高中物理第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律综合训练新人教版选修.docx

第3节热力学第一定律能量守恒定律1一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160 J，下列关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是A从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160 JB从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160 J 的热量C从A到B的过程中吸热280 J，并对外界做功120 JD从A到B的过程中放热280 J，外界对气体做功120 J解析由热力学第一定律UWQ可知，A、B、C正确，D错误。答案D2(多选)下列有关物体内能改变的判断中，正确的是A外界对物体做功，物体的内能一定增加B外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C物体对外界做功，物体的内能可能增加D物体向外界放热，物体的内能可能增加解析做功与热传递在改变物体的内能上是等效的，物体内能的变化情况取决于做功与热传递的综合情况，A、B错误，C、D正确。答案CD3如图1038所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中图1038A外力对乙做功；甲的内能不变B外力对乙做功；乙的内能不变C乙传递热量给甲；乙的内能增加D乙的内能增加；甲的内能不变解析将活塞P缓慢地向B移动的过程中，外力对乙做功，乙的内能增加，温度升高，由于固定隔板B导热，所以乙将传递热量给甲，甲、乙两部分气体的温度最终相同，均高于初态温度，所以甲、乙内能均增加，故选C项。答案C限时30分钟，满分50分一、选择题(每小题6分，共30分)1一定质量的气体膨胀做功100 J，同时吸热30 J，则气体内能的增量为A130 JB70 JC70 J D130 J解析气体膨胀做功W100 J，吸收热量Q30 J，由热力学第一定律有：UWQ100 J30 J70 J。答案C2.(多选)如图1039为简易测温装置，玻璃管中一小段水银封闭了烧瓶内一定质量的气体，当温度升高时A瓶内气体的密度增大B瓶内气体分子的平均动能增加C外界对瓶内气体做正功 图1039D热传递使瓶内气体的内能增加解析由图可知，当温度升高时容器内气体的变化为等压膨胀，故瓶内气体的密度减小，气体分子的平均动能增加，瓶内气体对外做正功，选项B对，选项A、C错误；由热力学第一定律UWQ可知，瓶内气体内能增加是由于气体从外界吸收了热量，故选项D正确。答案BD3对于一个大气压下100 的水变成100 的水蒸气的过程中，下列说法正确的是A水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知A对。答案A4带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如图10310所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 图10310Apbpc，QabQac Bpbpc，QabQacCpbpc，QabQac Dpbpc，QabQac解析状态b和状态c相比，温度相同，b状态气体体积大，则b状态压强小，故pbpc。由状态a到b和a到c，气体温度的变化量相同，故内能增加量U相同，而a到c过程气体不做功，即W0，而a到b过程体积膨胀，对外做功，W0，所以根据热力学第一定律UQW可得，a到b过程吸热更多，故QabQac，C项正确。答案C5如图10311所示，在竖直放置的圆柱容器内，用活塞密封一部分气体，活塞质量为m，容器的横截面积为S，活塞与容器壁间无摩擦，平衡时容器内的密闭气体的压强为p，外界大气压恒为p0。当气体从外界吸收热量Q、活塞升高h后再次平衡(可认为气体压强恒为p不变)。则在此过程中密闭气体增加的内能等于 图10311AQ BQmghCQmghp0Sh DQmghp0Sh解析气体前后两个状态用1和2表示，对应内能为U1和U2，当气体从状态1变化到状态2时，能流图如图所示，从能流图可以看出：UQWQmghp0Sh。答案C二、非选择题(共20分)6(10分)如图10312所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的理想气体，容器横截面积为S，活塞质量为m，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞处于静止状态，现对容器缓缓加热使容器内的气体温度升高t ，活塞无摩擦地缓慢向上移动了h，在此过程中气体吸收的热量为Q，问：图10312(1)被密封的气体对外界做了多少功？(2)被密封的气体内能变化了多少？解析(1)活塞缓慢上移，气体推动活塞的力Fmgp0S，则气体对外界做功W(mgp0S)h。(2)由热力学第一定律得WQU，其中因为是气体对外界做功，功代入负值运算，得到U(p0Smg)hQ。答案(1)(p0Smg)h(2)(p0Smg)hQ7(10分)一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，即气体内能增加了160 J。(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态回到状态过程中内能的变化应等于从状态到状