2018_2019学年高中物理第10章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律课堂作业新人教版.docx

第十章第3节 热力学第一定律 能量守恒定律 基础夯实 一、选择题(14题为单选题，5题为多选题)1第一类永动机是不可能制成的，这是因为( C )A不符合机械能守恒定律B做功产生的热量不符合热功当量C违背了热力学第一定律D找不到合适的材料和合理的设计方案解析：第一类永动机违背了热力学第一定律，所以是不可能制成的。故选项C正确。2在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( B )A降低B升高C不变 D无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加。3一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104J的功，气体的内能减少了1.2105J，则下列各式中正确的是( B )AW8104J，U1.2105J，Q4104JBW8104J，U1.2105J，Q2105JCW8104J，U1.2105J，Q2105JDW8104J，U1.2105J，Q4104J解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W8104J，内能减少，U取负值，即U1.2105J，根据UQW，可得QUW1.2105J8104J2105J，B正确。4.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小( C )A从外界吸热B内能增大C向外界放热 D内能减小解析：金属筒缓慢下降过程中，外界对筒内气体做功，而筒与水有热交换、水温恒定，所以筒内空气要向外界放热，温度保持不变，从而内能不变。5(江苏宿迁市2016年高二下学期期末)如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，下列说法正确的有( BD )A外界对气体做功 B气体对外界做功C气体向外界放热 D气体从外界吸热解析：由图可看出从a到b气体体积增大温度升高，内能增大，气体对外界做功，气体从外界吸收热量，故选BD。二、非选择题6.(江苏省盐城市2017年高二下学期期末)一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340J的热量，并对外做功120J。若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气体吸收(填“吸收”或“放出”)260J热量。解析：对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得：UQW340120220J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，此过程理想气体的内能增加还是220J，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得：UQW，得QUW22040260J。 7.喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)。(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。答案：(1)2.5atm(2)吸热解析：(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1p2V2代入数据得p22.5atm微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。(2)吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热。 能力提升 一、选择题(1、2题为单选题，3题为多选题)1(海南省海南中学2016年高二下学期期中)如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则( C )ATbTc，QabQacBTbTc，QabQacCTbTc，QabQac DTbTc，QabQac解析：根据热力学定律C，可知b、c状态的温度相等，又因为ab过程中，体积变大，气体对外做功，所以吸收的热量比ac过程的多，故C项正确。综上所述，本题正确答案为C。2如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中( A )A气体吸收热量，内能不变B气缸内分子的平均动能增大C单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大解析：由题图可知，该过程气体对外做功，由于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量。内能不变。A正确。3.导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则( BC )A气体压强增大，内能可能不变B外界对气体做功，气体温度降低C气体体积减小，压强增大，内能一定减小D外界对气体做功，气体内能一定增加解析：由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，则气体内能减少，由UWQ知Q0，即向外放热。二、非选择题4(苏州市2016年高二下学期期末)(1)下列说法中正确的是BC。A两个系统相互接触发生热传递，当内能相等时达到热平衡B两分子之间距离为r0分子处于平衡位置时，分子势能最小C液面上部的蒸汽达到饱和时，仍有液体分子从液面飞出D单晶体中的原子都是按照一定的规则周期性排列的，原子在晶格上静止不动(2)一定质量的理想气体从状态A经过图示中的B、C、D状态回到状态A，则由A变化到B，气体内能增加(填“增加”、“减少”或“不变”)；由D到A的过程中，气体放出(填“吸收”或“放出”)热量。(3)在(2)中若气体状态C的体积Vc44.8L，状态D的体积VD22.4L，状态D的温度t00。求气体在状态C的温度。若状态D时的压强为1个标准大气压，则状态D时气体分子间的平均距离是多少？ (结果保留一位有效数字)答案：(3)546K3109m解析：(3)因为C到D的过程是一个等压变化，因此带入数据得TC546K(或273也对)因为D状态是标准状态，1mol理想气体的体积是22.4升，因此每一个气体分子占据的空间为m3d3，解之得d3109m。5.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“砰”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t127，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。试分析：(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？答案：(1)927(2)减少35kJ解析：(1)根据查理定律：p1p0，T1300K，p24p0。解得：T21200K，则t2927。(2)由热力学第一定律UQW得U20kJ15kJ35kJ，故内能减少35kJ。6(江苏徐州市2016年高二下学期期末)某同学估测室温的装置如图所示，用绝热的活塞封闭一定质量的理想气体，气缸导热性能良好。室温时气体的体积V166mL，将气缸竖直放置于冰水混合物中，稳定后封闭气体的体积V260mL。不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压p01.0105Pa，阿伏加德罗常数NA6.01023mol1。(取Tt273K)(1)求室温是多少；(2)若已知该气体在1.0105Pa、0时的摩尔体积为22.4L/mol，求气缸内气体分子数目N；(计算结果保留两位有效数字)(3)若已知该气体内能U与温度T满足U0.03T(J)，则在上述过程中该气体向外释放的热量Q。答案：(1)300.3K(或27.3)(2)1.61021(3)1.419J解析：(1)由等温变化得，解得T1300.3K或t27.3(2)NNA61023解得N