2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律 课时作业12 功和内能 热和内能 热力学第一定律、能量守恒定律（含解析）新人教版选修3-3

课时作业(十二)1关于物体的内能，下列说法正确的是()a不通过做功的过程，机械能也能转化为内能b不通过做功的过程，内能也可从一个物体传递给另一个物体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的内能解析做功和热传递都可改变物体的内能，做功的过程是能的转化过程，热传递是能的转移，b项正确答案b2关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有()a热水的内能比冷水的内能多b温度高的物体其热量必定多，内能必定大c在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等d热量是热传递过程中内能转移量的量度解析物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不只由温度决定，故选项a、b都不对在自发的热传递过程中，热量是由高温物体传给低温物体，而内能大的物体不一定温度高，在热传递过程中完全有可能内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项c是错误的关于热量的论述，选项d是正确的答案d3一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 j的功，气体的内能减少了1.2105 j，则下列各式中正确的是()aw8104 j，u1.2105 j，q4104 jbw8104 j，u1.2105 j，q2105 jcw8104 j，u1.2105 j，q2104 jdw8104 j，u1.2105 j，q4104 j解析由符号法则可知，外界对气体做功w取正，气体内能减少，u为负值，代入热力学第一定律表达式得q2105 j故选b项答案b4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w0，物体放热q0，由uqw知，u可以为零，内能可能不变，温度不变，a项有可能发生；对物体做功w0，物体吸热q0，则u一定大于零，温度升高，b项不可能发生；物体对外做功w0，放热q0，则u一定小于零，c项不可能发生；物体对外做功w0，吸热q0，则u可能为零，d项可能发生答案bc5.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形良好导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，外界温度不变，则在此过程中()a气体对外做功，内能不变b气体对外做功，内能一定减少c气体放出热量，内能一定减少d气体从外界吸热，内能一定增加解析由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，外界温度不变，使气体温度也不变，则内能不变细沙减少时，气体膨胀对外做功，由uqw知，气体从外界吸热答案a6.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vt图所示设气体在状态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()apbpc，qabqacbpbpc，qabqaccpbpc，qabqac dpbpc，qabqac解析vt图线的斜率越大，压强p越小，故pbpc.由热力学第一定律，有quw，因tbtc，所以uabuac，而wabwac，故qabqac.综上可知c项正确答案c7.一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的pv图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是()a由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变b由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变cc状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大db状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等解析由a到b的过程是等温过程，所以内能不发生变化，气体体积减小，所以外界对气体做功，放出热量；由b到c的过程中，是等压变化，体积增大，温度升高，内能增加，而体积增大，所以气体对外界做功，应该吸收热量，虽然压强不变，但是气体分子热运动变得剧烈，碰撞次数改变答案ad8.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞现对活塞施以一竖直向下的压力f，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()a温度升高，压强增大，内能减少b温度降低，压强增大，内能减少c温度升高，压强增大，内能增加d温度降低，压强减小，内能增加解析向下压缩活塞，对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故选项c正确答案c9如下图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板(质量不计)固定，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡下列说法中正确的是()a初始时氢气分子的平均动能大于氧分子的平均动能b系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小c松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气d松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析初始时，两室气体的温度相同，故分子平均动能相等，a项错；因为气缸是绝热的，所以气缸内气体的总的内能守恒，由于隔板导热，重新平衡后两种气体温度仍相同，即气体内能仍相等，所以每种气体内能均不变，b项错；氢气通过隔热板对氧气做功，而内能不变，由热力学第一定律可知氢气一定吸收了来自氧气的热量，c项正确；达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，氧气内能增加；热量从氧气传递到氢气，氧气内能又减小，d项正确答案cd10.如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为e，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是()aemgh bemghcemgh d以上三种情况均有可能解析气体甲体积减小，外界对它做正功等于mgh和乙气体分子对活塞的力做功w乙之和，则emghw乙答案b11一定量的气体从外界吸收了2.6105 j的热量，内能增加了4.2105 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2.6105 j不变，但是内能只增加了1.6105 j，这一过程做功情况怎样？解析由题意知q2.6105 j，u4.2105 j，根据uqw，代入可得w1.6105 j，w为正值，外界对气体做功，做功为1.6105 j.同理由题意可知q2.6105 j，u1.6105 j，利用热力学第一定律得w1.0105 j，这说明气体对外界做功，做功为1.0105 j.答案外界对气体做功，做功为1.6105 j气体对外界做功，做功为1.0105 j12(1)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动下列说法正确的是()a转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量b转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身c转动的叶片不断搅动热水，水温升高d叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量(2)如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气体吸收热量q后，体积由v1增大为v2.则在此过程中，气体分子平均动能_(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了_解析(1)形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故a、b、c项错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故d项对(2)加热后，气体温度升高，平均动能增大uqwqp0s0dqp0(v2v1)答案(1)d(2)增大qp0(v2v1)13.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，“砰”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t127 ，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)将容器内的气体看作理想气体，求容器内