《热力学第一定律 能量守恒定律》同步练习2

热力学第一定律 能量守恒定律 知识点一 热力学第一定律 1 双选 下列过程不可能发生的是 A 对物体做功 同时物体放热 物体的内能不变 B 对物体做功 同时物体吸热 物体的内能不变 C 物体对外做功 同时物体放热 物体的内能不变 D 物体对外做功 同时物体吸热 物体的内能不变 解析 对物体做功W 0 物体放热Q 0 由 U Q W知 U可以为零 内能可能不变 A 有可能发生 对物体做功W 0 物体吸热Q 0 则 U一定大于零 B不可能发生 物体对 外做功W 0 放热Q 0 则 U一定小于零 C不可能发生 物体对外做功W 0 吸热Q 0 则 U可能为零 D可能发生 答案 BC 2 双选 关于物体的内能 下列说法中正确的是 A 外界对物体做功 物体的内能不一定增加 B 不通过做功的过程 内能也可以从一个物体传递到另一个物体 C 不发生热传递 物体内能总保持不变 D 外力对物体做1 J的功 物体就一定增加1 J的内能 解析 物体的内能改变的物理过程有两种 一个是做功 另一个是热传递 可以利用其中 的一种过程来改变物体的内能 也可以通过两种过程共同来改变物体的内能 答案 AB 3 双选 下列说法中正确的是 A 气体的温度升高时 并非所有分子的速率都增大 B 盛有气体的容器做减速运动时 容器中气体的内能随之减小 C 理想气体在等容变化过程中 气体对外不做功 气体的内能不变 D 一定质量的理想气体经等温压缩后 其压强一定增大 解析 气体的温度升高 分子热运动的平均速率增大 并非所有分子的速率都增大 故A正 确 气体的内能为所有分子的平均动能和势能之和 与机械运动无关 故B错 由热力学第 一定律 U W Q 当W 0时不能确定 U 0 故C错 一定质量的理想气体经等温压缩后 由玻意耳定律知 气体压强一定增大 故D正确 答案 AD 知识点二 能量转化与守恒定律 4 汽车关闭发动机后 沿斜面匀速下滑的过程中 A 汽车的机械能守恒 B 汽车的动能和势能相互转化 C 汽车的机械能转化成内能 汽车的总能量减少 D 汽车的机械能逐渐转化为内能 汽车的总能量守恒 解析 汽车能匀速下滑 一定受阻力作用 克服阻力做功 机械能转化为内能 一部分内 能散发出去 汽车的总能量减少 答案 C 5 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 解析 物体沿斜面上滑过程中 有摩擦力对物体做负功 所以物体的机械能减少 由能的 转化和守恒定律知 内能应增加 能的总量不变 答案 BD 6 双选 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 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 答案 BD 7 如图3 2 3 7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3 2 3 7 A 从外界吸热 B 内能增大 C 向外界放热 D 内能减小 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 U W Q 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 U 0 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 答案 C 8 双选 如图3 2 3 8所示 用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分 先把活塞锁住 将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分 然后提起销子 使 活塞可以无摩擦地滑动 当活塞平衡时 图3 2 3 8 A 氢气的温度不变 B 氢气的压强增加 C 氢气的体积增大 D 氧气的温度升高 解析 理想气体氢气和氧气的质量虽然相同 但由于氢气的摩尔质量小 故氢气物质的量 多 又体积和温度相同 由压强的微观解释可知氢气产生的压强大 当拔掉销子后 会推 动活塞向氧气一方移动 这时氢气对外做功 又无热传递 由 U W Q可知 氢气内能减 少 温度降低 对氧气而言 体积减小 外界对它做功 由热力学第一定律 U W Q 无 热传递的情况下 氧气内能增加 温度升高 答案 CD 9 如图3 2 3 9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 以下说法不正确的是 图3 2 3 9 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 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 要保持内能不变 一定要吸收热量 故答案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 故选项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 选项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 故选项D正确 答案 A 10 如图3 2 3 10所示的两端开口的 U 形管中 盛有同种液体 并用阀门K将液体隔成左 右两部分 左边液面比右边液面高 现打开阀门K 从打开阀门的两边液面第一次平齐的 过程中 液体向外放热为Q 内能变化量为 U 动能变化量为 Ek 大气对液体做功为W1 重力做功为W2 液体克服阻力做功为W3 由功能关系可得 图3 2 3 10 W1 0 W2 W3 Ek W2 W3 Q U W3 Q U 其中 正确的是 A B C D 解析 由动能定理可知W2 W3 W1 Ek 其中W1 p V左 p V右 0 可知 正 确 由热力学第一定律 U W Q得 U W3 Q 可知 正确 错误 综合以上分析可知 B正确 答案 B 11 一定量的气体从外界吸热了2 6 105 J的热量 内能增加了4 2 105 J 是气体对外界做 了功 还是外界对气体做了功 做了多少功 如果气体吸收的热量仍为2 6 105 J不变 但是内能只增加了1 6 105 J 这一过程做功情况怎样 解析 由题意知Q 2 6 105 J U 4 2 105 J 根据 U Q W 代入可得W 1 6 105 J W为正值 外界对气体做功 做功为1 6 105 J 同理由题意可知Q 2 6 105 J U 1 6 105 J 利用热力学第一定律得W 1 0 105 J 这说明气体对外界做功 气体体积变大 做功为1 0 105 J 答案 外界对气体做功 做功为1 6 105 J 气体对外界做功 做功为1 0 105 J 12 一铁球从高H处由静止落到地面上 回弹速率是落地速率的一半 设撞击所转化的内能全 部使铁球温度升高 则铁球的温度升高多少 设铁的比热容为c 各物理量取国际制单位 解析 设落到地面时的速率为v 由v2 2gH得落地时v 2gH