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2019年高中物理 第3章 熱力學基礎 第2、3節(jié) 熱力學第一定律、能量守恒定律課后知能檢測 粵教版選修3-3 1．一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．溫度降低，密度增大　　　B．溫度降低，密度減小 C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小 【解析】　由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q　得：Q＝2.5104 J　得：W＝－1.0104 J，可知ΔU大于零，氣體內能增加，溫度升高，A、B錯；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯，D對． 【答案】　D 2．氣體膨脹對外做功100 J，同時從外界吸收了120 J的熱量，它的內能的變化是(　　) A．減小20 J　　　　　 B．增大20 J C．減小220 J D．增大220 J 【解析】　研究對象為氣體，依據(jù)符號規(guī)則，對外做功W＝－100 J，吸收熱量Q＝＋120 J．由熱力學第一定律有：ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J＞0，說明氣體的內能增加，故選項B正確． 【答案】　B 3.固定的水平汽缸內由活塞B封閉著一定量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略．假設汽缸的導熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變．若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，如圖336所示．則在拉動活塞的過程中，關于汽缸內氣體的下列結論，其中正確的是(　　) 圖336 A．氣體對外界做功，氣體內能減小 B．氣體對外界做功，氣體內能不變 C．外界對氣體做功，氣體內能不變 D．氣體向外界放熱，氣體內能不變 【解析】　用力F緩慢拉活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于汽缸的導熱性能很好，環(huán)境溫度又不變，汽缸會從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內能不變，故B選項正確． 【答案】　B 4．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內氣體溫度不變、不計分子勢能，則胎內氣體(　　) A．從外界吸熱　　　　　　　B．對外界做負功 C．分子平均動能減小 D．內能增加 【解析】　選胎內氣體為研究對象．由于氣體溫度不變，氣體狀態(tài)變化遵循玻意耳定律．放水前氣體的壓強大，在放水過程中，氣體的壓強逐漸減小，體積增大，氣體對外界做正功，B錯誤．由熱力學第一定律知ΔU＝W＋Q，氣體溫度不變，分子的平均動能不變，內能不變，從外界吸收熱量，A正確，C、D錯誤． 【答案】　A 5．(雙選)如圖337，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內有一定量的稀薄氣體，b內為真空．抽開隔板K后，a內氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) 圖337 A．氣體對外界做功，內能減少 B．氣體不做功，內能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 【解析】　抽開隔板K，a內氣體體積變大，由于b內真空，所以a氣體不做功，由熱力學第一定律可得B正確．內能不變，故溫度不變，體積變大，故壓強變小，所以D正確，A、C錯． 【答案】　BD 6．從壩頂上流下的水，沖動水輪機，水輪機又帶動發(fā)電機，發(fā)出電來，這中間的能量轉換關系最完整的敘述是(　　) A．由水的機械能轉化為發(fā)電機的機械能 B．由水的勢能轉化為水的動能，再轉化為電能 C．由水的勢能轉化為水的動能，再轉化為水輪機的動能，最后轉化為電能 D．由水流的動能轉化為水輪機的動能，再轉化為發(fā)電機的動能，最后轉化為電能 【解析】　從壩頂上流下的水，首先是勢能轉化為動能，沖動水輪機，轉化為水輪機的動能，水輪機又帶動發(fā)電機，是動能轉化為電能，故C敘述最完整． 【答案】　C 7．如圖338所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動．下列說法正確的是(　　) 圖338 A．轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量 B．轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身 C．轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高 D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 【解析】　該“永動機”葉片進入水中，吸收熱量而伸展劃水，推動轉輪轉動，離開水面后向空氣中放熱，葉片形狀迅速恢復，所以轉動的能量來自熱水，由于不斷向空氣釋放熱量，所以水溫逐漸降低，A、B、C錯，D對． 【答案】　D 8．如圖339所示，某同學將空的薄金屬筒開口向下壓入水中．設水溫均勻且恒定，筒內空氣無泄漏，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的過程中，筒內空氣體積減小(　　) 圖339 A．從外界吸熱 B．內能增大 C．向外界放熱 D．內能減少 【解析】　本題考查氣體性質和熱力學第一定律，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，即氣體內能不變，選項B、D均錯．熱力學第一定律公式ΔU＝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． 【答案】　C 9.如圖3310所示，直立容器內部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱Q，氣體的內能增加為ΔU，則(　　) 圖3310 A．ΔU＝Q B．ΔU＜Q C．ΔU＞Q D．無法比較 【解析】　解題的關鍵是弄清參與轉化和轉移的各種能量哪些增、哪些減．A、B兩部分氣體開始的合重心在中線以下，混合均勻后，合重心在中線上，所以系統(tǒng)的重力勢能增大，根據(jù)能量守恒定律可得，吸收的熱量應等于增加的重力勢能與增加的內能之和，即Q＝ΔEp＋ΔU，顯然，Q＞ΔU. 【答案】　B 10．如圖3311所示，有兩個同樣的球，其中a球放在不導熱的水平面上，b球用細線懸掛起來，現(xiàn)供給a、b兩球相同的熱量，則兩球升高的溫度為(　　) 圖3311 A．Δta＞Δtb B．Δta＜Δtb C．Δta＝Δtb D．無法比較 【解析】　a球：吸收熱量等于球的內能增加量與重力勢能增加量之和；b球：吸熱過程中其重力勢能減小．吸收熱量相同的情況下，Δta＜Δtb，故選B. 【答案】　B 11.如圖3312所示，a、b、c、d表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標軸，cd平行于縱坐標軸，ab的延長線過原點，以下說法不正確的是(　　) 圖3312 A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱 B．從狀態(tài)c到b，氣體放熱 C．從狀態(tài)a到d，氣體對外做功 D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱 【解析】　從狀態(tài)d到c，溫度不變，理想氣體內能不變，但是由于壓強減小，所以體積增大，對外做功，還要保持內能不變，一定要吸收熱量，故A錯．氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個降壓、降溫過程，同時體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過程，故B對．氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個等壓、升溫的過程，同時體積增大，所以氣體要對外做功，故C對；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是一個等容變化過程，隨壓強的增大，氣體的溫度升高，內能增大，而在這個過程中氣體的體積沒有變化，就沒有做功，氣體內能的增大是因為氣體吸熱的結果，故D對，故選A. 【答案】　A 12．在一個標準大氣壓下，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＜Q吸． (1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：W＝p(V2－V1)＝1.013105(1 676－1.043)10－6 J＝169.7 J. (2)氣體吸熱：Q＝mL＝12 263.8 J＝2 263.8 J. (3)根據(jù)熱力學第一定律：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