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后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

限时：45分钟总分：100分

一、单项选择题（每小题7分，共49分）

1.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，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减

小（C）

A.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.

2.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（A）

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：缓慢放水过程中，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，气体内能只与温度

有关，温度不变，内能不变，选项D错；由知bU=0,眼0,故00,气体从外

界吸热，选项A正确.

3.如图所示，有一导热性良好的汽缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，汽

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，现缓慢推倒汽缸，在此过程中（A）

A.气体吸收热量，内能不变

B.汽缸内分子的平均动能增大

C.单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多

D.汽缸内分子撞击汽缸壁的平均作用力增大

解析：由题图可知，推倒汽缸过程中缸内气体压强变小，体积增大，该过程气体对外做

功，由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.

4.带有活塞的汽缸内封闭•定量的理想气体.气体开始处于状态然后经过过程ab

到达状态）或经过过程ac到达状态。，c状态温度相同，如『一7图所示.设气体在状

态〃和状态c的压强分别为外和4,在过程仍和ac中吸收的热量分别为圆和Q©则（C）

T

A.Q">Q”B.p>pcQw〈Q“

C.D•夕AV/Z?,Q,%V

解析：P-T图线的斜率越大，压强夕越小，故.由热力学第一定律有：0=A，『一肌

因T»=E,所以A%=A公，而对外做功瞅>加，取QQQ”.综上可知C项正确.

5.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5X10'J,气体对外界做功

1.0X10'J,则该理想气体的（D）

A.温度降低，密度增大B.温度降低，密度减小

C.温度升高，密度增大D.温度升高，密度减小

解析：由A〃'=#'+。可得理想气体内能变化：A^-1.0X10'j+2.5X10lJ=1.5X10'

J>0,故温度升高，A、B两项为错.因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由

0=轲知密度变小，故C项错误，D项正确.

6.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,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，

液体向外放热为0，内能变化量为△〃，动能变化量为A瓦：大气对液体做功为加，重力做

功为因液体克服阻力做功为他由功能关系可得：

①M=0②唯一做=△段③胜一风=Q=>U

④隔+gAV

其中正确的是（B）

A.①®@B.①②®

C.②③D.①③

解析：由动能定理可知限一龄+用=&£,其中界=p・AVK-P-A%;=0,可知①、

②正确.由热力学第一定律八r=人0得△—牌+0,可知④正确、③错误.综合以上分析

可知B正确.

7.如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量活塞，活塞的上部封闭着气体，

下部为真空，活塞与器壁间的摩擦忽略不计.置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部，

另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为反（弹簧处在自然长

度时的弹性势能为零）.现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞

静止，气体达到平衡状态.经过此过程（D）

A.笈全部转换为气体的内能

内能仍相等，所以每种气体内能均不变，B错；氢气通过隔热板对氯气做功，IHJ内能不变，

由热力学第一定律可知氢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；热量从氧气传递到氢气，氧气内能又减小，D正确.

9.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、〃两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,

〃内为真空.抽开隔板K后，a内气体进入仇最终达到平衡状态.在此过程中（BD）

oK

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〃内为真空，抽开隔板KB,a内气体对外界不做功，由知内能不

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

内能不变，温度也不变，由。匕=.及和匕〈七知o〉。，即气体压强变小，故选项C错误、

选项D正确.

10.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2.0X10」，同时空气的内能增加1.5X101,

则空气从外界吸热0.5X10"J

C.第•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△QW+。可知，空气向外界散出0.5X105J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，体枳越小，气体分子与容器壁碰撞的次数越多，故压强越大，因

此选项D是正确的.

三、非选择题（共24分）

11.（12分）一定量的气体从外界吸收了2.6X10,J的热量,内能增加了4.2X10"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

2.6X105j不变，但是内能只增加了L6XIO,J,这一过程做切情况怎样？

答案：外界对气体做功，做功为1.6X105J

气体对外界做功，做功为1.OX10sJ

解析:由题意知＜2=2.6X101，AC』4.2X10'J,根据A£，三什队代入可得—1.6X10,

J,7为正值,外界对气体做功，做功为L6X10'j.

同理由题意可知。'=2.6X10,J,blf=1.6X105J,利用热力学第一定律得/=

-1.0X105J,这说明气体对外界做功(气体体积变大)，做功为1.OXI。'J.

12.(12分)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.室温时气体的体积匕=66mL,将气缸竖宜放置于冰水混合物中，稳定

后封闭气体的体积%=60mL.不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压。=

1.0X10$Pa,阿伏加德罗常数微=6.0X1023mo「.(取T=t+273K)

-冰.

-

-.

-水

-

-.

-混.

-

-合.

-

-

物.

-

-

-一

(1)求室温是多少：

(2)若已知该气体在1.0X10$Pa、0C时的摩尔体积为22.4L/mol,求气缸内气体分

子数目此(计算结果保留两位有效数字)

(3)若已知该气体内能〃与温度