2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第一定律習題 教科版選修3-3

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1、2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第一定律習題 教科版選修3-3 一、選擇題 1．有一個小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大，小氣泡上升的過程中（ ）． A．由于氣泡克服重力做功，則它的內(nèi)能減少 B．由于重力和浮力的合力對氣泡做功，則它的內(nèi)能增加 C．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹對外做功，則它的內(nèi)能增加 D．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹對外做功，則它的內(nèi)能減少 2．在光滑水平面上有一木塊保持靜止，射來的子彈穿過木塊，下列說法中正確的是（ ）． A．摩擦力做功使木塊內(nèi)能改變

2、B．子彈損失的機械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能 C．子彈損失的機械能，等于木塊動能的增量和木塊、子彈內(nèi)能增量的總和 D．子彈與木塊總動能守恒 3．一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機械能和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確的是（ ）． A．物體的機械能和內(nèi)能都不變 B．物體的機械能減小，內(nèi)能不變 C．物體的機械能增大，內(nèi)能增大 D．物體的機械能減小，內(nèi)能增大 4．暖瓶中盛有0.5 kg 25℃的水，一個學生想用上下?lián)u晃的方法使冷水變?yōu)殚_水．設(shè)每搖晃一次水的落差為15 cm，每分鐘搖晃30次．不計所有熱散失，大約需多長時間可以把水

3、“搖開”？[c水=4.2×103 J／（kg·℃），g取10 m／s2] 5．如圖所示，導熱的汽缸開口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，砂桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止。現(xiàn)將砂桶底部鉆一個小洞，讓細沙慢慢漏出，汽缸外部溫度恒定不變。則（ ）． A．缸內(nèi)氣體壓強減小，內(nèi)能增加 B．缸內(nèi)氣體壓強增大，內(nèi)能不變 C．缸內(nèi)氣體壓強增大，內(nèi)能減少 D．外界對缸內(nèi)氣體做功 6．關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的有（ ）． A．熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 B．溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大

4、C．在熱傳遞過程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等 D．熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移量的量度 7．以下說法正確的是（ ）． A．熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能的變化 B．熱能是內(nèi)能的通俗且不甚確切的說法 C．個別分子是沒有溫度可言的 D．熱量有可能從內(nèi)能少的物體傳到內(nèi)能多的物體 8．對于一定質(zhì)量的氣體（ ）． A．吸熱時其內(nèi)能可以不變 B．吸熱時其內(nèi)能一定不變 C．不吸熱也不放熱時其內(nèi)能可能減小 D．不吸熱也不放熱時其內(nèi)能一定不變 9．給

5、鐵絲加熱，鐵絲溫度升高了，用錘子敲打鐵絲，鐵絲溫度也升高，這說明（ ）． A．功和熱本質(zhì)上是相同的 B．功可以轉(zhuǎn)化為熱量 C．做功和熱傳遞對改變物體內(nèi)能是等效的 D．做功和熱傳遞對改變物體內(nèi)能的過程有本質(zhì)區(qū)別 10．對于一定質(zhì)量的理想氣體，在下列各過程中，可能發(fā)生的過程是（ ）． A．氣體膨脹對外做功，溫度升高 B．氣體吸熱，溫度降低 C．氣體放熱，壓強增大 D．氣體放熱，溫度不變 11．下列說法正確的是（ ）． A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小 B．物體對外做功，其內(nèi)能一

6、定減小 C．物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加 D．物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變 12．下列過程可能發(fā)生的是（ ）． A．物體吸收熱量，對外做功，同時內(nèi)能增加 B．物體吸收熱量，對外做功，同時內(nèi)能減少 C．外界對物體做功，同時物體吸熱，內(nèi)能減少 D．外界對物體做功，同時物體放熱，內(nèi)能增加 13．一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比（ ）． A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小 C．氣體內(nèi)能一定不變 D．氣體內(nèi)能是增是減不能確定

7、二、填空題 14．遠古時代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃．隨著人類文明的進步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法．“鉆木取火”是通過________方式改變物體的內(nèi)能，把________轉(zhuǎn)變成內(nèi)能． 15．如圖所示，兩個相通的容器A、B間裝有閥門S，A中充滿氣體，分子與分子之間存在著微弱的引力，B為真空。打開閥門S后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換，則氣體的內(nèi)能 （選填“變小”、“不變”或“變大”），氣體的分子勢能 （選填“減少”、“不變”或“增大”）。 三、解答題 16．某同學為測量地表植物吸收太陽能的本領(lǐng)做了如下實

8、驗：用一面積為0.1 m2的面盆盛6 kg的水，經(jīng)太陽垂直照射15 min，溫度升高5℃，若地表植物招收太陽光的能力與水相等，試計算： （1）每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少？ （2）若綠色植物在光合作用中每吸收1 kJ的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，則每公頃綠地每秒百放出多少升的氧氣？（1公頃=104 m2） 17．一鐵球從高H處由靜止落到地面上，反彈速率是落地速率的一半，設(shè)撞擊所轉(zhuǎn)化的內(nèi)能全部用來令鐵球溫度升高，則鐵球升高多少？（設(shè)鐵球的比熱容為c，各物理量取國際制單位） 18．子彈以200 m／s的速度射入固定的木板，穿出時速度為100 m／s，

9、若子彈損失的機械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并有50％被子彈吸收，求子彈的溫度升高多少？[已知子彈的比熱容為130 J／(kg·℃)] 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】D 【解析】在小氣泡上升過程中，重力和浮力的合力對氣泡做的功，或者氣泡克服重力做的功，只能改變氣泡的機械能，而不能影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯誤．在上升的過程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對外界做功，使它的內(nèi)能減小，故D正確． 2．【答案】A、C 【解析】子彈損失的動能一部分轉(zhuǎn)化為木塊的動能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 3．【答案】D 【解析】鐵塊沿斜面勻速下滑時，動能不變，勢能減小，所以鐵塊的機械能一定減?。F

10、塊沿斜面能勻速滑下，這斜面一定是不光滑的，鐵塊下滑時克服摩擦力做功，鐵塊損失的機械能轉(zhuǎn)化為鐵塊和斜面的內(nèi)能，因此鐵塊的溫度會略有升高，內(nèi)能增大．此題情景就像冬天兩手相互搓會感到暖和一樣． 4．【答案】見解析 【解析】此問題中能量轉(zhuǎn)化方向是：向上搖時學生自身的內(nèi)能通過對水做功轉(zhuǎn)化為水的重力勢能，水下降時其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，再轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．由于不計一切熱散失，水的重力勢能的減少量等于水的內(nèi)能的增加量． 設(shè)把水“搖開”需t min，水升溫ΔT，由W=ΔU得： 30 mg·Δh·t=cmΔT， ． 即把水“搖開”大約需7×103 min，約為5天．

11、 遇到該類問題，一部分學生往往不知如何入手，但認真理解題意，抓住問題的關(guān)鍵，解決問題也并不困難．另外，要特別注意運用Q=cmΔt時，單位要用國際單位． 5．【答案】BD 【解析】設(shè)活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，大氣壓為p0，則以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件得：汽缸內(nèi)氣體的壓強，由于m減小，則p增大，即氣體的壓強增大，氣體被壓縮，外界對氣體做功。由于汽缸是導熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，其內(nèi)能不變。故B、D正確，A、C錯誤。 6．【答案】D 【解析】物體的內(nèi)能由溫度、體積及物體的質(zhì)量決定，并不只由溫度決定，故選項A、B都不對．在熱傳遞過程中，熱量是由高溫物體傳給低溫物體，而

12、內(nèi)能大的物體不一定溫度高，在熱傳遞過程中完全有可能內(nèi)能大的物體內(nèi)能繼續(xù)增大，內(nèi)能小的物體內(nèi)能繼續(xù)減小，故選項C是錯誤的．關(guān)于熱量的論述．選項D是正確的． 7．【答案】B、C、D 8．【答案】A、C 9．【答案】C 10．【答案】A、B、C、D 11．【答案】C 【解析】物體內(nèi)能的改變方式有兩種：做功和熱傳遞，只說某一種方式我們無法判斷內(nèi)能是否變化，故A、B選項錯誤；物體放出熱量又同時對外做功內(nèi)能一定減小，故D選項錯誤；物體吸收熱量同時對外做功，內(nèi)能可能增大、減小或不變，故C選項正確。 12．【答案】A、B、D 【解析】當物體吸收的熱量多于

13、對外做的功時，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當物體吸收的熱量比對外做功的數(shù)值少時，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對物體做功，同時物體吸熱，則物體的內(nèi)能必增加．C錯誤：當物體放出的熱量比外界對物體做功的數(shù)值少時，物體的內(nèi)能增加，D正確． 13．【答案】D 【解析】氣體的內(nèi)能是由做功和熱傳遞共同決定的，現(xiàn)在吸收熱量和對外做功同時進行，不知兩者具體的數(shù)量關(guān)系，無法判斷內(nèi)能的變化情況，故選D． 二、填空題 14．【答案】做功 機械能 15．【答案】不變、增大 【解析】打開閥門，氣體膨脹，因為右邊是真空，所以不對外做功，絕熱過程，故由熱力學第一定律可得，氣體的內(nèi)能不

14、變，溫度就不變；由于體積增大，即分子間的作用力將更小，所以氣體分子勢能增大． 三、解答題 16．【答案】見解析 【解析】（1）每平方米綠色植物每秒吸收的太陽能為： ． （2）每公頃綠地每秒吸收的太陽能為：Q=1.4×103×104 J=1.4×104 kJ，放出的氧氣體積V=1.4×104×0.05 L=700 L． 17．【答案】見解析 【解析】設(shè)落到地面時的速率為v，則v2=2gH，得落地時的速率，則鐵球在與地面撞擊時損失的動能 。 由能量守恒定律得，損失的動能全部轉(zhuǎn)化為鐵球的內(nèi)能， 則 。 由 ΔU=Q，Q=mcΔt得。 18．【答案】見解析 【解析】子彈穿過木板的過程中損失的機械能 。 因全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并有50％被子彈吸收， 則有 Q=ΔE×50%， 即 cmΔt=ΔE×50%， 。