粤教版选修33 热力学第一定律 能量守恒定律 第1课时 作业.docx

3.2热力学第一定律3.3能量守恒定律1.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是()a.吸热的物体，其内能一定增加b.体积膨胀的物体，其内能一定减少c.放热的物体，其内能也可能增加d.绝热压缩的物体，其内能一定增加答案cd解析做功和传热都可以改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化.2.下列过程可能发生的是()a.物体吸收热量，对外做功，同时内能增加b.物体吸收热量，对外做功，同时内能减少c.外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少d.物体对外做功，同时物体放热，内能增加答案ab解析当物体吸收的热量多于对外做的功时，物体的内能就增加，a正确；当物体吸收的热量少于对外做的功时，物体的内能就减少，b正确；外界对物体做功，同时物体吸热，则物体的内能必增加，c错误；物体对外做功，同时物体放热，则物体的内能必减少，d错误.3.如图1所示是密闭的气缸，外力推动活塞p压缩气体，对缸内气体做功800j，同时气体向外界放热200j，缸内气体的()图1a.温度升高，内能增加600jb.温度升高，内能减少200jc.温度降低，内能增加600jd.温度降低，内能减少200j答案a解析对一定质量的气体，由热力学第一定律uwq可知，u800j(200j)600j，u为正表示内能增加了600j，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项a正确.4.小明同学将喝空的饮料瓶遗留在车内，当夜晚来临，车内温度降低时，密闭在瓶内的气体(可视为理想气体)将()a.内能增大，放出热量b.内能增大，吸收热量c.内能减小，放出热量d.内能减小，吸收热量答案c解析一定质量的理想气体的内能由温度决定，当温度降低时，内能减少，u0，由于体积不变，w0，由热力学第一定律uwq可得q0，故气体放热，正确答案为c项.5.给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()a.从外界吸热b.对外界做负功c.分子平均动能减小d.内能增加答案a解析胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程.温度不变，分子平均动能和内能不变.体积增大气体对外界做正功.根据热力学第一定律气体一定从外界吸热.6.夏季烈日下的高速路面温度很高，汽车行驶过程中轮胎与路面摩擦也产生大量的热.因此高速行驶的汽车容易爆胎而出现事故，酿成悲剧.对车胎爆裂这一现象下列说法正确的是(假设升温过程轮胎容积不变)()a.车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果b.在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大c.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加d.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少答案bd题组二能量转化与守恒定律7.一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统()a.机械能守恒b.总能量守恒c.机械能和内能增加d.机械能减少，内能增加答案bd解析物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少，由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变.8.如图2所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的高度，则下面有关能量的转化的说法中正确的是()图2a.子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能b.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的热能c.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能d.子弹动能的一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能答案d解析子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能.题组三气体实验定律与热力学第一定律的结合9.如图3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，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定()图3a.从外界吸热b.内能增大c.向外界放热d.内能减小答案c解析本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项b、d均错；热力学第一定律uwq，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中w取正号，u0，所以q为负，即气体向外放热，故选项a错、c对.正确答案为c.10.如图4所示，一绝热容器被隔板k隔开成a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空.抽开隔板k后，a内气体进入b，最终达到平衡状态.在此过程中()图4a.气体对外界做功，内能减少b.气体不做功，内能不变c.气体压强变小，温度降低d.气体压强变小，温度不变答案bd解析因b内为真空，所以抽开隔板后，a内气体可以“自发”进入b，气体不做功，又因容器绝热，不与外界发生热量传递，根据热力学第一定律可以判断其内能不变，温度不变，由玻意耳定律可知：气体体积增大，压强必然变小，综上可判断b、d项正确.11.如图5所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是()图5a.从状态d到c，气体不吸热也不放热b.从状态c到b，气体放热c.从状态a到d，气体对外做功d.从状态b到a，气体放热答案bc解析从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故a错；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)，就一定要伴随放热的过程，故b对；气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，c正确；气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故d错误.题组四综合应用12.如图6所示，一定质量的理想气体从状态a先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，a、b、c状态参量如图所示，气体在状态a的温度为27，求：图6(1)气体在状态b的温度tb；(2)气体经abc状态变化过程中与外界交换的总热量q.答案(1)600k(2)2p0v0解析(1)a到b的过程是等压变化，有代入数据得tb600k(2)根据热力学第一定律有uqw其中w2p0v0解得q2p0v0(吸热)13.如图7所示，导热材料制成的横截面积相等、长度均为45cm的气缸a、b通过带有阀门的管道连接.初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞c位于b内左侧，在a内充满压强pa2.8105pa的理想气体，b内充满压强pb1.4105pa的理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：图7(1)平衡后活塞向右移动的距离和b中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，b内气体是吸热还是放热(简要说明理由).答案(1)15cm2.1105pa(2)放热，理由见解析解析(1)活塞向右运动后，对a气体，有palsp(lx)s对b气体，有pblsp(lx)s得x15cmp2.1105pa(2)活塞c向右移动，对b中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，由热力学第一定律可知b内气体放热.14.如图8是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22cm，现用竖直向下的外力f压缩气体，使封闭的空气柱长度为2cm，人对活塞做功100j，大气压强为p01105pa，不计活塞的重力.问：图8(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20j，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积s1cm2)答案(1)1.1106pa(2)82j解析(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为s，l022cm，l2cm，v0l0s，vls，缓慢压缩，气体温度不变由玻意耳定律得p0v0pv解出p1.1106pa(2)大气压力对活塞做功w1p0s(l0l)2j人做功w2100j由热力学第一定律uw1w2qq20j解出u82j15.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2105j的功，同时空气的内能增加了1.5105j，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案5104j解析选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有uwq.由题意可知w2105j，u1.5105j，代入上式得quw1.5105j2105j5104j.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5104j.借题发挥应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统.(2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功.(3)根据热力学第一定律uqw列出方程进行求解.(4)特别应注意的就是物理量的正负号及其物理意义.16.一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()a.w8104j，u1.2105j，q4104jb.w8104j，u1.2105j，q2105jc.w8104j，u1.2105j，q2104jd.w8104j，u1.2105j，q4104j答案b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；根据热力学第一定律uwq，可知quw1.2105j8104j2105j，b选项正确.17.如图1所示，直立容器内部被隔板隔开的a、b两部分气体，a的密度小，b的密度大，加热气体，并使两部分气体混合均匀，设此过程中气体吸热为q，气体内能的增量为u，则()图1a.uqb.uqd.无法比较答案b解析因a部分气体密度小，b部分气体密度大，以整体气体为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中线上，所以有重力做负功，使气体的重力势能增大，由能量守恒定律可知，吸收的热量q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能.故正确答案为b. 18.如图2所示，倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为s，活塞的下面吊着一个重为g的物体，大气