2018－2019學年高中物理 第三章 熱力學第一定律 課時跟蹤檢測（十五）熱力學第一定律（含解析）粵教版選修3-3

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1、熱力學第一定律 1．關(guān)于物體的內(nèi)能及其變化，以下說法正確的是(　　) A．物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變 B．物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變，向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變 C．物體對外做功，其內(nèi)能必定改變，物體向外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變 D．若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變 解析：選B　溫度變化物體的分子動能變化，但內(nèi)能可能不變，A錯；改變內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞，由熱力學第一定律可知B正確，C、D錯。 2．[多選](2016·全國卷Ⅲ)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同 B．氣體溫度不變，

2、整體運動速度越大，其內(nèi)能越大 C．氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變 D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加 解析：選CDE　氣體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度和體積決定，質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能可能不同，A錯誤。內(nèi)能與物體的運動速度無關(guān)，B錯誤。氣體被壓縮時，同時對外傳熱，根據(jù)熱力學第一定律知內(nèi)能可能不變，C正確。一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，D正確。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，一定量的某種理想氣體在壓強不變的情況下，體積變大，則溫度一定升高，內(nèi)能一定增加，E正確。 3.[多選]如圖，一絕熱容器被隔板K隔成a、b兩部分。已知a內(nèi)有

3、一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)。在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 解析：選BD　絕熱容器的稀薄氣體與外界沒有熱傳遞，Q＝0，稀薄氣體向真空擴散沒有做功，W＝0。根據(jù)熱力學第一定律稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變，A、C錯誤，B正確。稀薄氣體擴散體積增大，壓強必然減小，D正確。 4.如圖是密閉的氣缸，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

4、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 解析：選A　由熱力學第一定律，ΔU＝Q＋W＝－200 J＋800 J＝600 J，內(nèi)能增加600 J，則溫度一定升高，A正確。 5.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慢下降的過程中，筒內(nèi)空氣的體積減小并且(　　) 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：選C　筒緩慢下降過程是等溫過程，氣體體積減小，外界對氣體做正功，W為正，又因為不計氣體分子間的相互作用，氣體內(nèi)

5、能僅由溫度決定，溫度不變，ΔU＝0，由熱力學第一定律W＋Q＝ΔU，知Q＝ΔU－W，因此，Q為負值，即向外界放熱。故C正確。 6．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)能增大，放出熱量 B．內(nèi)能減小，吸收熱量 C．內(nèi)能增大，對外界做功 D．內(nèi)能減小，外界對其做功 解析：選D　不計分子勢能時瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能只與其溫度有關(guān)，溫度降低時其內(nèi)能減小。塑料瓶變扁時瓶內(nèi)空氣體積減小，外界對其做功。再由熱力學第一定律知此過程中瓶內(nèi)空氣要放出熱量，故只有D正確。 7．給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩緩放水的過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子

6、勢能，則胎內(nèi)氣體(　　) A．從外界吸熱 B．對外界做負功 C．分子平均動能減少 D．內(nèi)能增加 解析：選A　胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個溫度不變，壓強減小，體積增大的過程。不計分子勢能，溫度不變，分子平均動能和內(nèi)能不變。體積增大氣體對外界做正功。根據(jù)熱力學第一定律知氣體一定從外界吸熱，A正確。 8．[多選]如圖，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比(　　) A．右邊氣體

7、溫度升高，左邊氣體溫度不變 B．左右兩邊氣體溫度都升高 C．左邊氣體壓強增大 D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量 解析：選BC　當電熱絲通電后，右邊的氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高。根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強增大，A錯誤，B、C正確；右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功，D錯。 9．[多選](2017·江蘇高考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V-T圖像如圖所示。下列說法正確的有(　　) A．A→B的過程中，氣體對外界做功 B．A→B的過程中，氣體放出熱量

8、 C．B→C的過程中，氣體壓強不變 D．A→B→C的過程中，氣體內(nèi)能增加 解析：選BC　由題圖可知，從A到B氣體的體積減小，外界對氣體做功，A項錯誤；從A到B過程氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，B項正確；從B到C過程中是一個常數(shù)，氣體發(fā)生的是等壓變化，氣體的溫度降低，內(nèi)能減少，C項正確，D項錯誤。 10.[多選]如圖所示，密閉氣缸左側(cè)導熱，其余部分絕熱性能良好，絕熱輕活塞K把氣缸分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸是光滑的，兩部分中分別充有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b，氣體分子之間相互作用勢能可忽略，當外界環(huán)境溫度緩慢降低到某一值后，a、b各

9、自達到新的平衡(　　) A．a(chǎn)的體積減小了，壓強降低了 B．b的溫度降低了 C．散失熱量后a的分子熱運動比b的分子熱運動激烈 D．a(chǎn)減少的內(nèi)能小于b減少的內(nèi)能 解析：選AB　由于左側(cè)導熱，導致a部分內(nèi)能減小，對擋板K的分子作用力變小，擋板向左運動，a的體積減小了；同時，b部分氣體膨脹，壓強變小，此時a、b兩部分壓強相同，A正確。b部分氣體膨脹，對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，B正確。擋板受力平衡，a體積小，單位時間內(nèi)碰撞擋板的分子數(shù)多，a部分單個分子的平均動能小于b部分的，就是說散失熱量后a的分子熱運動沒有b的分子熱運動激烈，C錯。同理，溫度是氣體分子平均動能的標志，a的內(nèi)能小于b的內(nèi)

10、能，D錯。 11．若對物體做1 200 J的功，可使物體溫度升高3 ℃，改用熱傳遞的方式，使物體溫度同樣升高3 ℃，那么物體應(yīng)吸收多少熱量？如果對該物體做3 000 J的功，物體的溫度升高5 ℃，表明該過程中，物體應(yīng)吸收或放出多少熱量？ 解析：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此物體用做功方式溫度升高3 ℃，如用吸熱方式，也使溫度升高3℃應(yīng)吸收1 200 J的熱量。 由題意知：1 200 J＝cm×3， 物體溫度升高5℃時增加的內(nèi)能 ΔU＝cm×5＝×5 J＝2 000 J， 由熱力學第一定律有： Q＝ΔU－W＝(2 000－3 000) J＝－1 000 J， 因此，物

11、體放出1 000 J的熱量。 答案：1 200 J　放出1 000 J的熱量 12．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食，如圖為高壓爆米花的裝置原理圖，玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，迅速打開容器蓋后，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。設(shè)當?shù)販囟葹閠1＝27℃，大氣壓為p0，已知密閉容器打開前的氣體壓強達到4p0。試分析： (1)容器內(nèi)的氣體看作理想氣體，求容器內(nèi)氣體的溫度？ (2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)氣體膨脹對外界做功15 kJ，并向外釋放了20 kJ的熱量，容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 解析：(1)根據(jù)查理定律：＝ p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0。 解得：T2＝1 200 K，t2＝927℃。 (2)由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W， 得ΔU＝(－20)＋(－15) kJ＝－35 kJ， 故內(nèi)能減少35 kJ。 答案：(1)927℃　(2)內(nèi)能減少35 kJ - 5 -