2020高中物理刷题首选卷第十章课时3热力学第一定律能量守恒定律(对点练巩固练)(含解析)新人教版选修3_2

1、课时3热力学第一定律能量守恒定律对点训练知识点一热力学第一定律1. （多选）如图所示，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（）A. 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 b内为真空，a中气体进入b中是为自由扩散过程，对外界不做功，而容器是绝热的，所以气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知气体内能不变，故A错误，B正确。气体内能不变，稀薄气体分子势能不计，则其分子动能不变，气体温度不变；根据4V=C知，气体

2、体积增大，压强减小，故C错误，D正确。Q各个物理量的正、负，下2在热力学第一定律的表达式 U= VW Q中关于 U W列说法中正确的是（）A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时 U为正B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时 U为负C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时 U为正D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时 U为负答案 C解析 外界对物体做功时 W为正，反之为负；吸热时 Q为正，反之为负；内能增加时 U为正，反之为负，故 C正确。3. （多选）如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒 形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止

3、状态，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，则在此过程中（）A. 气体对外做功，气体温度可能不变B. 气体对外做功，内能一定减少C. 气体压强减小，内能可能不变D. 气体从外界吸热，内能一定增加答案 AC解析 由于汽缸导热，则可与外界进行热交换， 细沙减少时，气体膨胀对外做功，压强减小，可能与外界进行热交换吸热使内能不变，故A C正确，B、D错误。4. (多选)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程gB,等容过程 4 C,等温过程CtA又回到了状态 代则()A. At B过程气体降温B. Bt C过程气体吸热C. Ct a过程气体放热D.

4、 全部过程气体做功为零答案 ABC解析 At B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，A正确；B-C过程气体等容升压，由pV= C可知，气体温度升高，其对应内能增加,因做功 W 0,故该过程必定从外界吸热，即B正确；CtA过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，C正确；AtB过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积。 B-C过程气体不做功。CtA过程外界对气体做功， 其数值 等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积， D错误。/)/( x I (/ I旬4二二典C i-5. 一定

5、质量的理想气体从状态 A变化到状态B再变化到状态 C,其状态变化过程的 p-V 图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 C。(1) 求该气体在状态 B C时的温度；(2) 该气体从状态 A到状态C的过程中是吸热还是放热？ 传递的热量是多少？答案 73 C 27 C (2)吸收热量 200 J解析(1)气体从状态A到状态B做等容变化，由查理定 律有存学解得TB= 200 K，即壮一 73 C；气体从状态B到状态C做等压变化，由盖吕萨克定律有 V = V，解得Tc= 300 K，即tc= 27 C。(2)因为状态A和状态C温度相等，且理想气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的

6、标志，所以在这个过程中 U 0,由热力学第一定律 U= Q+ W得Q= W 在整个过程中，气体在 B到C过程对外做功，故 W= psAV= 200 J。即Q= W= 200 J ,是正值，所以气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸收的热量Q= 200 J。6如图所示，一个质量为 20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热 活塞的质量为5 kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm ,现在在活塞上方加一个质量为 15 kg的物体。待稳定后，被封闭气 2中气体的内能变化了多少？（g取10 m/s，不考虑摩擦力）答案增加了 32 J解析 由热力学第一定律及能量守恒得：汽缸、活塞绝热Q= 0，大气、活塞和

7、物体的重力对气体做功，等于气体内能的增加量， 即 U= WF（M n）gh= 12 J + （15 + 5） x 10X （0 . 5 0. 4） J = 32 J。知识点二能量守恒定律7.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中（）A. 汽车的机械能守恒B. 汽车的动能和势能相互转化C. 机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小D. 机械能逐渐转化为内能，总能量不变答案 D解析汽车在关闭发动机时能匀速运动，说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，有部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，故D正确。&重10 N的物体从一个高 3 m、长5 m的斜面上滑下，已知物体与斜

8、面之间的动摩擦因数是0. 25,在物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是（）A. 10 J B . 20 J C . 30 J D . 40 J答案 A解析根据功能关系，滑动摩擦力在相对位移上的功等于内能的转化： U=4mgcos 0 L= 0 . 25 x 10 x 5X 5 J = 10 J。9 .（多选）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答案 AD解析第一类永动机是不消耗

9、任何能量却能源源不断地对外做功的机器，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正确，B、C错误。10 .如图所示的容器中， A B管中各有一个可自由移动的轻活塞，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（ ）A. 大气压对水做功，水的内能增加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，水的内能增加答案 D解析 打开阀门K由于水的重力作用， A中的水逐渐流向B中，运动一

10、段时间后达到 平衡状态，A和B中的水面静止在同一高度上。A中水面下降hA, B中水面上升hB。相当于A管中ShA体积的水移到 B管，且SAhA= SBhB,这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力 势能减少，大气压力做功情况是大气压对A管中的水做正功，对 B管中的水做负功，所以，大气压力对水做的总功为 PoSAhA PoSBhB，因为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，只有水的重力做功，由能量守恒知重力势能转化为内 能，故D正确。11. 一定质量的理想气体，在经过等压膨胀，等容降温，等压压缩、等容升温四个过程 后回到初始状态，它是吸热还是放热？

11、答案气体经历四个过程要吸收热量。p- V图象表示如图:解析因为该题涉及的气体过程比较多，所以可以将各气体过程用W= piA V; B C 过Ce D过程中，为等AeB过程中，为等压膨胀，压强不变，体积增大，气体对外做功, 程中，等容降温，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功；压压缩，压强不变，体积减小，外界对气体做功，W= P2A V; DeA过程中，等容升温，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功；因为Ae B过程与Ce D过程比较，pip2,所以即气体对外做的功比较多，总功为负值，结合气体回到初状态上的温度相同，则气体的内能不变， 根据热力学第一定律可以知道气体要吸收热量。1

12、2. 如图所示，一个小铁块沿半径为R= 0. 2 m的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/s，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收,已知铁的比热容 c= 0. 64X 103 J/（kgC ）,重力加速度g取10 m/s2。求铁块升高的温度。答案 0. 94X 10 一3C解析铁块滑到底部产生的内能0. 94X 10 _3C。1 2 E= mgF-m2= 1. 5mJ，升咼温度 t Ex 40%mc提升训练一、选择题1.（多选）一定质量的理想气体由状态 A变化到状态B,气体的压 强随热力学温度变化如图所示，则此过程（）A. 气体的密度增大B. 外界对气

13、体做功C. 气体从外界吸收了热量D. 气体分子的平均动能增大答案 AB解析 由图线可知，在从 A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积变小，VB0,由热力学第一定律 U= 3 W可知：QQ答案 A解析 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状态，根据热力学第一定律可知 A正确。5.（多选）一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所 示的p-V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，下列说法中正确的是（）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

14、状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加C. c状态与a状态相比，c状态分子间平均距离较大，分子平均动能较大D. b状态与a状态相比，b状态分子间平均距离较小，分子平均动能较小答案 AB解析 由a状态至b状态的过程中，气体温度不变，所以内能不变，同时体积减小，外界对气体做功，W0,由热力学第一定律知气体向外放出热量； b状态与a状态相比，气体 分子平均动能相同，分子间平均距离较小，A正确，D错误。由b状态至c状态过程中，气体压强不变，体积增大，气体对外界做功，W0,同时温度升高，内能增大，由热力学第一定律知气体必从外界吸收热量，B正确。由c状态至a状态过程中，体积不变，压强减小，温度降低，内

15、能减小，c状态与a状态相比，其分子间平均距离相同，分子平均动能较大， C错误。6. （多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（）A. 相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同B. 定量0 C的水结成0 C的冰，内能一定减少C. 一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少D. 定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少答案 BC解析内能的改变不仅仅决定于温度的变化， 还与物体的比热、质量、体积等因素有关, 由于两物体比热可能不同，内能增量可能不同，A错误；一定量0 C的水结成0 C的冰,要放出热量，内能一定减少， B正确；在无热传递的情况下，气体膨胀对外做功，内能

16、一定减少。气体体积不变，即意味着气体不对外界做功，外界也不对气体做功，吸收热量，内能定会增加，故C正确，D错误。活塞在大气压的作用下7. （多选）如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的理 想气体（不考虑气体分子势能），汽缸和活塞均具有良好的绝热性 能。将一个热敏电阻置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连 接，汽缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一一 沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙桶底部钻一小洞， 细沙缓缓漏出。则下列说法正确的是（）A. 外界对气体做功，气体的内能增大B. 气体对外界做功，气体的内能减小C. 气体的压强增大，体积减小D. 欧姆表的指针逐渐向右偏转答案

17、 ACD解析 在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力减小, 向上运动，气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，欧姆表示数减小，指针右偏，故A、C D正确，B错误。&如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸 E,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室中气体内能的变化量为 不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（）A. E= mghB. E mghC. E mghD. 以上三种情况均有可能答案 B解

18、析 甲气室中气体体积减小， 外界对它做正功，其中包括mgh和乙气室中气体分子对 活塞的力做的功 W乙，且为正功， E= mgh W乙，故B正确。二、非选择题 9试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太 清楚，但是你起码能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量。(1) 在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。(2) 你用力蹬自行车上一个斜坡。(3) 植物的光合作用。(4) 用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰。(5) 用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。答案 (1) 机械能转化为内能(2) 化

19、学能转化为机械能和内能(3) 太阳能转化为化学能(4) 太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能(5) 化学能转化为电能，然后电能转化为机械能解析 (1) 发动机熄火之后，速度减小，即机械能减小，速度减小的原因是汽车受到摩 擦阻力的作用，此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转化为内能。(2) 你用力蹬自行车上斜坡时，你感觉到疲劳即消耗体能，你的化学能减小，此过程中 你的高度升高，自行车将受到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能。所以，此过 程是：化学能转化为机械能和内能。(3) 植物的光合作用是：太阳能转化为化学能。(4) 用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔

20、驰，此过程是：太阳能转化为电能， 然后电能再转化为机械能和内能。(5) 用柴油带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处，此过程是：化 学能转化为电能，然后电能转化为机械能。10在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ 的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了 5 kJ 的 热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 kJ ，空气 ( 选填“吸收”或“放出” )的总热量为 kJ 。答案 5 放出 29解析 将空气压入气瓶的过程中，因为温度不变，所以内能不变、外界做24 kJ的功，气体放出24 kJ的热量，在潜水员下潜过

21、程中，瓶中空气质量不变、体积不变，放出5 kJ的热量，所以内能减少 5 kJ，在这两个过程中，空气共放出 24 kJ + 5 kJ = 29 kJ的热量。11. 一定质量的实际气体从外界吸收了4. 2X 105 J的热量，同时气体对外做了6X 105J的功，问：(1) 物体的内能增加还是减少？变化量是多少？(2) 分子势能是增加还是减少？(3) 分子的平均动能是增加还是减少？答案 减少1 . 8X 105 J(2)增加(3)减少5解析 (1)气体从外界吸热为：Q= 4. 2X 10 J已知气体对外做功：W= 6X 105 J由热力学第一定律： U VW Q有： U= WW Q= ( 6X 10 ) J + (4 . 2X 10 ) J=1. 8X 105 J。 U为负，说明气体的内能减少了，减少1. 8X 105 J。(2) 因为气体