起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T(mén)0時(shí)，活塞到汽缸底面的距離為L(zhǎng).當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下降，該過(guò)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(qiáng)p＝p0－ 密封氣體對(duì)外做功W＝pS0.1L 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W 得ΔU＝Q－0.1p0SL＋0.1LG (2）該過(guò)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，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(shí)氣體對(duì)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(shí)由于體積膨脹，系統(tǒng)要對(duì)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(xué)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