2018-2019學年高中物理 第5章 熱力學定律 5.1 熱力學第一定律 5.2 能量的轉(zhuǎn)化與守恒題組訓練 魯科版選修3-3.doc
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第1節(jié) 熱力學第一定律 第2節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒 (時間:60分鐘) 題組一 熱力學第一定律的應用 1.關于物體內(nèi)能的變化情況,下列說法中正確的是 ( ) A.吸熱的物體,其內(nèi)能一定增加 B.體積膨脹的物體,其內(nèi)能一定減少 C.放熱的物體,其內(nèi)能也可能增加 D.絕熱壓縮的物體,其內(nèi)能一定增加 答案 CD 解析 做功和傳熱都可以改變物體的內(nèi)能,不能依據(jù)一種方式的變化就判斷內(nèi)能的變化. 2.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 答案 ABD 解析 當物體吸收的熱量多于對外做的功時,物體的內(nèi)能就增加,A正確;當物體吸收的熱量少于對外做的功時,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;當物體放出的熱量少于外界對物體做的功時,物體的內(nèi)能增加,D正確. 3.如圖5-1、2-4所示是密閉的汽缸,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 ( ) 圖5-1、2-4 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 答案 A 解析 對一定質(zhì)量的氣體,由熱力學第一定律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. 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(nèi)氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內(nèi)氣體 ( ) A.從外界吸熱 B.對外界做負功 C.分子平均動能減小 D.內(nèi)能增加 答案 A 解析 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.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)熱力學第一定律氣體一定從外界吸熱. 題組二 氣體實驗定律與熱力學第一定律的結合 5.如圖5-1、2-5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(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 ( ) 圖5-1、2-5 A.從外界吸熱 B.內(nèi)能增大 C.向外界放熱 D.內(nèi)能減小 答案 C 解析 本題考查氣體性質(zhì)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(nèi)能不變,選項B、D均錯;熱力學第一定律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.正確答案為C. 6.(2014廣東理綜)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖5-1、2-6所示,充氣袋四周被擠壓時,假設袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體 ( ) 圖5-1、2-6 A.體積減小,內(nèi)能增大 B.體積減小,壓強減小 C.對外界做負功,內(nèi)能增大 D.對外界做正功,壓強減小 答案 AC 解析 袋內(nèi)氣體與外界無熱交換即Q=0,袋四周被擠壓時,體積V減小,外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q,氣體內(nèi)能增大,則溫度升高,由=常數(shù)知壓強增大,選項A、C正確,B、D錯誤. 7.如圖5-1、2-7所示,一絕熱容器被隔板K隔開成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)氣體進入b,最終達到平衡狀態(tài).在此過程中 ( ) 圖5-1、2-7 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 答案 BD 解析 由于絕熱容器中b部分內(nèi)為真空,所以a部分內(nèi)氣體向b中擴散時,氣體不做功,盡而可知W=0,Q=0,由熱力學第一定律ΔU=W+Q知,ΔU=0,溫度不變,而氣體的體積增大,由玻意耳定律可知,氣體的壓強減小,故選項B、D正確. 8.如圖5-1、2-8所示,a,b,c,d表示一定質(zhì)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,dc平行于縱坐標軸,ab的延長線過原點,以下說法正確的是 ( ) 圖5-1、2-8 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 答案 BCD 解析 從狀態(tài)d到c,溫度不變,理想氣體內(nèi)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(nèi)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(nèi)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,C正確;氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個等容變化過程,隨壓強的增大,氣體的溫度升高,內(nèi)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(nèi)能的增大是因為氣體吸熱的結果,故D對. 題組三 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 9.一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊,并從中穿出.對于這一過程,下列說法中正確的是 ( ) A.子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能 B.子彈減少的動能等于木塊增加的動能 C.子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和 D.子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和 答案 D 解析 射穿木塊的過程中,由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能減小,木塊獲得動能,同時產(chǎn)生熱量,且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機械能的損失.A,B項沒有考慮到系統(tǒng)增加的內(nèi)能,C項中應考慮的是系統(tǒng)減少的機械能等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能.故正確答案為D. 10.汽車關閉發(fā)動機后,沿斜面勻速下滑的過程中 ( ) A.汽車的機械能守恒 B.汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化 C.汽車的機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,汽車的總能量減少 D.汽車的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽車的總能量守恒 答案 C 解析 汽車能勻速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能散發(fā)出去,汽車的總能量減少. 11.一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) ( ) A.機械能守恒 B.總能量守恒 C.機械能和內(nèi)能增加 D.機械能減少,內(nèi)能增加 答案 BD 解析 物體沿斜面上滑的過程中,有摩擦力對物體做負功,所以物體的機械能減少,由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,內(nèi)能應增加,能的總量不變. 題組四 綜合應用 12.如圖5-1、2-9所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過等壓、等容和等溫過程完成一個循環(huán),A、B、C狀態(tài)參量如圖所示,氣體在狀態(tài)A的溫度為27 ℃,求: 圖5-1、2-9 (1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB; (2)氣體從A→B→C狀態(tài)變化過程中與外界交換的總熱量Q. 答案 (1)TB=600 K (2)Q=2p0V0 解析 (1)A到B的過程是等壓變化有= 代入數(shù)據(jù)得TB=600 K(327 ℃) (2)根據(jù)熱力學第一定律有ΔU=Q+W 其中W=-2p0V0 解得Q=2p0V0(吸熱) 13.如圖5-1、2-10是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置,開始時封閉的空氣柱長度為22 cm,現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體,使封閉的空氣柱長度為2 cm,人對活塞做功100 J,大氣壓強為p0=1105 Pa,不計活塞的重力.問: 圖5-1、2-10 (1)若用足夠長的時間緩慢壓縮,求壓縮后氣體的壓強多大? (2)若以適當?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) 答案 (1)1.1106 Pa (2)82 J 解析 (1)設壓縮后氣體的壓強為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 解出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 由熱力學第一定律ΔU=W1+W2+Q Q=-20 J 解出ΔU=82 J- 配套講稿:
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