060.热力学第一定律 能量守恒定律

1、热力学第一定律 能量守恒定律高考试题1（2006年重庆理综）如图，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A从外界吸热B内能增大C向外界放热D内能减小提示：金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气的压强P随深度h增大而增大，筒内空气体积减小由于筒内空气温度始终与水温相等，所以其内能保持不变；根据热力学第一定律，得，则Q0，即筒内空气向外界放热C选项正确2（2006年江苏）下列说法正确的是A气体的温度升高时，并非所有分子的速率都增大B盛有气体的容器作减速运动时，容器中气体的内能随之减小C理想气体在等容

2、变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变D一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大提示：气体的温度升高时，分子的平均动能增大，分子速率仍按“两头少，中间多”的规律分布，A选项正确；内能是与分子热运动对应的能量，与机械运动无关，B选项错误；理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，但可以吸放热，内能可能变化，C选项错误；一定质量的理想气体经等温压缩后，尽管分子运动的平均动能不变，但单位体积内的分子数增多，故压强一定增大，D选项正确3（2005全国理综）如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b气体分子

3、之间相互作用势能可忽略现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡Aa的体积增大了，压强变小了Bb的温度升高了C加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈Da增加的内能大于b增加的内能提示：由于气缸和隔板均为绝热的，当a加热时a的体积变大，隔板右移，对b气体做功，b压强增大，b的内能增加，所以a压强增大，由于达到新的平衡，所以a压强增大，A错误、B正确；在新平衡下由于两部分气体是质量相同的同种气体在压强相同的情况下，b的分子密度大于a，所以a分子的剧烈程度应强于b，温度较高，C、D正确4（2005年全国理综）对于定量气体，可能发生的过程是A等压压缩，温度降低B等温吸热，体积不变C

4、放出热量，内能增加D绝热压缩，内能不变提示：由理想气体状态方程和热力学第一定律来分析，等压压缩，则体积减小，由=常数可知，温度必降低；等温吸热，温度不变，气体分子平均动能不变，吸收热量，分子势能增大，则体积必变大；由热力学第一定律可知，放出热量，若内能增大，则外界对气体的功必大于气体放出热量；绝热过程不会发生热传递，压缩气体外界对气体做功，其内能必增大5（2005年全国理综）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D气体对外界做功，气体分子

5、的平均动能减少提示：绝热膨胀过程未发生热传递，即Q=0；膨胀使气体体积增大，气体对外做功WT1，则在这些过程中A气体一定都从外界吸收热量B气体和外界交换的热量都是相等的C外界对气体所做的功都是相等的D气体内能的变化量都是相等的18（2001年上海理综）随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点_【答案】列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因为刹车而损耗的机械能；列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用19（

6、2001年广东大综合）某市计划每日供水180万吨，在市郊修建了一座水库为了将水送入水库，需要将水渠的水提高30m设每根输水管水泵功率为100kW，且水泵昼夜不停地工作如不计机械能的损耗，至少需要安装多少根输水管？每根输水管中每秒流过的水量为多少吨？取g10m/s2【答案】（1）63；（2）0.33吨解析：（1）将180万吨水提高30米需做的功为Wmgh1801041031030J每台水泵每昼夜所做的功为W0Pt100103243600J两者相除得到W/W062.5由于每台水泵配一根输水管，故至少需要63根输水管（2）每秒流过一根水管的水量为M180104/（63243600）吨0.33吨20（

7、2001年上海）（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一请由此估算地求的半径R（答案保留二位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.51011m，太阳光以平行光束入射到地面地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为三1.871024J设水面对太阳辐射的平均反射率为7，而且将吸收到的35能量重新辐射出去太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4R2）（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50到达地

8、面，W只是其中的一部分太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由【答案】（1）6.37106m；（2）（a）1.0103mm，（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等解析：（1）2R1/41.00107R6.37106m（2）（a）设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W1.871024J凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为mmW0.930.65/（2.2106）5.141017kg使地球表面覆盖一层水的厚度为hhm/sh1.01103mm整个地球表面年平均降雨量约为1.0103mm（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等训练试题 21在一与外界

9、隔绝且绝热的环境中，有甲、乙两个物体，甲的温度比乙的温度高，经过一段时间发现甲的温度更高了，这可能是因为A乙把热量传递给了甲B乙对甲做了功C甲向乙传递了热量D甲对乙做了功提示：热传递只会自动从高温物体向低温物体传递，所以不可能是A项，只能是做功22一铁块沿斜面释放后滑下，恰好作匀速运动，那么在下滑过程中A铁块机械能减小，内能增加B铁块机械能守恒，内能不变C铁块具有的总能量不变D铁块具有的总能量增加提示：铁块下滑时，由于摩擦力做功，机械能减少，而摩擦生热，使斜面及铁块内能增加23关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是A吸热的物体，其内能一定减少B体积膨胀的物体，其内能一定减少C放热的物体，其

10、内能也可能增加D绝热压缩的物体，其内能一定增加24一定质量的气体在保持压强恒等于1.0105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体共向外界吸热4103J，则气体内能的变化为A增加了5103JB减少了5103JC增加了3103JD减少了3103J提示：外界对气体做负功，即，根据热力学第一定律得，气体内能的变化U=WQ=1.0103J4103J=3103JAB25在水平桌面上的矩形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，使两部分气体混合均匀，设此过程气体吸热Q，气体内能增量为U，则AU=QBUQCUQD无法比较提示：因A部分气体密度小，B

11、部分气体密度大，以A、B气体系统为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中心线上，所以重力做负功，使气体的重力势能增大由能量守恒可知，吸收的热量Q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能B选项正确26下列设想中，符合能量转化和守恒定律的有A利用永久磁铁和软铁的相互作用，做成一台机器，永远地转动下去B制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力D利用核动力，使地球离开太阳系提示：第一类永动机违反能量守恒定律；逆水行船，有可能将水的动能转化为船的动力27在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过

12、一段时间房间内的温度将作如下变化A降低B升高C不变D无法确定提示：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷的把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内空气的热交换发生在系统内，电冰箱消耗的电能转化为内能，根据能量守恒定律可知，电能转化为内能使房间内空气的温度升高，故选项B正确28水力发电站的电能最终来自于A太阳能B水的动能C水的势能D水的内能提示：由能量守恒分析29在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中A放出热量B吸收热量C不吸热也不放热D无法判断提示：气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体

13、状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就有气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量U=0上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功即W0所以气泡在浮起过程中，吸收热量30某一恒温水池（温度远低于100）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，则下列判断正确的是A气泡内气体分子平均动能增大B气泡内气体的内能增大C气泡内气体分子的平均距离增大D气泡内气体向外界放热提示：气泡上升过程中受气体温度不变，压强减小，因而体积必增大31

14、气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量它的内能的变化可能是A减小20JB增大20JC减小220JD增大220J提示：以气体为研究对象，气体对外做功W=100J，吸收热量Q=120J由热力学第一定律可得U=WQ=100J120J=20JU0，说明气体的内能增加32河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡空气质量不变，气泡吸热为Q，内能增加为U，则A重力对气泡做负功，UQB浮力对气泡做正功，QUC合力对气泡做正功，QU提示：根据热力学第一定律U=QW，即Q=UW因为上升时气泡膨胀对外做功WU33夏天，如果自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易

15、爆裂关于这一现象的以下叙述正确的A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前受暴晒的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在爆裂前受暴晒的过程中，气体吸热，但内能不变D在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加提示：自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，又气体分子间分子力（引力）可忽略不计，故A选项错误，B选项正确；根据热力学第一定律，爆裂前气体内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故C、D两选项错误kAB34在绝热的气缸中封闭着两部分同种类的气

16、体A和B，中间用绝热的活塞隔开，活塞用销钉K固定着，开始时两部分气体的体积和温度都相同，气体A的质量大于B的质量.撤去销钉后活塞可以自由移动，最后达到平衡，关于B部分气体的内能和压强的大小A内能增大，压强不变B内能不变，压强不变C内能增大，压强增大D内能不变，压强增大提示：由于初状态A、B两部分气体的体积和温度都相同，且A的质量大于B的质量，故PAPB撤去销钉后，活塞将向B移动而重新达到平衡，此时B的压强应增大；对B部分气体，由热力学第一定律可知，U=WQ，因Q=0，W0，故U增大，即内能增大35一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A、B两部分空间，在A、B两部分空间内封有相同质量的空

17、气，开始时活塞被销钉固定，A部分的气体体积大于B部分的气体体积，两部分温度相同，如图所示若拔去销钉后，达到平衡时，A、B两部分气体的体积大小为VA、VB，则有AVAVBBVAVBCVAVBD条件不足，不能确定36如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不考虑分子势能）将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能下列说法正确的是A若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体压强一定减小B若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小C若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则需加一定的力，

18、说明气体分子间有引力37如图所示，有两个同样的球，其中a球放在不导热的水平面上，b球用细线悬挂起来，现供给a、b两球相同的热量，则两球升高的温度ta与tb的关系是Ata=tbBtatbD无法确定提示：两球受热后，体积都要膨胀，a球因放在不导热的水平面上，受热膨胀后，球的重心升高，要克服重力做功，而耗费一部分能量，所以用来提高球体温度的能量就减少了一些（严格地讲，是a球内能的增量就减少了一些）b球情况刚好与a球相反，b球重心的下降引起b球重力势能的减小，重力对b球做了功，所以b球内能的增量要大于“供给的热量”，而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的，所以tatbA38如图所示，绝热气缸

19、直立于地面上，光滑绝热活塞封闭一定质量的气体并静止在A位置，气体分子间的作用力忽略不计现将一个物体轻轻放在活塞上，活塞最终静止在B位置（图中未画出），则活塞A在B位置时气体的温度与在A位置时气体的温度相同B在B位置时气体的压强比在A位置时气体的压强大C在B位置时气体单位体积内的分子数比在A位置时气体单位体积内的分子数少D在B位置时气体的平均速率比在A位置时气体的平均速率小39如图所示，滑块从A点由静止开始沿曲面下滑，过O点后滑上右边的曲面B点时速度恰好为零，O点附近光滑，滑块经过O点不发生碰撞，若滑块从B点以速度v沿原路往回滑，到达A点时速度也恰好为零，则A、B两点间的高度差等于_【答案】解析

20、：从A到B，重力势能减少量为mgh，则可知转化为内能量为Q=mgh若物体从B到A，其动能损失一部分转化为重力势能，另一部分转化为内能，由能量守恒定律得40如图所示，质量为m的小木块A以水平初速度v0冲上质量为M，长为l，置于光滑水平面上的木板B，恰好没有从B板上掉下，A、B间动摩擦因数为，求此过程中产生的热能【答案】41子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s，若子弹损失的机械能完全转换为内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少?已知子弹的比热130J/（kg）【答案】t=57.742太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140W，

21、若截面积为2m2，且与阳光垂直的某容器内有10kg的水，若水的初温为20，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾c水=4.2103J/（kg）？【答案】t=15000s43在列车编组站上，质量为30t的车厢从5.0m高处沿光滑轨道由静止开始下滑，运动到水平路轨后与质量50t的另一车厢相碰后连在一起运动，求：（1）两车厢连在一起后的共同速度；（2）两车厢碰撞过程中有多少机械能转化为内能？（g=10m/s2）【答案】（1）；（2）44质量为2kg的木块置于高为0.8m的光滑水平桌面上，质量为10g的铅弹从水平方向射入木块后，与木块一起向前运动，最后落到水平地面上在入射过程中内能增量的60%为铅弹吸

22、收，使铅弹温度升高90，铅的比热c=1.302102J/（kg），g取10m/s2求：（1）子弹与木块落地时的速率；（2）子弹射入木块过程中内能的增加量【答案】（1）4.1m/s；（2）E=195J45如图所示，在质量为M的玻璃管中盛有少量的乙醚液体，用质量为m的软木塞将管口封闭，加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸汽的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为l轻杆上，细杆可绕O端无摩擦转动欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最小要消耗多少内能？【答案】E内=2Mgl46在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的汽，其体积由1.043cm3变为1676cm3已知水的汽化热为2263.8J/g求：（1）体积膨胀时气体对外界做的功形；（2）气体吸收的热量Q；（3）气体增加的内能U【答案】（1）168.7J；（2）2263.8J；（3）2094.1J