2024-2025学年高中物理第十章热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律课时作业含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE6热力学第肯定律能量守恒定律时间：45分钟一、单项选择题1.如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的(A)A．温度上升，内能增加600JB．温度上升，内能削减200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能削减200J解析：由题意知W＝800J，Q＝－200J，由热力学第肯定律，得ΔU＝W＋Q＝600J，可见内能增加600J．因气体的内能仅是温度的函数，内能增加，则温度上升，故A项正确．2．对于肯定质量的物体(或系统)，有(C)A．吸热物体的温度肯定会上升B．只要气体的体积、温度变更，则气体的内能肯定变更C．外界对系统做功，系统内能可能不变D．物体温度不变，则其内能肯定也不变解析：物体的内能是否变更在于系统吸热和做功的总和，所以A、D两项错误；物体的体积和温度变更，不能确定其内能是否变更，故B项错误，C项正确．3．在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块．对此过程，下列说法中正确的是(A)A．摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量B．摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C．子弹削减的机械能等于子弹与木块增加的内能D．子弹削减的机械能等于木块增加的动能与内能之和解析：对木块由动能定理可推断出A项正确，子弹克服摩擦力做功而削减的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D三项错误，故选A项．4.如图，肯定质量的志向气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态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<Qac解析：本题考查志向气体的图象问题，意在考查考生的推理实力，难度中等偏易．依据志向气体状态方程有：eq\f(p0V0,Ta)＝eq\f(2p0V0,Tb)＝eq\f(2p0V0,Tc)，所以有Ta<Tb＝Tc，在ab过程中，汲取的热量Qab＝ΔU＋W，在ac过程中，汲取的热量Qac＝ΔU，所以Qab>Qac，所以C项正确，A、B、D项错误．5.如图所示，活塞将肯定质量的气体封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，现渐渐取走细沙，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视，则在此过程中(A)A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能肯定削减C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能肯定增加解析：由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙削减时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．二、多项选择题6．如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板(质量不计)固定，左右两室分别充有肯定量的氢气和氧气(视为志向气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡．下列说法中正确的是(CD)A．初始时氢气分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：初始时，两室气体的温度相同，故分子平均动能相等，A错；因为汽缸是绝热的，所以汽缸内气体的总的内能守恒，由于隔板导热，重新平衡后两种气体温度仍相同，即气体内能仍相等，所以每种气体内能均不变，B错；氢气通过隔热板对氧气做功，而内能不变，由热力学第肯定律可知氢气肯定汲取了来自氧气的热量，C正确；达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，氧气内能增加；热量从氧气传递到氢气，氧气内能又减小，D正确．7．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有肯定量的淡薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中(BD)A．气体对外界做功，内能削减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，温度不变解析：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由ΔU＝W＋Q知内能不变，故选项A错误、选项B正确．淡薄气体可看作志向气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1＝p2V2和V1<V2知p1>p2，即气体压强变小，故选项C错误、选项D正确．8．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是(CD)A．布朗运动就是液体分子的热运动B．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气的内能增加1.5×105J，则空气从外界吸热0.5×105JC．第一类永动机不行能制成是因为它违反了能量守恒定律D．肯定质量的气体，假如保持温度不变，体积越小，则压强越大解析：布朗运动是小颗粒的运动，只是间接反映了液体分子的无规则运动，故选项A是错误的．由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知，空气向外界散热0.5×105J的热量，故选项B是错误的．第一类永动机违反了能量守恒定律，故选项C是正确的．肯定质量的气体，在保持温度不变的条件下，体积越小，气体分子与容器壁碰撞的次数越多，故压强越大，因此选项D是正确的．三、非选择题9．(1)为了将空气装入气瓶内，现将肯定质量的空气等温压缩，空气可视为志向气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是B.(2)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，瓶内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5kJ，空气放出(选填“汲取”或“放出”)的总热量为29kJ.解析：(1)依据玻意耳定律pV＝C，故选项B正确．(2)将空气压缩装入气瓶的过程中，温度不变，所以内能不变，潜水员背着气瓶潜入海底的过程中，放出5kJ的热量，则ΔU＝－5kJ.故两过程减小的空气内能为5kJ，在这两个过程中，由热力学第肯定律得ΔU＝W＋Q，Q＝ΔU－W＝(－5－24)kJ＝－29kJ，“－”说明放出热量．10．喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L(设外界环境温度肯定，空气可看作志向气体)．(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上说明气体压强变更的缘由．(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．解析：(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微观说明：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．(2)吸热．气体对外做功而内能不变，依据热力学第肯定律可知气体吸热．答案：(1)2.5atm见解析(2)吸热见解析11．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是很多人宠爱的休闲零食．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，当打开容器盖后，“砰”的一声气体快速膨胀，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，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0.试分析：(1)将容器内的气体看作志向气体，求容器内气体的温度．(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何