高中物理第十章热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律课时作业含解析新人教版选修3-3

热力学第一定律能量守恒定律

时间：45分钟

一、单项选择题

1.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800J,同时气体向

外界放热200J,缸内气体的（A）

A.温度升高,内能增加600J

B.温度升高,内能减少200J

C.温度降低,内能增加600J

D.温度降低，内能减少200

解析：由题意知4800J,户一200J,由热力学第一定律，得A£7=W+g600J,可

见内能增加600J.因气体的内能仅是温度的函数，内能增加，则温度升高，故A项正确.

2.对于一定质量的物体（或系统），有（C）

A.吸热物体的温度一定会升高

B.只要气体的体枳、温度变化，则气体的内能一定改变

C.外界对系统做功，系统内能可能不变

D.物体温度不变，则其内能一定也不变

解析：物体的内能是否改变在于系统吸热和做功的总和，所以A、D两项错误：物体的体

积和温度改变，不能确定其内能是否改变，故B项错误，C项正确.

3.在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块.对比过程，下列说法中正确的是

（A）

A.摩擦力（子弹与木块间）对木块做的功等于木块动能的增加量

B.摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能

C.子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能

I）.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和

解析：对木块由动能定理可判断出A项正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转

化为木块、子弹的内能和木块为动能，故B、C、D三项错误，故选A项.

4.如图，一定质量的理想气体，由状态a经过他过程到达状态力或者经过ac过程到达

状态c.设气体在状态方和状态c的温度分别为。和T,；在过程团和ac中吸收的热量分别为

心和Q“.则（C）

P

2Po........f

Po•万L•~1b

OVo~~2VoV

A.T>Tt,Qa>QMB.T〉TC,QKQZ'

C.。=北,Q&Q*I）.A=北,QKQ*、

解析：本题考查理想气体的图象问题，意在考查考生的推理能力，难度中等偏易.根据

理想气体状态方程有：『=吃「=」7",所以有在劭过程中，吸收的热量服

/.Tlb1c

=AZ/+W；在ac过程中，吸收的热量所以QQQ.”所以C项正确，A、B、D项错

误.

5.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斗,，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）

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.

二、多项选择题

6.如图所示，绝热汽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（CD）

固定栓绝热汽缸

导热隔板

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li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

1）.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错：因为汽缸是绝热的,

所以汽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氨气一定吸收了来自氧气的热量，C正确：达到平衡的过程中，氢气

对氧气做功，氧气内能增加：热量从氧气传递到笈气，氧气内能又减小，D正确.

7.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，z内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中（BD）

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

解析,：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由A〃=#'+0知内能不

变，故选项A错误、选项B正确.稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度布■关，气体的

内能不变，温度也不变，由和匕＜14知川》/儿，即气体压强变小，故选项C错误、选

项D正确.

8.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（CD）

A.布朗运动就是液体分子的热运动

B.用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0X101，同时空气的内能增加1.5X101，

则空气从外界吸热0.5X105J

C.第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律

D.一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小，则压强越大

解析：布朗运动是小颗粒的运动，只是间接反映了液体分子的无规则运动，故选项A是

错误的.由热力学第一定律△。三可知，空气向外界散热0.5X10、J的热量，故选项B

是错误的.第一类永动机违背了能量守恒定律，故选项C是正确的.一定质量的气体，在保

持温度不变的条件下.体积越小，气体分子与容器壁碰撞的次数越多,故珠弼越大.因此选

项D是正确的.

三、非选择题

9.(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夕和体积1/关系的是R.

(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24kJ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5kJ的热量.在

上述两个过程中，空气的内能共减小$kj,空气四(选填“吸收”或“放出”)的总热量为

29kJ.

解析：(1)根据玻意耳定律3，=。，故选项B正确.

(2)将空气压缩装入气瓶的过程中，温度不变，所以内能不变，潜水员背着气瓶潜入海底

的过程中，放出5kJ的热量，则A£三一5kJ.故两过程减小的空气内能为5kJ,在这两个

过程中，由热力学第一定律得\U=W+Q,gA〃一/=(-5—24)kJ=-29kJ,“一”说

明放出热量.

10.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

打气简

活塞

喷雾阀门

年之兰兰三兰与单向阀

(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.

解析：(1)设气体初态压强为〃，体积为匕：末态压强为伤，体积为V2t由玻意耳定律

6V\=piVi

代入数据得°=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.

答案：(1)2.5atm见解析(2)吸热见解析

11.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”的一声气体迅速膨张，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花.设当地温

度为力=27°C,大气压为饱，已知密闭容器打开前的气体压强达到4a.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