新教材人教版选择性第三章2-3热力学第一定律能量守恒定律作业

第三章热力学定律2热力学第一定律3能量守恒定律基础过关练题组一热力学第一定律的理解和应用1.(2020江苏徐州一中高二下月考)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2.(2020中央民族大学附属中学高二下期末)一定质量的气体在某一过程中,外界对气体做功7.0×104J,气体内能减小1.3×105J,则此过程(深度解析)A.气体从外界吸收热量2.0×105JB.气体向外界释放热量2.0×105JC.气体从外界吸收热量6.0×104JD.气体向外界释放热量6.0×104J3.下列过程不可能发生的是()A.物体吸收热量,对外做功,同时内能增加B.物体吸收热量,对外做功,同时内能减少C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加题组二能量守恒定律的理解和应用4.(2020江苏昆山震川中学高二上月考)下列说法中正确的是()A.某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加B.能量耗散表明,能量的总量并不守恒C.随着科技的发展,能量是可以凭空产生的D.随着科技的发展,第一类永动机是可以制成的5.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ΔE,不计气体重心改变的影响,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.甲气室中气体体积减小,温度不变B.甲气室中气体体积减小,温度降低C.ΔE>mghD.ΔE=mgh题组三热力学第一定律与气体实验定律的综合6.(2021北京昌平高三二模)将一定质量的理想气体缓慢压缩,压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是()A.气体分子的平均动能减小B.气体与外界无热交换C.气体的压强不变D.气体的内能不变7.(2021江苏泰州高三测试)如图所示为内燃机的示意图,其原理结构简化模型就是一个汽缸活塞模型,活塞上部封闭一定质量的理想气体。如果活塞向上运动,关于内部气体(忽略与外界热交换)的说法正确的是()A.体积减小,压强不变,温度升高B.外界对气体做功,内能增大C.体积减小,压强增大,温度不变D.气体对外界做功,内能增大8.(2021山东青岛高二下期中)美丽的氢气球是很多小孩喜欢的玩具,将一个氢气球释放,它就会在空中持续上升,环境的温度会降低,气球体积变大,若氢气球不漏气,氢气球内的气体可视为理想气体,下列说法正确的是()A.气体分子平均间距减小B.气体的压强不会发生变化C.外界将对氢气球内气体做正功D.气体放出的热量小于内能的减少量能力提升练题组一热力学第一定律的理解和应用1.(2020江苏徐州一中高二下月考,)固定的水平放置的汽缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体。假设汽缸壁的导热性能良好,环境的温度保持不变。若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动,如图所示,则在拉动活塞的过程中,关于汽缸内气体,下列说法中正确的是()A.气体对外做功,气体内能不变B.气体对外做功,气体内能减小C.外界对气体做功,气体内能不变D.气体从外界吸热,气体内能减小2.(2019浙江金华三校高二下检测,)如图所示,给旱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(深度解析)A.从外界吸热B.对外界做负功C.分子平均动能减小D.内能增加题组二能量守恒定律的理解和应用3.(2020河南林州一中高二下调研,)如图所示,容器内部有被水平隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸收的热量为Q,气体内能增量为ΔU,则()A.ΔU=QB.ΔU<QC.ΔU>QD.无法比较ΔU与Q4.(2021湖北石首一中高二下月考,)如图所示,水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在汽缸内无摩擦滑动,隔板右侧汽缸内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比()A.左边气体分子单位时间内撞击隔板的次数增加B.左边气体温度升高,右边气体温度降低C.左边气体压强不变D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量题组三热力学第一定律与气体实验定律的综合5.(2020江苏南京中华中学高二下段考,)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体。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,V-T图像如图所示。设气体在状态b和状态c时压强分别为pb和pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则(深度解析)A.pb>pc,Qab>QacB.pb>pc,Qab<QacC.pb<pc,Qab>QacD.pb<pc,Qab<Qac6.(2021山东济南长清一中高二下测试,)如图所示,一个绝热的汽缸竖直放置,内有一个绝热且光滑的活塞,中间有一个固定的导热性良好的隔板,隔板将汽缸分成两部分,分别密封着两部分理想气体A和B。活塞的质量为1kg,横截面积为1cm2,与隔板相距1m。现通过电热丝缓慢加热气体,当A气体吸收热量120J时,活塞上升了1m,此时气体的温度为300K。已知大气压强为1×105Pa,重力加速度为g=10m/s2。(1)加热过程中,若A气体内能增加了ΔE1=50J,求B气体内能增加量ΔE2;(2)现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为400K。求此时添加砂粒的总质量Δm。答案全解全析第三章热力学定律2热力学第一定律3能量守恒定律基础过关练1.D不计分子势能时,气体的内能由温度决定,当温度降低时,内能减小。塑料瓶变扁,内部气体体积减小,外界对它做了功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,它会放出热量,故D正确。2.B由热力学第一定律ΔU=W+Q得到Q=ΔU-W=-1.3×105J-7.0×104J=-2.0×105J,即气体向外界释放2.0×105J的热量,故B正确。方法技巧应用热力学第一定律计算的一般思路(1)明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。(2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量;外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功。(3)根据热力学第一定律ΔU=Q+W列出方程进行求解。(4)注意物理量的正负号及其物理意义。3.C当物体吸收的热量多于对外做的功时,物体的内能就增加,故A可能发生;当物体吸收的热量少于对外做的功时,物体的内能就减少,故B可能发生;外界对物体做功,同时物体吸热,则物体的内能必增加,故C不可能发生;当物体放出的热量少于外界对物体做的功时,物体的内能增加,故D可能发生。4.A根据能量守恒定律,某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,故A正确;能量耗散表明,能量的总量虽然守恒,但其转化和转移具有方向性,故B错误;根据能量守恒定律可知能量是不能创生的,故C错误;第一类永动机违背了能量守恒定律,是不可能制造成功的,故D错误。5.C在绝热过程中,甲气室中气体体积减小,外界对它做正功,内能增加,温度升高,故A、B错误。乙气室中气体体积增加,它对外界做功,内能减少;活塞下落,重力势能减少,设乙气室中气体对活塞的力做功为W乙,由题可知W乙为正值,由能量守恒定律可以得出ΔE=mgh+W乙,故C正确,D错误。6.D因为气体的温度保持不变,所以气体分子的平均动能不变,理想气体分子间距离非常大,分子势能忽略不计,所以气体的内能不变,故A错误,D正确;气体被压缩,外界对气体做功,但气体内能不变,根据热力学第一定律可知,气体对外放热,故B错误;根据玻意耳定律,由于气体的体积减小,所以气体的压强增大,故C错误。7.B活塞向上运动,封闭气体的体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知W+Q=ΔU,由题意知Q=0,所以气体内能增大,温度升高,根据理想气体状态方程pVT=C,可知气体压强增大,故B8.D气球体积变大,气体的分子数不变,气体分子平均间距增大,故A错误;气球在上升的过程中,环境温度降低,气球体积变大,由理想气体状态方程pVT=C可知气体压强减小,故B错误;气球体积变大,气体对外做功,W<0,故C错误;根据ΔU=W+Q可知,因温度降低则ΔU<0,气体对外做功,W<0,温度降低,则气体放出热量,Q<0,则气体放出的热量小于内能的减少量,故D能力提升练1.A气体体积变大,气体对外做功,又因为汽缸壁的导热性能良好,环境的温度保持不变,则气体做等温变化,内能不变。气体内能不变,又对外做功,由热力学第一定律得气体从外界吸热,故A正确,B、C、D错误。2.A缓慢放水过程中,车胎容积增大,胎内气体压强减小,气体膨胀,对外界做正功,选项B错;胎内气体温度不变,故分子平均动能不变,选项C错;由于不计分子间势能,一定质量的气体的内能只与温度有关,温度不变,内能不变,选项D错;ΔU=W+Q,因为ΔU=0,W<0,故Q>0,气体从外界吸热,选项A正确。方法技巧(1)对于理想气体来说,因不考虑分子势能,故其内能为所有分子动能的总和(即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积)。(2)对于一定质量的理想气体来说,可由其温度是否变化判断其内能是否变化,升温,ΔU为正;降温,ΔU为负;温度不变,ΔU=0。3.B因为A的密度小,B的密度大,两部分气体均匀混合后整体的重心升高,重力势能增加,吸收的热量一部分用来增加气体内能,一部分用来增加系统的重力势能,根据能量守恒定律可知ΔU<Q,故选项B正确。4.A当电热丝通电后,右侧的气体吸收电热丝放出的热量,温度升高,同时绝热膨胀,向左推动隔板,从而对左边气体做功,由题意并根据热力学第一定律可知,左边气体内能增加,温度升高,隔板左侧汽缸的容积变小,气体分子的数密度变大,且气体温度升高,分子的平均动能增大,所以左边气体分子单位时间内撞击隔板的次数增加,故A正确,B、C错误;根据能量守恒定律可知,两边气体内能的总增加量等于电热丝放出的热量,故D错误。5.C根据理想气体状态方程pVT=C,得V=CpT,所以V-T图像中与O点连线的斜率越大,表示压强越小,即pb<pc;经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,温度变化情况相同,所以ΔU相等,又因经过过程ab到达状态b,气体体积增大,对外做功,Wab为负值,而经过过程ac到达状态c,气体体积不变,对外不做功,Wac为零,由热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Qab>Qac,故导