高中物理-热力学第一定律能量守恒定律练习

1、高中物理-热力学第一定律 能量守恒定律练习基础夯实一、选择题（14题为单选题，5题为多选题）1.第一类永动机是不可能制成的，这是因为（C ）A.不符合机械能守恒定律B.做功产生的热量不符合热功当量C.违背了热力学第一定律D.找不到合适的材料和合理的设计方案解析：第一类永动机违背了热力学第一定律，所以是不可能制成的。故选项 C正确。2 .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（B ）B.升高A.降低C.不变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。3 . 一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了

2、8X104J的功，气体的内能减少了1.2X105J,则下列各式中正确的是 （B ）A. WW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= 4X104JB. WW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= -2X105JC. VW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= 2X105JD. WW= 8X10 4J, A U= -1.2 X10 5J, Q= -4X104J解析：因为外界对气体做功， W取正值，即此8X104J,内能减少，AU取负值，即AU =1.2 X105J,根据 A U= Q+ W 可得 Q= AU- VW= 1.2 X105J 8X104J

3、 = 2X105J, B 正确。4.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，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒一;在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小（C ）CA.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小解析：金属筒缓慢下降过程中，外界对筒内气体做功，而筒与水有热交换、水温恒定， 所以筒内空气要向外界放热，温度保持不变，从而内能不变。5.（江苏宿迁市高二下学期期末 ）如图所示，一定质量的理想气体由 a状态变 产化到b状态，下列说法正确的有（BD ）A.外界对气体做功C.气体向外界放热B.气体对外界做功D.气体从外界吸热解析：由图可看出从a到

4、b气体体积增大温度升高， 内能增大，气体对外界做功，气体 从外界吸收热量，故选 BD二、非选择题6 .（江苏省盐城市高二下学期期末）一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了 340J的热量，并对外做功120J。若该气体由状态 a沿adc变化到状态c时，对外彳功40J,则这一过程中气体吸收（填“吸收”或“放出”）260J热量。解析：对该理想气体由状态 a沿abc变化到状态c,由热力学第一定律可得：A U= Q+W= 340- 120=220J,即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220J;若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J,此过程理想气体的内能增加还是220

5、J,所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得：A U= Q+ W彳导Q= AU- W= 220+ 40=260J。7 .喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体 ）。加水口空气打气筒活寒（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变 化的原因。（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放 热？简要说明理由。答案：（1）2.5atm（2）吸热解析：（1）设气体初态压强为 pi,体积为V1；末态压强为p2,体积为V

6、2,由玻意耳定律 PiVl = p2V2代入数据得P2 = 2.5atm微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。（2）吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热。能力提升方6一、选择题（1、2题为单选题，3题为多选题）1 .（海南省海南中学高二下学期期中）如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在 状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别 为Qb和Qc。则（C ）A. Tb>，Qb>QcB.不>工，QbvQcC. Tb=T=, Qb>QcD

7、.陪工，QbQc,、-pV -一解析：根据热力学定律 与=C,可知b、c状态的温度相等，又因为ab过程中，体积变大，气体对外做功，所以吸收的热量比ac过程的多，故 C项正确。综上所述，本题正确答案为Co2.如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用（即分子势能视为零），忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中（A ）A.气体吸收热量，内能不变B.气缸内分子的平均动能增大C.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多D.气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大解析：由题图可知，该过程气体对外做功，由

8、于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量。内能不变。A正确。3.导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞 下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞， 细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则 （BC ）A.气体压强增大，内能可能不变B.外界对气体做功，气体温度降低C.气体体积减小，压强增大，内能一定减小D.外界对气体做功，气体内能一定增加解析：由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、大气压力不变，则 气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，则气体内能减少，由AU= VW

9、 Q知C<0,即向外放热。二、非选择题4.（苏州市高二下学期期末）(1)下列说法中正确的是 BCA.两个系统相互接触发生热传递，当内能相等时达到热平衡B.两分子之间距离为 0分子处于平衡位置时，分子势能最小C.液面上部的蒸汽达到饱和时，仍有液体分子从液面飞出D.单晶体中的原子都是按照一定的规则周期性排列的，原子在晶格上静止不动到B,气体内能增加(填“增加”、(2) 一定质量的理想气体从状态A经过图示中的R C D状态回到状态 A,则由A变化“减少”或“不变”)；由D到A的过程中，气体放出(填“吸收”或“放出”)热量。在(2)中若气体状态C的体积 VC=44.8L ,状态D的体积VD= 2

10、2.4L ,状态D的温度to=0C。求气体在状态C的温度。若状态D时的压强为1个标准大气压，则状态D时气体分子间的平均距离是多少?(结果保留一位有效数字)答案：(3)546K 3X10 9m解析：(3)因为C到D的过程是一个等压变化,VC因此V =TcVDtD+273带入数据得Tc= 546K(或273c也对)因为D状态是标准状态，1mol理想气体的体积是 22.4升，因此每一个气体分子占据._ _ . , , . _ 一3的空间为 £= G*dn23 m3=d3,解之得 d = 3xi0-9niNA6 A |05 .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

11、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ti = 27C,大气压为p。，已知密闭容器打开前的气体压强达到 4P°。试分析：(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ ,并向外释放了 20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？答案：(1)927 C (2)减少 35kJ解析：(1)根据查理定律：p1=p2Ti T2pi=po, Ti = 300K, p2=4p。解得：T

12、2= 1200K,则 t2=927C。(2)由热力学第一定律 AU Q+ W得 A U= 20kJ -15kJ =- 35kJ ,故内能减少 35kJ。6 .(江苏徐州市高二下学期期末)某同学估测室温的装置如图所示，用绝热的活塞封闭一定质量的理想气体，气缸导热性能良好。室温时气焉； 冰，体的体积Vi = 66mL,将气缸竖直放置于冰水混合物中，稳定后封闭气体壶的体积V2=60mL不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压p0= 1.0X105Pa,阿伏加德罗常数 = 6.0 xi0 23mo|T。(取T= t + 273K)三三三工三三三；三三(1)求室温是多少；(2)若已知该气体在 1.0X105Pa、0C时的摩尔体积为 22.4L/mol ,求气缸内气体分子数目N;(计算结果保留两位有效数字)(3)若已知该气体内能 U与温度T满足U= 0.03 T(J),则在上述过程中该气体向外释放的热量Q答案:(1)300.3K(或 27.3 C)(2)1.6 X10 21(3)1.419J- V V2解析：(1)由等温变化得，王=王T1 T266 60亍=273解得 = 300.3K 或 t =27.3 C(2) N=济翳23X6X 10解得 Nh 1.6 X 1021(3)根据关系式U= 0.03 T得，初状态