2019-2020学年高中物理 第5章 热力学定律 第1节 热力学第一定律随堂演练巩固提升 鲁科版选修3-3

1 第第 1 1 节节 热力学第一定律热力学第一定律 随堂检测 1 下列关于做功和热传递的说法中正确的是 a 做功和热传递的实质是相同的 b 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 c 做功和热传递是对同一过程中的两种说法 d 做功和热传递是不可能同时发生的 解析 选 b 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 但本质不同 做功是将其他形 式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能 热传递是将一个物体的内能传递给另一 个物体 且做功和热传递可以同时进行 故正确选项为 b 2 重庆出租车常以天然气作为燃料 加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程 中 若储气罐内气体体积及质量均不变 则罐内气体 可视为理想气体 a 压强增大 内能减小 b 吸收热量 内能增大 c 压强减小 分子平均动能增大 d 对外做功 分子平均动能减小 解析 选 b 储气罐内气体体积及质量均不变 温度升高 气体从外界吸收热量 分子 平均动能增大 内能增大 压强变大 因气体体积不变 故外界对气体不做功 只有 b 正 确 3 绝热过程中 外界压缩气体做功 20 j 下列说法中正确的是 a 气体内能一定增加 20 j b 气体内能增加一定小于 20 j c 气体内能增加可能小于 20 j d 气体内能可能不变 解析 选 a 绝热过程中有 u w 20 j 所以气体内能一定增加 20 j 4 如图是密闭的汽缸 外力推动活塞p压缩气体 对缸内气体做 功 800 j 同时气体向外界放热 200 j 缸内气体的 a 温度升高 内能增加 600 j 2 b 温度升高 内能减少 200 j c 温度降低 内能增加 600 j d 温度降低 内能减少 200 j 解析 选 a 由热力学第一定律知 由w q u得 u 800 j 200 j 600 j 一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关 u 600 j 0 故温度一定升高 故 a 选项正确 课时作业 一 单项选择题 1 关于物体内能的变化情况的说法正确的是 a 吸热的物体的内能一定增加 b 体积膨胀的物体的内能一定减少 c 外界对物体做功 其内能一定增加 d 绝热压缩物体 其内能一定增加 解析 选 d 改变物体内能的途径有两种 做功和热传递 在其中一种改变内能的途径 不确定的情况下 不能根据另一种改变内能途径的情况判断物体内能的变化 2 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 解析 选 a 缓慢放水过程中 胎内气体体积增大 温度不变 由于不计分子势能 内 能不变 故分子平均动能不变 选项 c d 错误 由体积增大可知气体对外界做正功 或克 服外界做功 选项 b 错误 由 u w q知 u 0 w0 气体从外界吸热 选项 a 正确 故选 a 3 一定质量的理想气体 从某一状态开始 经过一系列变化后又回到开始的状态 用w1表示外界对气体做的功 w2表示气体对外界做的功 q1表示气体吸收的热量 q2表示 气体放出的热量 则在整个过程中一定有 a q1 q2 w2 w1 b q1 q2 c w1 w2 d q1 q2 解析 选 a 解答本题的切入点是 对一定质量的理想气体 在某一状态下其内能是确 定的 首先 对一定质量的理想气体 经过一系列的状态变化后又回到原状态 表明整个 3 过程中内能的变化为零 即通过做功和热传递引起的内能变化相互抵消 所以 a 选项正 确 4 景颇族的祖先发明的点火器如图所示 用牛角做套筒 木质推杆前端粘着艾绒 猛 推推杆 艾绒即可点燃 对筒内封闭的气体 在此压缩过程中 a 气体温度升高 压强不变 b 气体温度升高 压强变大 c 气体对外界做正功 气体内能增加 d 外界对气体做正功 气体内能减少 解析 选 b 气体体积减小 故外界对气体做正功 做功时间短 故可认为无热传递 由 u w q w 0 气体内能增加 温度上升 由 c可知 温度上升体积减小 压强 pv t 必增大 5 如图所示 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 a q b q mgh c q mgh p0sh d q mgh p0sh 解析 选 c 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 u q w q mgh p0sh 6 如图 容器a b各有一个可以自由移动的轻活塞 活塞下面是水 上面是大气 大气压恒定 a b的底部由带阀门k的管道相连 整个装置与外界绝热 原先a中水面比 b中的高 打开阀门 使a中的水逐渐向b中流动 最后达到平衡 在这个过程中 4 a 大气压对水不做功 水的内能减少 b 水克服大气压做功 水的内能减少 c 大气压对水不做功 水的内能不变 d 大气压对水不做功 水的内能增加 解析 选 d 打开阀门k 使a中的水逐渐流向b中 最后水面持平 a中水面下降 ha b中水面上升hb 相当于a端saha体积的水移到b端 且saha sbhb 这部分水的重心 降低 重力对水做正功 重力势能减小了 大气压力做功情况是大气压对a容器中的水做 正功 对b容器中的水做负功 所以 大气压力对水做的总功为p0saha p0sbhb 由于 saha sbhb 所以大气压对水做的总功为零 又由于系统绝热 与外界没有热交换 只有水 重力做功 重力势能转化为内能 故选项 d 正确 二 多项选择题 7 用密封性好 充满气体的塑料袋包裹易碎品 如图所示 充气袋四周被挤压时 假 设袋内气体与外界无热交换 则袋内气体 a 体积减小 内能增大 b 体积减小 压强减小 c 对外界做负功 内能增大 d 对外界做正功 压强减小 解析 选 ac 实际气体在温度不太低 压强不太大时可看作理想气体 充气袋被挤压 气体体积减小 外界对气体做正功 则w 0 即气体对外界做负功 由于袋内气体与外界 无热交换 即q 0 根据热力学第一定律 u w q知 内能增大 温度升高 选项 a c 正确 根据理想气体状态方程 c可判断压强一定增大 选项 b d 错误 pv t 8 实验室内 某同学用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的理想气 体封闭在汽缸内 活塞与汽缸壁之间无摩擦 待活塞静止后 再用一个装有与 室温温度相同的水的小滴管贴近活塞 将滴管内的水缓慢滴注在活塞上方 如 图所示 在此过程中 若大气压强与室内的温度均保持不变 则下列说法正确的是 a 单位时间内 缸内气体分子对活塞撞击的次数保持不变 5 b 汽缸内气体的内能不变 c 外界对缸内气体做的功等于缸内气体向外界释放的热量 d 外界对缸内气体做的功等于缸内气体增加的内能 解析 选 bc 此过程是等温变化 即内能不变 根据热力学第一定律可知外界对缸内 气体做的功等于缸内气体向外界释放的热量 故 b c 正确 d 错误 此过程压强增大体积 缩小 由压强的微观含义可知 a 错误 9 下列关于第一类永动机的说法正确的是 a 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器 b 第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 c 第一类永动机不能制成的原因是技术问题 d 第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 解析 选 ad 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器 这是人 们的美好愿望 但它违背了能量守恒定律 这也是它不能制成的原因 故 a d 两项正确 b c 两项错误 10 如图所示 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 cd平行于纵坐标轴 ab的延长线 过原点 以下说法正确的是 a 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 气体吸热 解析 选 bcd 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 错误 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 正确 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 故 c 正确 气体从状态b到状态a是一 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 正确 三 非选择题 11 如图所示 一定质量的理想气体从状态a经等压过程到状态b 此过程中 气体压 6 强p 1 0 105 pa 吸收的热量q 7 0 102 j 求此过程中气体内能的增量 解析 等压变化 对外做的功w p vb va va ta vb tb 根据热力学第一定律 u q w 解得 u 5 0 102 j 答案 5 0 102 j 12 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 嘭 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t1 27 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 容器内的气体看作理想气体 求容器内气体的温度