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　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(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(xué)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(xué)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(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(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(xué)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(dǎo)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(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、

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(xué)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(dǎo)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(xué)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(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