高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 3 熱力學(xué)第一定律能量守恒定律分層訓(xùn)練 新人教版選修33

3 熱力學(xué)第一定律能量守恒定律A級(jí)抓基礎(chǔ)1在一個(gè)與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時(shí)間房間內(nèi)的溫度將()A降低B升高C不變 D無法確定解析：取房間內(nèi)氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng)，外界消耗電能，對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內(nèi)能增加答案：B2.如圖所示是密閉的氣缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的()A溫度升高，內(nèi)能增加600 JB溫度升高，內(nèi)能減少200 JC溫度降低，內(nèi)能增加600 JD溫度降低，內(nèi)能減少200 J解析：對(duì)一定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，U800 J(200 J)600 J，U為正表示內(nèi)能增加了600 J，對(duì)氣體來說，分子間距較大，分子勢(shì)能為零，內(nèi)能等于所有分子動(dòng)能的和，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確答案：A3在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式UWQ中關(guān)于U、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是()A外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為正B物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù)C物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)U為正D外界對(duì)物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)U為負(fù)解析：外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，反之為負(fù)；吸熱時(shí)Q為正，反之為負(fù)；內(nèi)能增加時(shí)U為正，反之為負(fù)故C正確答案：C4(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，如果體積膨脹，同時(shí)吸收熱量，下列關(guān)于該氣體內(nèi)能變化的說法中正確的是()A如果氣體對(duì)外做的功大于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少B如果氣體對(duì)外做的功小于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少C如果氣體對(duì)外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將不變D如果氣體對(duì)外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能可能改變解析：體積膨脹，則氣體的壓力一定對(duì)外做功W<0，吸收熱量Q>0，所以氣體內(nèi)能的變化要比較二者的大小關(guān)系，由WQU可知A、C正確答案：AC5對(duì)于一個(gè)大氣壓下100 的水變成100 的水蒸氣的過程中，下列說法正確的是()A水的內(nèi)能增加，對(duì)外界做功，一定是吸熱B水的內(nèi)能不變，對(duì)外界做功，從外界吸熱C水的內(nèi)能減少，對(duì)外界不做功，向外界放熱D水的內(nèi)能增加，對(duì)外界做功，向外界放熱解析：水變成水蒸氣的過程是吸熱的過程，又因氣體膨脹對(duì)外界做功，分子間距增大，分子勢(shì)能增加，由此判斷可知A對(duì)答案：A6如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B.此過程中，氣體壓強(qiáng)p1.0105 Pa，吸收的熱量Q7.0102 J，求此過程中氣體內(nèi)能的增量解析：等壓變化，對(duì)外做的功Wp(VBVA)根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW，解得U5.0102 J.答案：5.0102 JB級(jí)提能力7.如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計(jì)氣體分子間的相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小，空氣一定()A從外界吸熱B內(nèi)能增大C向外界放熱D內(nèi)能減小解析：本題考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)第一定律，由于不計(jì)氣體分子之間的相互作用，且整個(gè)過程緩慢進(jìn)行，所以可看成溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)B、D均錯(cuò)熱力學(xué)第一定律公式UWQ，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中氣體體積減小，外界對(duì)氣體做了功，式中W取正號(hào)，U0，所以Q為負(fù)，即氣體向外放熱，故選項(xiàng)A錯(cuò)，C對(duì)正確選項(xiàng)為C.答案：C8密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)()A內(nèi)能減小，吸收熱量B內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功C內(nèi)能增大，放出熱量D內(nèi)能增大，對(duì)外界做功解析：因不計(jì)分子勢(shì)能，所以瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小空氣內(nèi)能減小、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱故A、C、D錯(cuò)誤，B正確答案：B9(多選)如圖所示，絕熱氣缸中間用固定栓將可無摩擦移動(dòng)的導(dǎo)熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計(jì)，左右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣(視為理想氣體)初始時(shí)，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強(qiáng)大于氧氣的壓強(qiáng)，松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡，下列說法中正確的是()A初始時(shí)氫分子的平均動(dòng)能大于氧分子的平均動(dòng)能B系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的內(nèi)能比初始時(shí)的小C松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣D松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，A錯(cuò)；松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中，氫氣對(duì)氧氣做功，由于隔板導(dǎo)熱，最終溫度相同，系統(tǒng)與外界無熱交換，最終溫度等于初始溫度，B錯(cuò)，C、D正確答案：CD10.如圖所示，倒懸的導(dǎo)熱汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動(dòng)，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個(gè)重為G的物體，大氣壓強(qiáng)恒為p0.起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時(shí)，活塞到汽缸底面的距離為L.當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下降，該過程中活塞下降了0.1L，汽缸中的氣體吸收的熱量為Q.求：(1）汽缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量U；(2）最終的環(huán)境溫度T.解析：(1）密封氣體的壓強(qiáng)pp0密封氣體對(duì)外做功WpS0.1L由熱力學(xué)第一定律UQW得UQ0.1p0SL0.1LG(2）該過程是等壓變化，由蓋呂薩克定律有，解得T1.1T0答案：(1）Q0.1p0SL0.1LG(2）1.1T011.在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，1 g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽，其體積由1.043 cm3變?yōu)? 676 cm3.已知水的汽化熱為2 263.8 J/g.求：(1）體積膨脹時(shí)氣體對(duì)外界做的功W；(2）氣體吸收的熱量Q；(3）氣體增加的內(nèi)能U.解析：取1 g水為研究系統(tǒng)，1 g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量，同時(shí)由于體積膨脹，系統(tǒng)要對(duì)外做功，所以有U<Q吸.(1）氣體在等壓(大氣壓）下膨脹做功為：Wp(V2V1）1.013105(1 6761.043）106 J169.7 J.(2）氣體吸熱為：QmL12 263.8 J2 263.8 J.(3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，得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 J6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375