高中物理 第4章 能量守恒與熱力學(xué)定律 1 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 2 熱力學(xué)第一定律學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-3

《高中物理 第4章 能量守恒與熱力學(xué)定律 1 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 2 熱力學(xué)第一定律學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 能量守恒與熱力學(xué)定律 1 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 2 熱力學(xué)第一定律學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-3（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 熱力學(xué)第一定律 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU＝W＋Q中，關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是(　　) A．物體對外界做功時W為負(fù) B．物體吸收熱量時，Q為正 C．內(nèi)能減少時，ΔU為正 D．內(nèi)能增加時，ΔU為正 E．W為正，Q為負(fù)時，ΔU一定為零 【解析】　根據(jù)公式ΔU＝W＋Q及W、Q、ΔU的符號法則得A、B、D正確． 【答案】　ABD 2．一物體獲得一定初速度后，沿著一粗糙斜面上滑，在上滑過程中，物體和斜面組成的系統(tǒng)的下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：74320059】 A．機(jī)械能守恒 B．總能量守恒 C．機(jī)械能和內(nèi)能增加 D．機(jī)械能減少，內(nèi)能增加 E．摩擦力對物體做負(fù)功 【解析】　物體沿斜面上滑的過程中，有摩擦力對物體做負(fù)功，所以物體的機(jī)械能減少．由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，內(nèi)能應(yīng)增加，能的總量不變，B、D、E正確． 【答案】　BDE 3．景頗族祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖512所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃，對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中 (　　) 圖512 A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變 B．氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大 C．氣體對外界做正功 D．外界對氣體做正功 E．氣體的內(nèi)能增加 【解析】　壓縮氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，體積變小，壓強(qiáng)增大，所以B、D、E正確． 【答案】　BDE 4．某物體溫度升高了，這說明(　　) A．該物體一定吸收了熱量 B．該物體可能放出了熱量 C．外界對物體可能做了功 D．物體可能吸收了熱量 E．外界對物體一定做了功 【解析】　由ΔU＝Q＋W來分析，物體溫度升高了，一定有物體的內(nèi)能增加，ΔU>0，要滿足ΔU>0可能有多種情況：①W>0，Q＝0；②W＝0，Q>0；③W>0，Q>0；④W>0，Q<0，W>|Q|；⑤W<0，Q>0，Q>|W|.由①否定選A；④與選項(xiàng)B一致，①③④與選項(xiàng)C一致；②③⑤與選項(xiàng)D一致，故選項(xiàng)B、C、D正確． 【答案】　BCD 5．一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104 J，氣體對外界做功1.0104 J，則該理想氣體的(　　) A．密度增大 B．密度減小 C．溫度降低 D．溫度升高 E．內(nèi)能增加 【解析】　由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5104 J，W＝－1.0104 J可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，C錯，D、E對；氣體對外做功，體積增大，密度減小，B對，A錯． 【答案】　BDE 6．下列關(guān)于第一類永動機(jī)的說法正確的是(　　) A．第一類永動機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機(jī)器 B．第一類永動機(jī)不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律 C．第一類永動機(jī)不能制成的原因是技術(shù)問題 D．第一類永動機(jī)終究有一天能夠?qū)崿F(xiàn) E．第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 【解析】　第一類永動機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷對外做功的機(jī)器，這是人們的美好愿望，但它違背了熱力學(xué)第一定律．這也是它不能制成的原因．故A、B、E三項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯誤． 【答案】　ABE 7．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(jì)分子勢能) (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：74320060】 A．內(nèi)能增大 B．內(nèi)能減小 C．對外界做功 D．外界對其做功 E．放出熱量 【解析】　氣體降溫則內(nèi)能減小，變扁則體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體一定放出熱量．故選項(xiàng)B、D、E正確． 【答案】　BDE 8．水能是一種清潔能源．位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流速達(dá)每秒6 000 m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m．若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算發(fā)電機(jī)的輸出功率． 【解析】　每秒流下的水量m＝Vρ＝6 000103 kg， 由能的轉(zhuǎn)化和守恒知mgh50%＝Pt. 式中m取6 000103 kg，t取1 s，h＝50 m， 解得P＝1.5109 W. 【答案】　1.5109 W [能力提升] 9．如圖513所示，A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)．當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(　　) 圖513 A．體積必然變大 B．不可能經(jīng)過體積減小的過程 C．外界必然對氣體做正功 D．氣體必然從外界吸熱 E．氣體必然對外界做功 【解析】　本題是氣體狀態(tài)變化、圖像與熱力學(xué)第一定律結(jié)合的綜合分析題．連接OA、OB，得到兩條等容線，故有VB＞VA，所以A正確；由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B錯誤；因?yàn)闅怏w體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤，E正確；因?yàn)闅怏w對外界做功，而氣體的溫度又升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w一定從外界吸熱，D正確． 【答案】　ADE 10．如圖412所示，一絕熱容器被隔板K隔開a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：74320061】 圖412 A．氣體對外界做功 B．氣體不做功 C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低 D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變 E．內(nèi)能不變 【解析】　絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有熱交換，Q＝0.稀薄氣體向真空中擴(kuò)散沒有做功，W＝0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律知稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變．稀薄氣體體積增大，壓強(qiáng)必減小．選項(xiàng)B、D、E正確． 【答案】　BDE 11．一定質(zhì)量的氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問： (1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做多少功？ 【解析】　(1)由熱力學(xué)第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J. (2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從2狀態(tài)回到1狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從1狀態(tài)到2狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化，則從2狀態(tài)到1狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J．即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界對氣體做功80 J. 【答案】　(1)增加了160 J　(2)外界對氣體做功80 J 12．如圖413所示是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開始時封閉的空氣柱長度為22 cm，現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長度變?yōu)?2 cm，人對活塞做功100 J，大氣壓強(qiáng)為p0＝1105 Pa，不計(jì)活塞重力．問： 圖413 (1)若用足夠長的時間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)為多大？ (2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1 cm2) 【解析】　(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p，活塞的橫截面積為S，l0＝22 cm， l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS 緩慢壓縮氣體溫度不變，由玻意耳定律得： p0V0＝pV，解得：p＝1.1106 Pa. (2)大氣壓力對活塞做功：W1＝p0S(l0－l)＝2 J 人做功W2＝100 J，由熱力學(xué)第一定律得： ΔU＝W1＋W2＋Q，將Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J. 【答案】　(1)1.1106 Pa　(2)82 J