2019-2020年高中物理 第10章 第3節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律同步練習(xí) 新人教版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 第10章 第3節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律同步練習(xí) 新人教版選修3-3一、選擇題(14題為單選題,5、6題為多選題)1在熱力學(xué)第一定律的表達式UWQ中,關(guān)于U、W、Q各個物理量的正、負(fù),下列說法中正確的是()A外界對物體做功時W為正,吸熱時Q為負(fù),內(nèi)能增加時,U為正B物體對外界做功時W為負(fù),吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時,U為負(fù)C物體對外界做功時W為負(fù),吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時,U為正D外界對物體做功時W為負(fù),吸熱時Q為負(fù),內(nèi)能增加時,U為負(fù)答案:C解析:外界對物體做功時W為正,反之為負(fù);吸熱時Q為正,反之為負(fù);內(nèi)能增加時U為正,反之為負(fù)。故選項C正確。2在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱正常工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將()A降低B升高C不變D無法確定答案:B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,對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)總內(nèi)能增加。3(湛江市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)空氣壓縮機在一次壓縮過程中,活塞對空氣做了2.0105J的功,同時空氣的內(nèi)能增加了1.5105J。下列說法正確的是()A空氣從外界吸收的熱量是0.5105JB空氣對外界放出的熱量是0.5105JC空氣從外界吸收的熱量是3.5105JD空氣對外界放出的熱量是3.5105J答案:B解析:由題意知,W2.0105J,U1.5105J,由熱力學(xué)第一定律UWQ,得Q0.5105J,負(fù)號表示放熱,故選項B正確。4.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,不計氣體分子間相互作用,則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中,筒內(nèi)空氣體積減小()A從外界吸熱B內(nèi)能增大C向外界放熱D內(nèi)能減小答案:C解析:金屬筒緩慢下降過程中,外界對筒內(nèi)氣體做功,而筒與水有熱交換、水溫恒定,所以筒內(nèi)空氣要向外界放熱,溫度保持不變,從而內(nèi)能不變。5.如圖所示,活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在直立圓筒形導(dǎo)熱的氣缸中,活塞上堆放細(xì)沙,活塞處于靜止,現(xiàn)逐漸取走細(xì)沙,使活塞緩慢上升,直到細(xì)沙全部取走。若活塞與氣缸之間的摩擦可忽略,則在此過程中()A氣體對外做功,氣體溫度可能不變B氣體對外做功,內(nèi)能一定減少C氣體壓強減小,內(nèi)能可能不變D氣體從外界吸熱,內(nèi)能一定增加答案:AC解析:由于氣缸為導(dǎo)熱的,則可與外界進行熱交換,細(xì)沙減少時,氣體膨脹對外做功,可能由于與外界進行熱交換吸熱使內(nèi)能不變。6(南陽市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖所示的pV圖上,氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過程變化到b狀態(tài),再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài), a、c兩點位于與縱軸平行的直線上,以下說法中正確的是()A由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中,氣體放出熱量,內(nèi)能不變B由b狀態(tài)至c狀態(tài)過程中,氣體對外做功,內(nèi)能減少Cc狀態(tài)與a狀態(tài)相比,c狀態(tài)分子平均距離較大,分子平均動能較大Db狀態(tài)與a狀態(tài)相比,b狀態(tài)分子平均距離較小,分子平均動能相等答案:AD解析:由題意,ab是一條雙曲線,說明氣體由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中發(fā)生了等溫變化,內(nèi)能不變,氣體的體積減小,外界對氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體放出熱量,故A正確。由b狀態(tài)至c狀過程中,氣體的體積增大,對外做功,溫度升高,內(nèi)能增大,故B錯誤。c狀態(tài)與a狀態(tài)相比,體積相同,分子平均距離相等,故C錯誤。b狀態(tài)與a狀態(tài)相比,b狀態(tài)體積小,分子平均距離較小,溫度相等,則分子平均動能相等,故D正確。二、非選擇題7噴霧器內(nèi)有10L水,上部封閉有1atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門,用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定,空氣可看作理想氣體)。(1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時,求氣體壓強,并從微觀上解釋氣體壓強變化的原因。(2)打開噴霧閥門,噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹,此過程氣體是吸熱還是放熱?簡要說明理由。答案:(1)2.5atm(2)吸熱解析:(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強為p1,體積為V1;末態(tài)壓強為p2,體積為V2,由玻意耳定律p1V1p2V2代入數(shù)據(jù)得p22.5atm微觀解釋:溫度不變,分子平均動能不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)增加,所以壓強增加。(2)吸熱。氣體對外做功而內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體吸熱。能力提升一、選擇題(單選題)1一定量的理想氣體在某一過程中,從外界吸收熱量2.5104J,氣體對外界做功1.0104J,則該理想氣體的()A溫度降低,密度增大B溫度降低,密度減小C溫度升高,密度增大D溫度升高,密度減小答案:D解析:由熱力學(xué)第一定律UWQ,Q2.5104J,W1.0104J可知U大于零,氣體內(nèi)能增加,溫度升高,A、B錯;氣體對外做功,體積增大,密度減小,C錯,D對。2給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面。在緩慢放水過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內(nèi)氣體()A從外界吸熱B對外界做負(fù)功C分子平均動能減小D內(nèi)能增加答案:A解析:緩慢放水過程中,胎內(nèi)氣體壓強減小,氣體膨脹對外界做正功,選項B錯;胎內(nèi)氣體溫度不變,故分子平均動能不變,選項C錯;由于不計分子間勢能,氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān),溫度不變,內(nèi)能不變,選項D錯;由UWQ知U0,W0,氣體從外界吸熱,選項A正確。3.如圖所示,密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁間的摩擦忽略不計。置于真空中的輕彈簧一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為零)?,F(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止,氣體達到平衡狀態(tài)。經(jīng)過此過程()AEp全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能BEp一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能CEp全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能DEp一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能, 其余部分仍為彈簧的彈性勢能答案:D解析:當(dāng)繩子突然斷開時,活塞受彈簧的彈力F、活塞的重力G、封閉氣體對活塞向下的壓力F共同作用,如圖所示,其合力向上,經(jīng)多次往復(fù)運動后活塞靜止時, 活塞處于三力平衡狀態(tài),氣體體積必減小,外力對氣體做正功,由于絕熱,氣體的內(nèi)能增加,而活塞最終的靜止位置比初始位置高,其重力勢能增加,最終彈力與另外兩個力的合力平衡,彈簧仍有形變。設(shè)最終彈簧的彈性勢能為Ep,由能量守恒定律得EpEp活塞增加的重力勢能氣體增加的內(nèi)能,所以D選項正確。二、非選擇題4(揚州市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)一定量的理想氣體的pV圖象如圖所示,氣體狀態(tài)經(jīng)歷了ABC變化過程,A、B、C三個狀態(tài)的有關(guān)參量如圖所示,則氣體在狀態(tài)C的內(nèi)能_氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能(填“”、“”或“”),在上述過程中,氣體需_(填“吸熱”或“放熱”),它與外界交換的熱量的絕對值為_J。答案:放熱300解析:對于理想氣體,得TATC,理想氣體內(nèi)能只由溫度決定,所以氣體在狀態(tài)C的內(nèi)能等于氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能。AC過程外界對氣體做功WpV300J,由UWQ,得Q300J。5在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水在沸騰時,1g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽,其體積由1.043cm3變?yōu)?676cm3。已知水的汽化熱為2263.8J/g。求:(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W;(2)氣體吸收的熱量Q;(3)氣體增加的內(nèi)能U。答案:(1)169.7J(2)2263.8J(3)2094.1J解析:取1g水為研究系統(tǒng),1g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量,同時由于體積膨脹,系統(tǒng)要對外做功,所以有UQ吸。(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功:Wp(V2V1)1.013105(16761.043)106J169.7J。(2)氣體吸熱:QmL12263.8J2263.8J。(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律:UQW2263.8J(169.7)J2094.1J6.爆米花酥脆可口、老少皆宜,是許多人喜愛的休閑零食。如圖為高壓爆米花的裝置原理圖,玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱,封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體,當(dāng)打開容器蓋后,“砰”的一聲氣體迅速膨脹,壓強急劇減小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠127,大氣壓為p0,已知密閉容器打開前的氣體壓強達到4p0。試分析:(1)將容器內(nèi)的氣體看作理想氣體,求容器內(nèi)氣體的溫度。(2)假定在一次打開的過程中,容器內(nèi)氣體膨脹對外界做功15kJ,并向外釋放了20kJ的熱量,容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少?答案:(1)927(2)減少35kJ解析:(1)根據(jù)查理定律:p1p0,T1300K,p24p0。解得:T21200K,則t2927。(2)由熱力學(xué)第一定律UQW得U20kJ15kJ35kJ,故內(nèi)能減少35kJ。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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