学教科版选修33 4.2热力学第一定律 作业（4）.docx

2017-2018学年度教科版选修3-3 4.2热力学第一定律 作业（4）1荡秋千是大家喜爱的一项体育活动。如图是荡秋千的示意图，若人直立站在踏板上，从绳与竖直方向成90角的a点由静止开始运动，摆到最低点b时，两根绳中的总拉力是人所受重力的2倍。随后，站在b点正下面的某人推一下，使秋千恰好能摆到绳与竖直方向成90角的c点。设人的重心到绳的悬点o的距离为l,人的质量为m,踏板和绳的质量不计，人所受的空气阻力与人的速率成正比。则下列判断正确的是a. 人从a点运到到b点的过程中损失的机械能大小等于b. 站在b点正下面的某人推一下做的功大于c. 在从a点到b点和从b点到c点两个阶段中，合外力对人做的功相等d. 若在a点补充能量，要使秋千能摆到绳与竖直方向成90角的c点，在a点补充的能量大于在b点补充的能量。2如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧的左端拴在固定的竖直墙壁上，一质量为m的物块a紧靠着弹簧右端放置，此时弹簧处于原长。物块与水平面间的动摩擦因数为。现用一水平恒力f向左推物块a，当物块向左运动x0到达p点（图中未画出）时速度刚好为零。撤去外力f后物块被弹开，最终停下。下列说法正确的是a. 弹簧的最大弹性势能为fx0b. 物块向右运动的过程中速度先增大后减小c. 物块刚离开弹簧时的速度为d. 物块最终所停的位置距p点的距离为3关于物体的内能，下列说法中正确的是a. 若物体体积增大，则分子力一定做负功，分子势能增大b. 物体温度升高，其分子的热运动的剧烈程度可能不变c. 体积和温度都相同的两种理想气体，内能一定相同d. 为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量4下列说法正确的是（ ）a. 外界对系统做功，系统内能一定增加b. 系统从外界吸收热量，系统内能一定增加c. 物体温度升高，分子平均动能增加d. 分子间距离增大，斥力和引力都增大5下列说法正确的是a. 液体分子的无规则运动称为布朗运动b. 分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大c. 当分子引力等于分子斥力时，分子势能最大d. 物体对外做功，其内能一定减小6一定质量的气体，不计分子之间作用力,在压缩过程中与外界没有热交换，则a. 外界对气体做功，温度降低，内能减小b. 外界对气体做功，温度升高，内能增大c. 气体对外界做功，温度降低，内能增大d. 气体对外界做功，温度升高，内能减小7骑自行车有很多益处，可缓解交通压力，可节能减排；骑自行车时，人做功要消耗体能，还可强身健体。近来多个城市推出摩拜单车，车锁内主要集成了芯片、gps定位模块和sim卡等，便于掌控自行车的 体位置和状态，其工作原理如图所示。使用摩拜单车app，用户可以查看并找到单车位置，扫描车身上的二维码，通过手机网络发送到云端请求解锁，云端收到后识别该车辆并发送解锁指令，摩拜单车执行解锁指令自动开锁，用户便可开始骑行。据此材料，以下推断错误的是a. 摩拜单车车锁工作过程中需要用电，车内有供电系统b. 无线电信号非常弱时，摩拜单车的定位将受到影响c. 打开车锁是通过超声波来完成信息交换的d. 二代摩拜单车车筐内的太阳能电池板把太阳能转化为电能8物体由大量分子组成，下列说法正确的是a. 分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大b. 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小c. 只有外界对物体做功才能增加物体的内能d. 物体的内能跟物体的温度和体积有关9下列说法中正确的是（ ）a. 外界对气体做功，气体的内能一定增大b. 气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大c. 液体的温度越高，布朗运动越明显d. 液体的温度越低，布朗运动越明显10有人设想在遥远的宇宙探测时，给探测器安上反射率极高(可认为100%)的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速。已知某探测器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，蒋膜面积为s，每秒每平方米面积获得的太阳光能为e，若探测器总质量为m，光速为c，则探测器获得的加速度大小的表达式是(光子动量为）a. b. c. d. 11一定质量的理想气体从状态a变化到状态b再变化到状 态c最后回到状态a。其状态变化过程的v-t图象如图所示， 其中ab段和ca段都平行于坐标轴，bc段的延长线过坐标原点。 已知气体在状态a时的压强为3l05pa。请画出该过程的p-v图象；已知一次循环气体对外做功1296j，求a到b过程中气体所吸收的热量q。12一定质量的理想气体,其内能跟温度成正比。在初始状态a时,体积为v0,压强为p0,温度为t0,已知此时其内能为u0。该理想气体从状态a经由一系列变化,最终还回到原来状态a,其变化过程的p-t图如图所示,其中ca延长线过坐标原点,ba在同竖直直线上。求:(1)状态b的体积;(2)状态c的体积;(3)从状态b经由状态c,最终回到状态a的过程中,气体与外界交换的热量是多少?13一定质量的理想气体变化情况如图所示.已知在状态b时，气体温度tb=300k.求气体在状态a时的温度；气体由状态db的过程中放出热量为4.5102j,则此过程中气体内能增量为多少？试卷第5页，总5页参考答案1abd【解析】在最低点b时，对人和踏板整体，由牛顿第二定律得： ，可得： ，则人从a点运动到最低点b的过程中损失的机械能为： ，故a正确；由于站在b点正下面的某人要对该人要做功，在最低点，该人的速度，由于空气阻力与人的速度成正比，则从b运动到c，人损失的机械能，要使人从b运动到c，根据动能定理可得： ，解得站在b点正下面的某人推一下做的功 w人mgl，故b正确；由动能定理得：在从a点到b点的过程中，合外力做功： ，从b点到c点的过程中，合外力做功： ，由于vv，所以两个阶段中，合外力对人做的功不等，故c错误；若在a点补充能量，要使秋千能摆到绳与竖直方向成90角的c点，人和秋千板在b点的速度要相同，则b到c的过程，机械能损失相同。而在a到b的过程，机械能损失增大，所以在最高点a补充的能量大于最低点b补充的能量，故d正确。所以abd正确，c错误。2bc【解析】由能量守恒定律可知弹簧的最大弹性势能为，a错误；撤去外力后，物块开始运动时弹簧弹力大于摩擦力，将向右做加速度减小的加速运动，当弹力小于摩擦力后做加速度增大的减速运动，离开弹簧后再做匀减速运动，b正确；从外力f开始作用到物块刚离开弹簧的过程中，由能量守恒定律得，解得，c正确；设物块从p点向右运动x时停止，对全过程由能量守恒定律得，解得，d错误；故选bc.3d【解析】若物体体积增大，则分子间距变大，若分子间距离r大于分子间的平衡距离，分子间距离增大时分子做负功，分子势能增加，如果分子间距离r小于分子间的平衡距离，分子间距离变大时，分子力做正功，分子势能减小，故a错误；物体温度升高，其分子的热运动的剧烈程度变大，选项b错误；体积和温度都相同的两种理想气体，因分子数不同，则内能一定不相同，选项c错误；根据热力学第一定律，为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，选项d正确；故选d.4c【解析】ab、由热力学第二定律，外界对系统做功，但系统放出热量，系统内能不一定增加；系统从外界吸收热量，但系统对外界做功，系统内能不一定增加；故ab错误；c、物体温度升高，分子运动加剧，分子平均动能增加，故c正确；d、分子间距离增大，斥力和引力都减小，故d错误；故选c。5b【解析】悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项a错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大，选项b正确；当分子引力等于分子斥力时，分子势能最小，选项c错误；根据热力学第一定律，物体对外做功，如果吸收热量，则其内能不一定减小，选项d错误；故选b.6b【解析】压缩气体，外界对气体做功，即， ，因为没有热交换，所以，故，即内能增大，由于忽略分子间作用力，即不计分子势能，所以分子内能只与温度有关，所以温度升高，b正确7c【解析】根据题意可知，车辆收到解锁指令后自动开锁，可知开锁过程需要用电，故a正确；定位系统通过无线电来传输信号，无线电信号微弱时定位将受到影响，故b正确；解锁系统是车辆通过接收云端发送的解锁指令而实现的，并不是接收手机的电磁辐射信号，故c错误；二代摩拜单车车筐内的太阳能电池板把太阳能转化为电能，故d正确；本题选错误的，故选c。点睛：本题情景新颖，关键是从题目中理解摩拜单车系统的工作原理，同时结合电磁波、能量转化等知识进行分析8d【解析】分子热运动越剧烈，物体内分子的平均动能越大，但是每个分子的动能不一定越大，选项a错误；分子间引力总是随着分子间的距离减小而增大，选项b错误；外界对物体做功或者吸收热量，均可以增加物体的内能，选项c错误；物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项d正确；故选d.9c【解析】a、b项：根据热力学第一定律可知，外界对气体做功，气体的内能不一定增大，气体从外界吸收热量，气体的内能不一定增大，故a、b错误；c、d项：液体的温度越高，液体分子的无规则运动越快，与悬浮颗粒的碰撞越明显，即布朗运动越明显，故c正确，d错误。10a【解析】设光反射对薄膜表面产生的压力为f，由动量定理得ft=2nest，以探测器为研究对象，根据牛顿第二运动定律有 f=ma，由以上两式解得： ，故a正确。11(1) (2) 【解析】(1)根据题意可得：(2) a到b，气体经历等温过程 所以 全过程： 其中： 所以。12(1)v0/3；（2）v0；（3）2p0v0；【解析】由图可知，从状态a到状态b气体温度为t1=t0为等温变化过程，状态b时气体压强为p1=3p0，设体积为v1，由玻意耳-马略特定律p0v0=p1v1解得v1=v03由图可知，从状态b到状态c气体压强为p2=p1=3p0为等压变化过程，状态c时气体温度为t2=3t0，设体积为v2，由查理-盖吕萨克定律v1t1=v2t2解得v2=v0从状态b到状态c，设外界对气体做功为wbc=3p0(v0v03)=2p0v0，从状态c回到状态a，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，对状态b经状态c回到状态a，内能增加量为u=0，气体从外界吸收的热量为q，内能增加量为u，由热力学第一定律u=q+w解得q=2p0v0，即气体从外界吸收热量2p0v0【点睛】a到b为等温过程，由玻意耳