2018-2019学年高中物理第10章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律课堂作业新人教版选修3-3

第十章第3节热力学第必定律能量守恒定律基础夯实一、选择题(1～4题为单项选择题，5题为多项选择题)1．第一类永动机是不能够能制成的，这是因为(C)A．不符合机械能守恒定律B．做功产生的热量不符合热功当量C．违反了热力学第必定律D．找不到适合的资料和合理的设计方案分析：第一类永动机违反了热力学第必定律，所以是不能够能制成的。应选项C正确。2．在一个与外界没有热互换的房间内翻开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将

(B)A．降低

B．高升C．不变

D．没法确立分析：取房间内气体及电冰箱

(有散热装置

)为系统，外界耗费电能，对系统做功，

系统总内能增添。3．必定量的气体在某一过程中，外界对气体做了

8×104J

的功，气体的内能减少了1.2×105J，则以下各式中正确的选项是

(B)A．W＝8×104J，U＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，U＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．＝－8×104J，＝1.2×105J，＝2×105JWUQD．W＝－8×104J，U＝－1.2×105J，Q＝－4×104J4U取负值，即U分析：因为外界对气体做功，W取正当，即W＝8×10J，内能减少，＝－1.2×105J，依据＝＋，可得＝－＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，BUQWQUW正确。4.以以下图，某同学将空的薄金属筒张口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄露，不计气体分子间互相作用，则被吞没的金属筒在迟缓降落过程中，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．内能减小分析：金属筒迟缓降落过程中，外界对筒内气体做功，而筒与水有热互换、水温恒定，所以筒内空气要向外界放热，温度保持不变，进而内能不变。5．(江苏宿迁市2016年高二下学期期末)以以下图，必定质量的理想气体由a状态变化到b状态，以下说法正确的有(BD)A．外界对气体做功

B．气体对外界做功C．气体向外界放热

D．气体从外界吸热分析：由图可看出从

a到

b气体体积增大温度高升，

内能增大，气体对外界做功，气体从外界汲取热量，应选

BD。二、非选择题6.(江苏省盐城市2017年高二下学期期末)必定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，汲取了340J的热量，并对外做功120J。若该气体由状态则这一过程中气体汲取

a沿adc变化到状态c时，对外做功(填“汲取”或“放出”)260J热量。

40J，分析：对该理想气体由状态

a沿

abc变化到状态

c，由热力学第必定律可得：

U＝Q＋W＝340－120＝220J，即从

a状态到

c状态，理想气体的内能增添了

220J；若该气体由状态a沿

adc变化到状态

c时，对外做功

40J，此过程理想气体的内能增添仍是

220J，所以能够判断此过程是汲取热量，再依据热力学第必定律可得：

U＝Q＋W，得

Q＝

U－W＝220＋40260J。喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L。封闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L(设外界环境温度必定，空气可看作理想气体)。当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解说气体压强变化的原由。翻开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体能够看作等温膨胀，此过程气体是吸热仍是放热？简要说明原由。答案：(1)2.5atm

(2)吸热分析：(1)

设气体初态压强为

p1，体积为

V1；末态压强为

p2，体积为

V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2代入数据得p2＝2.5atm微观解说：温度不变，分子均匀动能不变，单位体积内分子数增添，所以压强增添。吸热。气体对外做功而内能不变，依据热力学第必定律可知气体吸热。能力提高一、选择题

(1、2题为单项选择题，

3题为多项选择题

)1．(海南省海南中学

2016年高二下学期期中

)如图，必定质量的理想气体，由状态

a经过

ab过程抵达状态

b或许经过

ac

过程抵达状态

c。设气体在状态

b和状态

c的温度分别为

Tb和

Tc，在过程

ab和

ac中汲取的热量分别为

Qab和Qac。则(C)A．Tb＞Tc，Qab＞Qac

B．Tb＞Tc，Qab＜QacC．Tb＝Tc，Qab＞Qac

D．Tb＝Tc，Qab＜QacpV分析：依据热力学定律

T＝C，可知

b、c状态的温度相等，又因为

ab过程中，体积变大，气体对外做功，所以汲取的热量比

ac

过程的多，故

C项正确。综上所述，此题正确答案为

C。2．以以下图，有一导热性优秀的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用必定质量的活塞封闭了必定质量的气体，忽视气体分子间的互相作用(即分子势能视为零)，忽视环境温度的变化，现迟缓推倒气缸，在此过程中(A)A．气体汲取热量，内能不变B．气缸内分子的均匀动能增大C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增添D．气缸内分子撞击气缸壁的均匀作使劲增大分析：由题图可知，该过程气体对外做功，因为忽视环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第必定律可知，气体汲取热量。内能不变。A正确。导热气缸张口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰巧静止，此刻把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并迟缓降低气缸外面环境温度，则(BC)A．气体压强增大，内能可能不变B．外界对气体做功，气体温度降低C．气体体积减小，压强增大，内能必定减小D．外界对气体做功，气体内能必定增添分析：由均衡条件知活塞遇到的沙桶拉力减小，其余力如活塞重力、大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，因为环境温度迟缓降低，则气体内能减少，由U＝W＋Q知Q<0，即向外放热。二、非选择题4．(苏州市2016年高二下学期期末)以下说法中正确的选项是BC。A．两个系统互相接触发生热传达，当内能相等时达到热均衡B．两分子之间距离为r0分子处于均衡地点时，分子势能最小C．液面上部的蒸汽达到饱和时，仍有液体分子从液面飞出D．单晶体中的原子都是依据必定的规则周期性摆列的，原子在晶格上静止不动必定质量的理想气体从状态A经过图示中的B、C、D状态回到状态A，则由A变化到B，气体内能增添(填“增添”、“减少”或“不变”)；由D到A的过程中，气体放出(填“汲取”或“放出”)热量。(3)在(2)

中若气体状态

C的体积

Vc＝44.8L

，状态

D的体积

VD＝22.4L，状态

D的温度t0＝0℃。①求气体在状态C的温度。②若状态D时的压强为1个标准大气压，则状态D时气体分子间的均匀距离是多少？(结果保存一位有效数字)答案：(3)①546K②3×10－9m分析：(3)①因为C到D的过程是一个等压变化，VCVD所以＝TCtD＋273带入数据得TC＝546K(或273℃也对)②因为D状态是标准状态，1mol理想气体的体积是22.4升，所以每一个气体分子占有VD22.4×10－333－9的空间为A＝6×1023m＝d，解之得d＝3×10m。N爆米花酥脆爽口、老小皆宜，是很多人喜欢的休闲零食。如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当翻开容器盖后，“砰”的一声息体快速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27℃，大气压为p0，已知密闭容器翻开前的气体压强达到4p0。试分析：(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。(2)假设在一次翻开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外开释了20kJ的热量，容器内原有气体的内能怎样变化？变化了多少？答案：(1)927℃(2)减少35kJp1p2分析：(1)依据查理定律：T1＝T2p1＝p0，T1＝300K，p2＝4p0。解得：T2＝1200K，则t2＝927℃。由热力学第必定律U＝Q＋W得U＝－20kJ－15kJ＝－35kJ，故内能减少

35kJ。6．(江苏徐州市2016年高二下学期期末)某同学估测室温的装置如图所示，用绝热的活塞封闭必定质量的理想气体，气缸导热性能优秀。室温时气体的体积V1＝66mL，将气缸竖直搁置于冰水混淆物中，坚固后封闭气体的体积V2＝60mL。不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压p0＝1.0×105Pa，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。(取T＝t273K)求室温是多少；(2)若已知该气体在1.0×105Pa、0℃时的摩尔体积为22.4L/mol，求气缸内气体分子数目N；(计算结果保存两位有效数字)若已知该气体内能U与温度T知足U＝0.03T(J)，则在上述过程中该气体向外开释的热量Q。答案：(1)300.3K(或27.3℃)(2)1.6×1021(3)1.419J分析：(1)由等温变化得，V1＝V2TT1266601＝T273解得T1＝300.3K或t＝27.3℃N＝VNA＝0.06×6×1023Vmol22.4解得N＝1.6×1021(3)依据关