2019高中物理刷题首选卷第十章课时3热力学第一定律能量守恒定律(对点练巩固练)(含解析)新人教选

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课时3热力学第必然律能量守恒定律

[对点训练]

知识点一·热力学第必然律

1．(多项选择)以下列图，一绝热容器被隔板K分开成a、b两部分。已知a内有必然量的稀

薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最后达到平衡状态。在此过程中()

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

答案BD

剖析b内为真空，a中气体进入b中是为自由扩散过程，对外界不做功，而容器是绝

热的，因此气体与外界无热量交换，依照热力学第必然律可知气体内能不变，故A错误，B

pV正确。气体内能不变，稀少气体分子势能不计，则其分子动能不变，气体温度不变；依照

＝C知，气体体积增大，压强减小，故C错误，D正确。

T

2．在热力学第必然律的表达式U＝W＋Q中关于U、W、Q各个物理量的正、负，下

列说法中正确的选项是()A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时U为正B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时U为负C．物体对外界做功时为负，吸热时Q为正，内能增加时U为正WD．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时U为负答案C

剖析外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时

U为正，反之为负，故C正确。

3．(多项选择)以下列图，活塞将必然质量的气体关闭在直立圆筒

形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止状态，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．气体对外做功，气体温度可能不变

B．气体对外做功，内能必然减少

C．气体压强减小，内能可能不变

D．气体从外界吸热，内能必然增加

答案AC

剖析由于汽缸导热，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，压强

1

减小，可能与外界进行热交换吸热使内能不变，故A、C正确，B、D错误。

4．(多项选择)以下列图，必然质量的理想气体，从状态A经绝热过

程A→B，等容过程B→C，等温过程C→A，又回到了状态A，则()

A．A→B过程气体降温

B．B→C过程气体吸热

C．C→A过程气体放热

D．全部过程气体做功为零

答案ABC

剖析A→B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必然减小，即气体温

pV度降低，A正确；B→C过程气体等容升压，由T＝C可知，气体温度高升，其对应内能增加，

因做功W＝0，故该过程必然从外界吸热，即B正确；C→A过程气体等温压缩，故内能变化

为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，C正确；A→B过程气体对外做功，其数

值等于AB线与横轴包围的面积。B→C过程气体不做功。C→A过程外界对气体做功，其数值

等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC关闭曲线包围的面积，D

错误。

5．必然质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p-V

图象以下列图。已知该气体在状态A时的温度为27℃。

求该气体在状态B、C时的温度；

该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传达的热量是多少？

答案(1)－73℃27℃(2)吸取热量200J剖析(1)气体从状态A到状态B做等容变化，由查理定律有pApBB到状态C做等压变化，由盖—＝，解得T＝200K，即t＝－73℃；气体从状态TATBBB吕萨克定律有VBVCCC℃。TBTC由于状态A和状态C温度相等，且理想气体的内能是全部分子的动能之和，温度是

分子平均动能的标志，因此在这个过程中U＝0，由热力学第必然律U＝Q＋W得Q＝－W。在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，故＝－B＝－200J。即＝－＝200J，WpVQW是正当，因此气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸取的热量Q＝200J。6．以下列图，一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5kg，处于静止状态时被关闭气体的高度为50cm，现在在活塞上方加一个质量为15kg的物体。待牢固后，被关闭气体的高度变成40cm，若大气压对气体做功为12J，求在这一过程

2

中气体的内能变化了多少？(g取10m/s2，不考虑摩擦力)

答案增加了32J

剖析由热力学第必然律及能量守恒得：汽缸、活塞绝热Q＝0，大气、活塞和物体的

重力对气体做功，等于气体内能的增加量，即U＝W＋(M＋m)gh＝12J＋(15＋5)×10×(0．5

－0．4)J＝32J。

知识点二·能量守恒定律

7．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中()

A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转变C．机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小D．机械能逐渐转变成内能，总能量不变答案D剖析汽车在关闭发动机时能匀速运动，说明汽车和斜坡之间必然有摩擦力作用，因此汽车的机械能不守恒，有部分机械能转变成内能，但能的总量保持不变，故D正确。8．重10N的物体从一个高3m、长5m的斜面上滑下，已知物体与斜面之间的动摩擦因数是0．25，在物体从斜面顶端滑至底端的过程中，内能的增量是()A．10JB．20JC．30JD．40J答案A剖析依照功能关系，滑动摩擦力在相对位移上的功等于内能的转变：＝Ucos4·＝0．25×10××5J＝10J。μmgθL59．(多项选择)以下关于第一类永动机的说法正确的选项是()A．第一类永动机是不用耗任何能量却能纷至沓来地对外做功的机器B．第一类永动机不能够制成的原因是违犯了热力学第必然律C．第一类永动机不能够制成的原因是技术问题D．第一类永动机不能够制成的原因是违犯了能量守恒定律答案AD剖析第一类永动机是不用耗任何能量却能纷至沓来地对外做功的机器，这是人们的美美梦想，但它违犯了能量守恒定律，这也是它不能够制成的原因。故A、D正确，B、C错误。10．以下列图的容器中，A、B管中各有一个可自由搬动的轻活塞，活塞下面是水，上

面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。本来A

中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡，在这个过程中

()

3

A．大气压对水做功，水的内能增加

B．水战胜大气压做功，水的内能减少

C．大气压对水不做功，水的内能不变

D．大气压对水不做功，水的内能增加

答案D剖析打开阀门，由于水的重力作用，A中的水逐渐流向B中，运动一段时间后达到K平衡状态，A和B中的水面静止在同一高度上。A中水面下降hA，B中水面上升hB。相当于A管中SAhA体积的水移到B管，且SAhA＝SBhB，这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力

势能减少，大气压力做功情况是大气压对A管中的水做正功，对B管中的水做负功，因此，

大气压力对水做的总功为p0SAhA－p0SBhB，由于SAhA＝SBhB，因此大气压对水做的总功为零，

又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水的重力做功，由能量守恒知重力势能转变成内

能，故D正确。

11．必然质量的理想气体，在经过等压膨胀，等容降温，等压压缩、等容升温四个过程

后回到初始状态，它是吸热还是放热？

答案气体经历四个过程要吸取热量。

剖析由于该题涉及的气体过程比很多，因此能够将各气体过程用p-V图象表示如图：

4

A→B过程中，为等压膨胀，压强不变，体积增大，气体对外做功，W＝p1V；B→C过1程中，等容降温，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功；C→D过程中，为等

压压缩，压强不变，体积减小，外界对气体做功，W2＝p2V；D→A过程中，等容升温，体

积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功；由于A→B过程与C→D过程比较，p1>p2，

因此W1>W2，即气体对外做的功比很多，总功为负

值，结合气体回到初状态上的温度相同，则气体的内能不变，依照热力学第必然律能够

知道气体要吸取热量。

12．以下列图，一个小铁块沿半径为＝0．2m的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至R半球底部时，速度为1m/s，设此过程中损失的机械能全部变成内能，并有40%被铁块吸取，已知铁的比热容c＝0．64×103J/(kg·℃)，重力加速度g取10m/s2。求铁块高升的温度。答案0．94×10－3℃12×40%剖析铁块滑终究部产生的内能E＝mgR－2mv＝1．5mJ，高升温度t＝mc0．94×10－3℃。

[提升训练]

一、选择题

1．(多项选择)必然质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压

强随热力学温度变化以下列图，则此过程()

A．气体的密度增大

B．外界对气体做功

5

C．气体从外界吸取了热量

D．气体分子的平均动能增大

答案AB

剖析由图线可知，在从A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可

知，气体体积变小，VB<VA。气体质量不变，体积变小，由密度公式可知气体密度变大，故A

正确；气体体积变小，外界对气体做功，故B正确；气体温度不变，内能不变，U＝0，外

界对气体做功，W>0，由热力学第必然律U＝Q＋W可知：Q<0，气体要放出热量，故C错误；

气体温度不变，分子平均动能不变，故D错误。

2．(多项选择)在圆滑水平面上运动的物体，碰到一个与速度同方向的推力，物体的温度与

环境温度相同，在这个过程中以物体为研究对象()

A．与热传达等效的功是正功，物体的内能增加

B．与热传达等效的功是零，内能不变

C．动能定理中的功是正功，动能增加

D．动能定理中的功是零，动能不变

答案BC

剖析水平面圆滑无摩擦，推力对物体做功可是使物体机械运动的动能增加，没有机械

能与物体内能之间的转变，因此物体的内能不变，故B、C正确。

3．以下列图为冲击摆实验装置，一翱翔子弹射入沙箱后与

沙箱合为一体，共同摆起必然高度，则下面有关能的转变的说法

中正确的选项是()

A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能

B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能

C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能

D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能

答案D

剖析子弹在射入沙箱刹时，要战胜摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的

内能，尔后共同摆起必然高度的过程中机械能守恒，不再由机械能转变成内能，故D正确。

4．必然质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，用W1表

示外界对气体做功，W2表示气体对外界做功，Q1表示气体吸取的热量，Q2表示气体放出的热

量，则整个过程必然有()

A．Q1－Q2＝W1－W2B．Q1＝Q2

C．W2＝W1D．Q1>Q2

答案A'

剖析必然质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态，依照

6

热力学第必然律可知A正确。

5．(多项选择)必然质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所

示的p-V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状

态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴

平行的直线上，以下说法中正确的选项是()

A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变

B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加

C．c状态与a状态对照，c状态分子间平均距离较大，分子平均动能较大D．b状态与a状态对照，b状态分子间平均距离较小，分子平均动能较小

答案AB

剖析由a状态至b状态的过程中，气体温度不变，因此内能不变，同时体积减小，外

界对气体做功，W>0，由热力学第必然律知气体向外放出热量；b状态与a状态对照，气体

分子平均动能相同，分子间平均距离较小，A正确，D错误。由b状态至c状态过程中，气

体压强不变，体积增大，气体对外界做功，W<0，同时温度高升，内能增大，由热力学第一

定律知气体必从外界吸取热量，B正确。由c状态至a状态过程中，体积不变，压强减小，

温度降低，内能减小，c状态与a状态对照，其分子间平均距离相同，分子平均动能较大，

C错误。

6．(多项选择)关于物体的内能，以下说法中正确的选项是()

A．相同质量的两种物体，高升相同的温度，内能增量必然相同

B．必然量0℃的水结成0℃的冰，内能必然减少

C．必然量气体战胜外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能必然减少

D．必然量气体吸取热量而保持体积不变，内能可能减少

答案BC'

剖析内能的改变不行是决定于温度的变化，还与物体的比热、质量、体积等因素有关，

由于两物体比热可能不相同，内能增量可能不相同，A错误；必然量0℃的水结成0℃的冰，

要放出热量，内能必然减少，B正确；在无热传达的情况下，气体膨胀对外做功，内能必然

减少。气体体积不变，即意味着气体不对外界做功，外界也不对气体做功，吸取热量，内能

必然会增加，故C正确，D错误。

7．(多项选择)以下列图，带有活塞的汽缸中关闭着必然质量的理

想气体(不考虑气体分子势能)，汽缸和活塞均拥有优异的绝热性

能。将一个热敏电阻置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连

接，汽缸固定不动，缸内活塞可自由搬动且不漏气，活塞下挂一

沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙桶底部钻一小洞，

细沙慢慢漏出。则以下说法正确的选项是()

7

A．外界对气体做功，气体的内能增大

B．气体对外界做功，气体的内能减小

C．气体的压强增大，体积减小

D．欧姆表的指针逐渐向右偏转

答案ACD

剖析在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力减小，活塞在大气压的作用下

向上运动，气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，气体的内能增大，温度高升，由于

热敏电阻的阻值随温度的高升而减小，欧姆表示数减小，指针右偏，故A、C、D正确，B错

误。

8．以下列图，汽缸放置在水平川面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且

不漏气。开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最后静止在距

原地址下方h处，设活塞搬动前后甲气室中气体内能的变化量为E，

不计气体重心改变的影响，以下说法正确的选项是()

A．E＝mgh

B．E＞mgh

C．E＜mgh

D．以上三种情况均有可能

答案B

剖析甲气室中气体体积减小，外界对它做正功，其中包括mgh和乙气室中气体分子对

活塞的力做的功W乙，且为正功，E＝mgh＋W乙，故B正确。

二、非选择题

9．试说明以下现象中能量转变的情况，其中有的现象，你可能对过程的详尽情况不太

清楚，但是你最少能说出：开初是什么形式的能量，最后又转变成何形式的能量。

在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火此后，速度越来越小，最后停止。

_____________________________________________________________________。

你用力蹬自行车上一个斜坡。

___________________________________________________________________。

植物的光合作用。

_____________________________________________________________________。

用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰。

______________________________________________________________________

____________________。

用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处。

8

____________________________________________________________________。

答案(1)机械能转变成内能

化学能转变成机械能和内能

太阳能转变成化学能

太阳能转变成电能，尔后电能再转变成机械能和内能

化学能转变成电能，尔后电能转变成机械能

剖析(1)发动机熄火此后，速度减小，即机械能减小，速度减小的原因是汽车碰到摩

擦阻力的作用，此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转变成内能。

你用力蹬自行车上斜坡时，你感觉到疲倦即耗资体能，你的化学能减小，此过程中

你的高度高升，自行车将碰到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能。因此，此过

程是：化学能转变成机械能和内能。

植物的光合作用是：太阳能转变成化学能。

用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰，此过程是：太阳能转变成电能，尔后电能再转变成机械能和内能。

用柴油带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处，此过程是：化学能转变成电能，尔后电能转变成机械能。

10．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，瓶中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________(选填“吸取”或

“放出”)的总热量为________kJ。

答案5放出29

剖析将空气压入气瓶的过程中，由于温度不变，因此内能不变、外界做24kJ的功，

气体放出24kJ的热量，在潜水员下潜过程中，瓶中空气质量不变、体积不变，放出5kJ

的热量，因此内能减少5kJ，在这两个过程中，空气共放出24kJ＋5kJ＝29kJ