物理 3-3 103热力学第一定律能量守恒定律 3套 有解析

1、10.3热力学第一定律 能量守恒定律练习一1（基础）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不可能发生；物体对外做功W0，放热Q0，则U一定小于零，C不可能发生；物体对外做功W0，吸热Q0，则U可能为零，D可能发生答案：BC2（基础）关于物体的内能，下列说法中正确的是()A外界对物体做

2、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：AB3（中档）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

3、，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UWQ，当W0时不能确定U0，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：AD4（基础）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：C5（基础）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

4、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：BD6（中档）如图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，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是()A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子弹的动能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解析：子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成

5、沙箱和子弹的内能，一部分动能变成沙箱的动能答案：D7（中档）如图所示，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()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.答案：C8（中档）如图所示，用绝

6、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()A氢气的温度不变 B氢气的压强减小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，C，所以氢气产生的压强大，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UWQ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UWQ，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高答案：BCD9（中档）如图所示，

7、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()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

8、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：BCD10（中档）如图所示的两端开口的“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W10W2W3EkW2W3QUW3QU其中，正确的是()A B C D解析：由动能定理可知W2W3W

9、1Ek，其中W1p·V左p·V右0，可知、正确由热力学第一定律UWQ得UW3Q，可知正确、错误综合以上分析可知B正确答案：B11（中档）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Q2.6×105 J，U4.2×105 J，根据UQW，代入可得W1.6×105 J，W为正值，外界对气体做功，做功为1.

10、6×105 J.同理由题意可知Q2.6×105 J，U1.6×105 J，利用热力学第一定律得W1.0×105 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 J12（提高）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v22gH得落地时v则铁球在与地面撞击时损失的动能Emv2m

11、()2mv2m·2gHmgH由能量守恒定律得，损失的动能全部转化为铁球的内能则UEmgHQ由Qcmt得t即铁球温度升高.答案：练习二1（中档）在热力学第一定律的表达式UWQ中关于U、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是()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为负解析：表达式UWQ的意义是系统内能的增量等于外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和，由此可知，正确答案为C.答案：C2（基础）给旱

12、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：本题考查了热力学定律由于车胎内温度保持不变，故分子的平均动能不变，内能不变放水过程中体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体吸热A选项正确答案：A3（中档）一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是()AW8×104 J，U1.2×105 J，Q4×104 JBW8×104 J，U1.2&#

13、215;105 J，Q2×105 JCW8×104 J，U1.2×105 J，Q2×104 JDW8×104 J，U1.2×105 J，Q4×104 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Q2×105 J故选B.答案：B4（中档）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 JB温度升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少200 J

14、解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律UWQ可知，U800 J(200 J)600 J，U为正表示内能增加了600 J，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正确答案：A5（中档）如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()A单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C电流对气体做功，气体对外做功，其内能可能不变D电流对气体做功一定大于气体对外做功解析：由题意知，气体压强不变，活塞上升

15、，体积增大，由恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B、C均错，D项正确由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲量增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲量不变因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A对答案：AD6（中档）行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A物体克服阻力做功B物体的动能转化为其他形式的能量C物体的势能转化为其他形式的能量D物体的机械能转化为其他形式的能量解

16、析：这四个现象中，物体运动过程都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星降落是空气阻力，条形磁铁下落过程受到磁场阻力因而物体都克服阻力做功A选项对四个物体运动过程中，汽车是动能转化为内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为内能或其他形式的能，总之是机械能转化为其他形式的能D选项正确答案：AD7（中档）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，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气体压强可能增大，内能可能不变D气体从外界吸热，内能一

17、定增加解析：由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变答案：A8（基础）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A内能增大，放出热量B内能减小，吸收热量 C内能增大，对外界做功D内能减小，外界对其做功解析：本题考查热力学第一定律，意在考查考生对基本的定律的掌握情况气体的温度降低，则内能减小，而外界对气体做了功，由热力学第一定律知，气体要向外放出热量答案：D9（中档）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

18、，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()AEmghBEmghCEmgh 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，其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙，且为正功，EmghW乙答案：B10（中档）一定量的气体从外界吸收了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？解析：根据热力学第一定律表达式中的符号规则，知Q2.6×105 J，U4.2×105 J.由UWQ，则WUQ4.2&

19、#215;105 J2.6×105 J1.6×105 J.W0，说明是外界对气体做了功答案：外界对气体做了1.6×105 J的功11（中档）如图所示，汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞距缸口的距离h0.2 m，活塞面积S10 cm2，封闭气体的压强p5×104 Pa.现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口在此过程中封闭气体吸收了Q60 J的热量，假设汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能增加了多少？解析：对封闭气体，根据热力学第一定律：UQW代入数据得：U60 J

20、5×104×10×104×0.2 J50 J.答案：50 J12（提高）在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g.求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能U.解析：取1 g水为研究系统，1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有UQ吸(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：Wp(V2V1)1.013×105×(1 6761.043)

21、5;106 J169.7 J.(2)气体吸热：QmL1×2 263.8 J2 263.8 J.(3)根据热力学第一定律：UQW2 263.8 J(169.7) J2 094.1 J.答案：(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J练习三1（基础）至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是()A机械制造的技术没有过关B违反了牛顿运动定律C违反了电荷守恒定律D违反了能量守恒定律解析：第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律。答案：D2（中档）在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A降低 B升高C不变

22、 D无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加。答案：B3（中档）如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小解析：本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能。筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确。答案：A4（基础）关于内能的变化，以

23、下说法正确的是()A物体吸收热量，内能一定增大B物体对外做功，内能一定减少C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变解析：根据热力学第一定律，UWQ，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错、C正确；放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误答案：C5（基础）自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是()A机械能守恒B能量正在消失C只有动能和重力势能的相互转化D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解

24、析：自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能等于克服阻力、摩擦力做的功增加了内能答案：D6（中档）如图所示，某容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽出隔板并加热气体，使两气体混合均匀，设在此过程A、B两部分气体吸热为Q，内能的增量为E，则()AE<Q BEQCE>Q D无法比较答案：A7（中档）如图所示容器中，A，B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定。A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，下面说法正确的是()A大

25、气压力对水做功，水的内能增加B水克服大气压力做功，水的内能减少C大气压力对水不做功，水的内能不变D大气压力对水不做功，水的内能增加解析：由WP·S·hP·V可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降 ，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D对。答案：D8（提高）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(填入选项前的字母，有填错的不得分)(

26、)APb>Pc，Qab>Qac BPb>Pc，Qab<QacCPb<Pc，Qab>Qac DPb<Pc，Qab<Qac答案：C9（中档）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中气泡_(填“吸收”或“放出”)的热量是_J，气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了_J.解析：将气体视为理想气体时，其内能只与温度有关，气泡上升过程中温度不变，U0，对外做功，W0.6 J，由UQW有QUW0.6 J>0，即需从外界吸收0.6 J的热量，气泡到达湖面后，由UQW得，U(0.30.1) J0.2 J.答案：吸收0.60.210（中档）(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是_。(2)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，瓶内空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量。在上述