2024-2025学年新教材高中物理课时作业8热力学第一定律能量的转化与守恒含解析鲁科版选择性必修3

PAGE5-课时分层作业(八)热力学第肯定律能量的转化与守恒(建议用时：25分钟)◎考点一功、热传递、内能之间的改变关系1．肯定质量的气体经验一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽视，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削减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，气体分子的平均动能削减D[绝热过程是指气体膨胀过程未发生传热，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做的功W＜0，由ΔU＝W可知，气体内能减小．由于气体分子间的势能可忽视，故气体分子的平均动能减小．故D正确．]2．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒渐渐向容器内打气，使容器内的压强增大到肯定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()A．温度计示数变大，试验表明气体对外界做功，内能削减B．温度计示数变大，试验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，试验表明气体对外界做功，内能削减D．温度计示数变小，试验表明外界对气体做功，内能增加C[胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功．由于没来得及发生热交换，由W＝ΔU可知内能减小．内能等于物体内全部分子动能和分子势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低．]3．(多选)关于热量与内能，下列说法正确的是()A．热量是物体在热传递过程中内能改变的量度B．热水的内能比冷水的内能多C．热量有可能从内能少的物体传给内能多的物体D．温度高的物体热量多，内能多AC[热量是物体在热传递过程中内能改变的量度，只有在热传递的状况下，有多少热量转移，内能就改变了多少，A正确；内能是物体内全部分子动能和势能的总和，宏观上看，其大小取决于物体的温度、体积、物质的量，温度高只能说明其分子的平均动能大，因为物体的质量不肯定相同，所以并不能说明它的总分子动能大，更不能说明它的内能大，B错误；热量从高温物体传递给低温物体，而高温物体的内能有可能比低温物体的内能少，C正确；热量不是状态量，不能说某个物体热量多，D错误．]4．关于系统的内能，下述说法正确的是()A．物体内全部分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体当它的机械能发生改变时，其内能也肯定发生改变C．外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU＝WD．系统从外界汲取了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU＝QA[在分子动理论中，我们把物体内全部分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，故A正确；物体的内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但假如物体的温度不变，物体的内能可能不变，故B错误；只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统汲取(或放出)的热量才等于系统内能的改变量，故C、D错误．]◎考点二热力学第肯定律5．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的改变)则()A．气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B．气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C．气泡内空气内能削减，同时放热D．气泡内空气内能不变，不吸热也不放热B[气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的．不计气泡内空气分子势能的改变，内能不变，故须从外界汲取热量，且汲取的热量等于对外界所做的功．答案为B．]6．在一个大气压下，1kg100℃的水变为1kg100℃的水蒸气的过程，下列说法正确的是()A．内能不变，对外界做功，肯定是吸热过程B．内能增加，汲取的热量等于内能的增加量C．内能不变，汲取的热量等于对外界做的功D．内能增加，从外界吸热，汲取的热量等于对外界做的功和增加的内能之和D[水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第肯定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故D正确．]7．如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的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，使两部分气体匀称混合，设在此过程中气体吸热Q、气体内能增量为ΔU，则()A．ΔU＝Q B．ΔU<QC．ΔU>Q D．无法比较B[两部分气体混合后，因B的密度大，重心上升，重力做负功，由热力学第肯定律W＋Q＝ΔU，得ΔU<Q，故选B．]◎考点三能量的转化与守恒8．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何改变()A．降低 B．上升C．不变 D．无法确定B[冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部无法使系统总能量发生改变．但系统消耗电能增加了系统的总能量，依据能的转化与守恒定律，系统增加的能量转化为内能使房间的温度上升．B正确．]9．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形态记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形态快速复原，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()A．转轮依靠自身惯性转动，不须要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形态记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温上升D．叶片在热水中汲取的热量肯定大于在空气中释放的热量D[形态记忆合金从热水中汲取热量后，伸展划水时一部分热量转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，依据能量守恒定律可知只有D正确．](建议用时：15分钟)10．(多选)如图所示，A、B两点表示肯定质量的某种志向气体的两个状态．当气体自状态A改变到状态B时()A．体积必定变大B．不行能经过体积减小的过程C．外界必定对气体做正功D．气体必定从外界吸热AD[本题是气体状态改变、图像与热力学第肯定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB＞VA，A正确；由于没有限制，自状态A改变到状态B的过程，可先减小气体的体积再增大气体的体积，B错误；因为气体体积增大，所以气体对外做功，C错误；因为气体对外界做功，而气体的温度又上升，内能增大，由热力学第肯定律知气体肯定从外界吸热，D正确．]11．带有活塞的汽缸内封闭肯定质量的志向气体，气体起先处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中汲取的热量分别为Qab和Qac，则()A．pb>pc，Qab>Qac B．pb>pc，Qab<QacC．pb<pc，Qab>Qac D．pb<pc，Qab<QacC[肯定质量的志向气体内能只与温度有关，从状态a到状态b，和到状态c，两过程温度上升相同，即内能增加相同，但b状态体积比a状态大，所以从a状态到b状态气体要对外界做功，由热力学第肯定律知Qab>Qac，由于b、c状态温度相同，由玻意耳定律，pb<pc，故C正确．]12．肯定质量的气体，在从一个状态改变到另一个状态的过程中，汲取热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的改变？(2)假如这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？[解析](1)由热力学第肯定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J，即内能增加了160J．(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的改变应等于从1状态到2状态过程中内能的改变，则从2状态到1状态的内能应削减160J．即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，依据热力学第肯定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界对气体做功80J．[答案](1)增加了160J(2)外界对气体做功80J13．如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体试验装置，起先时封闭的空气柱长度为22cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2cm，人对活塞做功100J，大气压强为p0＝1×105Pa，不计活塞重力．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1cm2)[解析](1)设压缩后气体的压强为p，活