第3讲热力学定律与能量守恒定律同步练习Word含解析

[课时作业]独自成册方便使用一、选择题1．以下对热学有关知识的判断中正确的选项是()A．对必定质量的气体加热，其内能必定增大B．物体温度高升时，物体内的每个分子的速率都将增大C．对必定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能必定增大D．功转变为热的实质宏观过程是不行逆过程E．自然界中的能量固然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节俭能源分析：气体内能变化由做功和热传达共同决定，A错误；温度高升，分子的均匀动能增大，部分分子速率也会减小，B错误；理想气体压强和体积增大，温度必定增大，内能必定增大，C正确；全部波及热现象的宏观过程都是不行逆的，D正确；自然界中的能量在数目上是守恒的，但能量在转变过程中，质量渐渐降低，可利用的能源在渐渐减少，故要节俭能源，E正确．答案：CDE2．对于物体的内能，以下说法中正确的选项是

(

)A．物体汲取热量，内能必定增大B．物体放出热量，同时对外做功，内能必定减少C．物体体积改变，内能可能不变D．不行能从单调热源汲取热量，使之完整变为功E．质量同样的

0℃的水的内能比

0℃的冰的内能大分析：物体汲取热量，若同时对外做功，其内能可能减少，选项A热力学第必定律，物体放出热量，同时对外做功，内能必定减少，选项

错误；依据B正确；物体体积改变，比如理想气体体积改变，只需温度不变，其内能不变，选项

C正确；能够从单调热源汲取热量，使之完整变为功，可是会惹起其余变化，选项D错误；0℃的水变为0℃的冰需要放出热量，故质量同样的0℃的水的内能比0℃的冰的内能大，选项E正确．答案：BCE3．以下对于热力学第二定律的说法中正确的选项是()A．所有切合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B．全部与热现象有关的宏观自然过程都是不行逆的C．机械能能够所有转变为内能，但内能没法所有用来做功而转变为机械能D．气体向真空的自由膨胀是可逆的E．热运动的宏观过程有必定的方向性分析：切合能量守恒定律，但违反热力学第二定律的宏观过程不可以发生，选项A错误；全部与热现象有关的宏观自然过程都是不行逆的，选项

B正确；机械能能够所有转变为内能，但内能没法所有用来做功而转变为机械能，选项

C正确；气体向真空的自由膨胀是不行逆的，选项D错误；热运动的宏观过程有必定的方向性，选项E正确．答案：BCE4．(2016·高考全国卷Ⅰ)对于热力学定律，以下说法正确的选项是()A．气体吸热后温度必定高升B．对气体做功能够改变其内能C．理想气体等压膨胀过程必定放热D．热量不行能自觉地从低温物体传到高温物体E．假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡，那么这两个系统彼此之间也必然达到热均衡分析：若气体吸热的同时对外做功，则其温度不必定高升，选项A错误；做功是改变物体内能的门路之一，选项B正确；理想气体等压膨胀，气体对外做功，pV由理想气体状态方程T＝C知，气体温度高升，内能增添，故必定吸热，选项C错误；依据热力学第二定律知选项D正确；假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡，那么这两个系统与第三个系统的温度均相等，则这两个系统之间也必然达到热均衡，应选项E正确．答案：BDE二、非选择题5.必定质量的理想气体在初状态(状态A)时温度为T0，压强p02.0×105Pa，内能为20J，其体积V与热力学温度T间的关系如下图，线段AB、BC分别与V轴和T轴平行．假定理想气体的内能与热力学温度的二次方成正比．(1)求状态C时的压强pC.(2)若气体从状态A变化到状态C的过程中，对外界做的功为10J，则此过程中气体________(选填“汲取”或“放出”)________J热量．分析：(1)从A到B发生等温变化，有p0V0＝pB·2V0，从B到C发生等容变化，有pB＝pC，联立解得pC＝3p0＝3.0×105Pa.T03T02(2)因理想气体的内能与热力学温度的二次方成正比，因此在状态C时内能为J，由热力学第必定律U＝W＋Q得Q＝170J，因此此过程汲取热量170J.

180答案：(1)3.0×105Pa

(2)汲取

1706.如下图pV图像中，必定质量的理想气体由状态

A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J.(1)ACB过程中气体的内能怎样变化？变化了多少？(2)BDA过程中气体汲取仍是放出多少热量？分析：(1)ACB过程中，W1＝－280J，Q1＝－410J由热力学第必定律得UB－UA＝W1＋Q1＝－690J气体的内能减少，减少许为690J.(2)因为必定质量理想气体的内能只与温度有关，BDA过程中气体内能变化量：UA－UB＝690J由题知W2＝200J由热力学第必定律得UA－UB＝W2＋Q2解得Q2＝490J即汲取热量490J.答案：看法析7.(2018江·西南昌模拟)如下图，粗细均匀、导热优秀、装有适当水银的倒U形管竖直搁置，右端与大气相通，左端关闭气柱长L1＝20cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．先将右端与一低压舱(未画出)接通，稳固后左管水银面超出右管水银面h＝10cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg)(1)求稳固后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)．(2)此过程中外界对左管内气体________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(选填“吸热”或“放热”)．分析：(1)设U形管横截面积为S，右端与大气相通时左管中关闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后左管中关闭气体压强为p2，气柱长度为L2，稳固后低压舱内的压强为p，左管中关闭气体发生等温变化，依据玻意耳定律得p1V1＝p2V2p1＝p0p2＝p－phV1＝L1SV2＝L2Sh＝2(L2－L1)联立各式，代入数据得p＝70cmHg.(2)此过程气体体积增大，外界对气体做负功，温度不变，内能不变，故吸热．答案：(1)70cmHg(2)做负功吸热8.如下图，用质量m＝1kg的活塞在汽缸内关闭必定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间的摩擦忽视不计，开始时活塞距离汽缸底部的高度h1＝0.50m，气体的温度t1＝27℃，给汽缸迟缓加热至t2＝207℃，活塞迟缓上涨到距离汽缸底某一高度h2处，此过程中被关闭气体增添的内能U＝300J．已知大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加快度g取10m/s2，活塞横截面－42积S＝5.0×10m.求：(1)初始时汽缸内气体的压强和迟缓加热后活塞距离汽缸底部的高度h2；(2)此过程中缸内气体汲取的热量Q.分析：(1)气体压强p＝p0＋mgS＝1.2×105Pa.hShS12气体做等压变化，依据盖吕萨克定律可得T1＝T2，代入数据解得h2＝0.80m.(2)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为W0＝pV＝[1.2×105×(0.80－0.50)×5.0×10－4]J＝18J.依据热力学第必定律可得气体内能的变化为U＝－W0＋Q，得Q＝U＋W0＝318J.答案：(1)1.2×105Pa0.80m(2)318J9．如图甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内关闭着必定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m.现使汽缸内的气体慢慢按图乙所示的规律变化，汽缸内的气体从状态A变化到状态B.若该过程中气体内能发生了变化，气体柱高度增添了L.外界大气压强为p0.(1)以下说法中正确的选项是________．A．该过程中汽缸内气体的压强一直为p0B．该过程中气体的内能不停增大C．该过程中气体不停从外界汲取热量D．气体在该过程中汲取的热量大于它对外界做的功E．A和B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内遇到气体分子撞击的次数相同(2)汽缸内气体的温度为T1时，气体柱的高度为L＝________(用图中和题目中给出的字母表示)．(3)若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界汲取的热量为Q，则被关闭气体的内能变化了多少？分析：(1)依据图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化，该过程中汽缸内气mg体的压强一直为p0＋S，选项A错误；由图乙可知气体温度高升，内能增大，气体体积膨胀对外做功，依据热力学第必定律可知，气体必然从外界汲取热量，且气体从外界汲取的热量大于气体对外做的功，选项B、C、D正确；A和B两个状态，气体温度不同样，气体分子运动的均匀速率不相等，单个分子对汽缸内壁的均匀撞击力也不相等，依据等压变化，可判断汽缸内壁单位面积单位时间内遇到分子撞击的次数不一样，选项E错误．12L＋L·ST1(2)由盖吕萨克定律得T2，解得L＝L.T1＝T2，即T1＝2－T1T(3)对活塞和砝码整体，由力的均衡条件得mg＋p0S＝pSmg解得p＝p0＋S气体从状态A变化到状态B的过程中对外做的功为W＝pSL＝(p0S＋mg)L由热力学第必定律得，气体内能的变化量为U＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)L.T1答案：(1)BCD(2)T2－T1L(3)Q－(p0S＋mg)L[课时作业]独自成册方便使用一、选择题1．做简谐运动的物体，当它每次经过同一地点时，必定同样的物理量是()A．位移

B．速度C．加快度

D．答复力E．回到均衡地点的时间分析：做简谐运动的物体，经过同一地点时，位移、答复力和加快度是确立不变的，而速度的方向和回到均衡地点的时间可能不一样，应选A、C、D.答案：ACD2．以下说法正确的选项是()A．摆钟走时快了一定调短摆长，才可能使其走时正确B．担水时为了防备水从桶中荡出，能够加快或减慢走路的步频C．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象D．队伍要便步经过桥梁，是为了防备桥梁发生共振而坍塌E．较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振L分析：摆钟走时快了，说明摆钟的周期变小了，依据T＝2πg可知增大摆长L能够增大摆钟的周期，A错误；担水时为了防备水从桶中荡出，能够改变走路的步频，B正确；在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是受迫振动，C错误；队伍便步经过桥梁，不可以产生较强的驱动力，就防止桥梁发生共振现象，故D正确；当声音频次等于玻璃杯频次时，杯子发生共振而破裂，E正确．答案：BDE3.如下图，A球振动后，经过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳准时，以下说法中正确的选项是()A．只有A、C的振动周期相等B．C的振幅比B的振幅小C．C的振幅比B的振幅大D．A、B、C的振动周期相等E．若先让B球振动，稳固后A、B、C三者的周期相等lA分析：A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA＝2πg，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频次等于A施加的驱动力的频次，因此TA＝TB＝TC，而TC固＝πlC2g＝T，T固＝πlB，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，因此A、AB2g>TAB错误，C、D正确．B先振动后，A、C做受迫运动，仍有三者周期相等，都等于B的驱动周期，故E正确．答案：CDE4.如下图为同一地址的两单摆甲、乙的振动图像，下列说法中正确的选项是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．在t＝0.5s时有正向最大加快度的是乙摆E．由图像能够求出当地的重力加快度分析：由图看出，两单摆的周期同样，同一地址的g值同样，由单摆的周期公式LT＝2πg得悉，甲、乙两单摆的摆长L同样，A正确．甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，B正确．只管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长也相等，但因为两摆的质量未知，没法比较机械能的大小，C错误．在t＝0.5s时，甲摆经过均衡地点，振动的加快度为零，而乙摆的位移为负L向最大，则乙摆拥有正向最大加快度，D正确．由单摆的周期公式T＝2πg得24πLg＝T2，因为单摆的摆长未知，因此不可以求得重力加快度，E错误．答案：ABD5.如图，轻弹簧上端固定，下端连结一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动．以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5t)mπ.t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6s时，小球恰巧与物块处于同一高度．取重力加快度的大小g＝10m/s2.以下判断正确的是()A．h＝1.7mB．简谐运动的周期是0.8sC．0.6s内物块运动的行程为0.2mD．t＝0.4s时，物块与小球运动方向相反E．简谐振动的振幅为0.1m分析：由物块简谐运动的表达式y＝0.1sin(2.5t)mπ知，A＝0.1m，ω＝2.5πrad/s，2π2πT＝ω＝2.5πs＝0.8s，选项

B、E正确；t＝0.6s时，y＝－0.1m，对小球：

h＋12|y|＝2gt，解得

h＝1.7m，选项

A正确；物块

0.6s内行程为

0.3m，t＝0.4s时，物块经过均衡地点向下运动，与小球运动方向同样，应选项

C、D

错误．答案：ABE6．(2016·高考海南卷

)以下说法正确的选项是

(

)A．在同一地址，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C．在同一地址，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D．系统做稳固的受迫振动时，系统振动的频次等于周期性驱动力的频次E．已知弹簧振子初始时刻的地点及其振动周期，便可知振子在随意时刻运动速度的方向l分析：在同一地址，重力加快度g为定值，依据单摆周期公式T＝2πg可知，周期的平方与摆长成正比，应选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参加转变，依据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不l变，应选项B正确；依据单摆周期公式T＝2πg可知，单摆的周期与质量没关，应选项C错误；当系统做稳固的受迫振动时，系统振动的频次等于周期性驱动力的频次，应选项D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷地点，知道周期后，能够确立随意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则没法确立随意时刻运动的方向，应选项E错误．答案：ABD7．(2018·湖南长沙模拟)一简谐振子沿x轴振动，均衡地点在座标原点，

t＝0

时4刻振子的位移x＝－0.1m；t＝3s时刻x＝0.1m；t＝4s时刻x＝0.1m．该振子的振幅和周期可能为()8A．0.1m，3sB．0.1m,8s8C．0.2m，3sD．0.2m,8sE．0.2m,10s分析：若振子的振幅为0.1m，4＝＋1，－4＝1，则周期最大值为8，3s(n2)T(43)snT3sA正确，B错误；若振子的振幅为0.2m，由简谐运动的对称性可知，当振子由x＝－0.1m处运动到负向最大位移处再反向运动到x＝0.1m处，再经n个周期4148时所用时间为3s，则(2＋n)T＝3s，因此周期的最大值为3s，且t＝4s时刻x＝0.1m，C正确；当振子由x＝－0.1m经均衡地点运动到x＝0.1m处，再经n个周期时所用时间为41＋n)T＝4，因此此时周期的最大值为，且3s，则(63s8st4s时，x＝0.1m，D正确．答案：ACD二、非选择题8．如图甲所示，在圆滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连结，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正当，拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据及时传递到计算机，经计算机办理后在屏幕上显示出F-t图像．现使劲将滑块沿斜面压下一段距离，松手后滑块将在圆滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图像．(1)滑块做简谐运动的答复力是由________供给的；(2)由图乙所示的F-t图像可知，滑块做简谐运动的周期为________s；(3)联合F-t图像的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为________．分析：(1)滑块的答复力由滑块所受各力沿振动方向的分力的协力供给，即弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的协力．(2)由F-t图像可知，滑块的振动周期T＝0.4s.(3)弹簧的最大压缩量1＝F1，最大伸长量x2＝F2，因此振幅A＝x1＋x2＝F1＋F2xkk22k.答案：(1)弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的协力(或弹簧弹力、重力和斜面支持F1＋F2力的协力)(2)0.4(3)2k9．(2018·浙江金华质检)(1)在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺丈量小球的直径的操作如图甲、乙所示．丈量方法正确的选项是________(选填“甲”或“乙”)．(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摇动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右双侧分别搁置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示．光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示，则该单摆的振动周期为________．若保持悬点到小球极点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________(选填“变大”“不变”或“变小”)，图丁中的t将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．分析：(1)游标卡尺应当用两外丈量爪对齐的地方丈量，正确的选项是图乙．(2)一个周期内小球应当两次经过最低点，使光敏电阻的阻值发生变化，故周期为t1＋2t0－t1＝2t0；小球的直径变大后，摆长变长，依据T＝2πgl可知，周期变大；每次经过最低点时小球的挡光的时间变长，即t变大．答案：(1)乙(2)2t0变大变大10．(2018·南百校联考河)如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情形图，O是它的均衡地点，

P、Q是小球所能抵达的最高地点．小球的质量

m＝0.4kg，图乙是摆线长为

l时小球的振动图像，

g取

10m/s2.(1)为丈量单摆的摇动周期，丈量时间应从摆球经过________(选填“O”“P”或“Q”)时开始计时；测出悬点到小球球心的距离(摆长)L及单摆达成n次全振动所用的时间t，则重力加快度g＝________(用L、n、t表示)．(2)由图乙写出单摆做简谐运动的表达式，并判断小球在什么地点时加快度最大？最大加快度为多少？分析：(1)因摆球经过最低点的速度大，简单察看和计时，因此丈量时间应从摆球经过最低点

O开始计时．单摆周期

tT＝n，再依据单摆周期公式

T＝2π

Lg，224πnL可解得g＝t2.2π2π(2)由图乙可知单摆的振幅A＝5cm，ω＝T＝2rad/s＝πrad/s，因此单摆做简谐运动的表达式为x＝5sinπtcm.小球在Q和P处的加快度最大，由图乙可看出此LFm摆的周期是2s，依据T＝2πg，可求得摆长为L＝1m，加快度最大值am＝m＝mgA＝10×5×10－2m/s2＝0.5m/s2.Lm1224π2答案：(1)O(2)x＝5sintπcm小球在Q和P处的加快度最大t20.5m/s11．弹簧振子以O点为均衡地点，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.20s时刻，振子速度第一次变为－v；在t＝0.50s时刻，振子速度第二次变为－v.(1)求弹簧振子的振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25cm，求振子在4.0s内经过的行程；(3)若B、C之间的距离为25cm，从均衡地点开始计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像．分析：(1)画出弹簧振子简谐运动表示图如下图．由对称性可得T＝0.5×2s＝1.0s.(2)若B、C之间距离为25cm，1则振幅A＝2×25cm＝12.5cm4振子4.0s内经过的行程s＝T×4×12.5cm＝200cm.2π(3)依据x＝Asinωt，A＝12.5cm，ω＝T＝2πrad/s，得x＝12.5sin2t(cm)π振动图像如下图．答案：(1)1.0s

(2)200cm(3)x＝12.5sin2t(cm)π

图像看法析图六、词语点将（据意写词）。1．探望；接见。（）2．相互商议解决相互间有关的问题。（）3．全力保持隆重。（）4．沐浴，沐浴，比喻受滋润。（）5．弯曲折曲地延长的样子。（）七、对号入坐（选词填空）。沉着沉寂清静安静寂静１．蒙娜丽莎脸上表露出（）的浅笑。2．贝多芬在一条（）的小道上漫步。3．同学们（）地坐在教室里