新教材2024-2025学年高中物理第3章热力学定律第2节能量的转化与守恒分层作业鲁科版选择性必修第三册

第2节能量的转化与守恒A级必备学问基础练1.关于内能的变更,以下说法正确的是()A.物体汲取热量,内能肯定增大B.物体对外做功,内能肯定削减C.物体汲取热量,同时对外做功,内能可能不变D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变2.(多选)细绳一端固定在天花板上,另一端系一质量为m的小球,如图所示。使小球在竖直平面内摇摆,经过一段时间后,小球停止摇摆。下列说法正确的是()A.小球机械能不守恒B.小球能量正在消逝C.小球摇摆过程中,只有动能和重力势能在相互转化D.总能量守恒,但小球的机械能在削减3.(多选)(2024山东青岛高二月考)如图所示,汽缸放置在水平地面上,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、活塞均绝热且不漏气。起先时活塞被销钉固定,现将销钉拔掉,活塞最终静止在原位置下方h处,设活塞移动前后甲气室中气体内能的变更量为ΔE,不计气体重心变更的影响,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.甲气室中气体体积减小,温度上升B.ΔE>mghC.ΔE<mghD.ΔE=mgh4.如图所示,A、B是两个完全相同的铁球,A放在绝热板上,B用绝热绳悬挂。现只让它们汲取热量,当它们上升相同的温度时,它们所汲取的热量分别为QA、QB,则()A.QA=QB B.QA<QBC.QA>QB D.无法确定5.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,将气泡内的气体视为志向气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,气体对外界做了0.6J的功,则此过程中的气泡(选填“汲取”或“放出”)的热量是J。气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1J的功,同时汲取了0.3J的热量,则此过程中,气泡内气体内能增加了J。

6.在如图所示的p-T图像中,肯定质量的某种志向气体先后发生两种状态变更过程。第一种变更是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6J;其次种变更是从状态A至状态C,该气体从外界汲取的热量为9J。已知图线AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,志向气体的分子势能视为零。求:(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界汲取的热量Q2。B级关键实力提升练7.有一温泉水温恒定,则温泉中正在缓慢上升的气泡内的气体()A.压强增大,体积减小,汲取热量B.压强增大,体积减小,放出热量C.压强减小,体积增大,汲取热量D.压强减小,体积增大,放出热量8.(多选)肯定量的志向气体从状态a起先,经验三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图像如图所示。下列推断正确的是()A.过程ab中气体肯定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小9.(多选)如图所示,长木板A放在光滑的水平地面上,物体B以水平速度v0冲上木板A后,由于摩擦力作用,最终停止在木板A上,则从物体B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中,下列说法正确的是()A.物体B动能的削减量等于系统损失的机械能B.物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C.物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D.系统克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量10.(多选)如图所示,a、b、c、d表示肯定质量的志向气体状态变更过程中的四个状态,图中ad平行于横坐标轴,dc平行于纵坐标轴,ab的延长线过原点,以下说法正确的是()A.从状态d到c,气体不吸热也不放热B.从状态c到b,气体放热C.从状态a到d,气体对外做功D.从状态b到a,气体吸热11.如图所示,水平放置的气缸内壁光滑,活塞的厚度不计,在A、B两处设有限制装置,使活塞只能在A、B之间运动,A左侧气缸的容积为V0,A、B之间容积为0.1V0,起先时活塞在A处,缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强),温度为297K,现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B。求:(1)若此过程气体汲取热量为Q,求此过程气体内能增量ΔU;(2)活塞刚移动到B时,缸内气体温度TB。12.如图所示,内壁光滑、足够高的圆柱形气缸竖直放置,内有一质量为m的活塞封闭肯定质量的志向气体。已知活塞横截面积为S,外界大气压强为p0,缸内气体温度为T1。现对气缸内气体缓慢加热,使气体体积由V1增大到V2,该过程中气体汲取的热量为Q1,停止加热并保持体积V2不变,使其降温到T1,已知重力加速度大小为g,求:(1)停止加热时缸内气体的温度;(2)降温过程中气体放出的热量。

第2节能量的转化与守恒1.C依据热力学第肯定律ΔU=W+Q,物体内能的变更与做功及热传递两个因素均有关,物体汲取热量,内能不肯定增大,因为物体可能同时对外做功,故内能有可能不变或削减,A错误;物体对外做功,还有可能汲取热量,内能可能不变或增大,B错误,C正确;物体放出热量,同时对外做功,内能肯定削减,D错误。2.AD小球在竖直平面内摇摆,经过一段时间后,小球停止摇摆,说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能,即机械能不守恒,故A正确;小球的机械能转化为内能,能量的种类变了,但能量不会消逝,故B错误;小球长时间摇摆过程中,重力势能和动能相互转化的同时,机械能在削减,削减的机械能不断地转化为内能,故摇摆的幅度越来越小,但总能量守恒,故C错误,D正确。3.AB在绝热过程中,甲气室中气体体积减小,外界对它做正功,内能增加,温度上升,故A正确。乙气室中气体体积增加,它对外界做功,内能削减;活塞下落,重力势能削减,设乙气室中气体对活塞的力做功为W乙,由题可知W乙为正值,由能量守恒定律可得ΔE=mgh+W乙,故C、D错误,B正确。4.CA、B上升相同的温度,依据Q=cmΔt可知,升温须要的能量是相同的。由于受热膨胀,A的重心上升,重力势能增加,汲取的热量QA一部分用于升温,剩余部分用于增加重力势能ΔEpA,即QA=Q+ΔEpA;B受热膨胀重心降低,重力势能减小,汲取的热量QB和削减的重力势能ΔEpB共同用于升温,即Q=QB+ΔEpB,故QA>QB,C正确。5.答案汲取0.60.2解析气泡从湖底上升到湖面过程中,W=-0.6J,ΔU=0,依据热力学第肯定律ΔU=W+Q得Q=0.6J,即汲取热量0.6J。气泡到达湖面后,温度上升的过程中W=-0.1J,Q=0.3J,则ΔU=W+Q=0.2J,即气泡内气体内能增加了0.2J。6.答案(1)09J(2)9J3J解析(1)由题意及题图可知,从状态A到状态C的过程,气体发生等容变更,该气体对外界做的功W1=0,依据热力学第肯定律有ΔU1=W1+Q1内能的增量ΔU1=Q1=9J。(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度上升该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9J依据热力学第肯定律有ΔU2=W2+Q2从外界汲取的热量Q2=ΔU2-W2=3J。7.C温泉中正在缓慢上升的气泡内的气体,压强减小,由志向气体状态方程公式pVT=C8.ADab过程为等容变更,W=0,温度上升,内能增大,ΔU>0,由热力学第肯定律ΔU=W+Q知Q>0,吸热,A正确;bc过程为等温变更,ΔU=0,体积增大对外做功,W<0,由ΔU=W+Q得Q>0,吸热,B错误;ca过程温度降低,内能减小,ΔU<0,体积减小,外界对气体做功,W>0,由热力学第肯定律ΔU=W+Q得Q<0,且|Q|>W,C错误;温度为分子平均动能的唯一标记,Ta<Tb=Tc,D正确。9.CD物体B以水平速度冲上木板A后,由于摩擦力作用,物体B减速运动,木板A加速运动,依据能量守恒定律,物体B动能的削减量等于木板A增加的动能和系统产生的热量之和,故A错误;依据动能定理,物体B克服摩擦力做的功等于物体B损失的动能,故B错误;由能量守恒定律可知,物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和,故C正确;由能量守恒定律,整个系统克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量,故D正确。10.BCD气体从状态d到c,温度不变,志向气体内能不变,但是压强减小,体积增大,对外做功,还要保持内能不变,肯定要汲取热量,故A错误;气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程,同时体积减小,外界对气体做功,而气体的内能还要减小(降温),就肯定要伴随放热的过程,故B正确;气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程,同时体积增大,所以气体要对外做功,C正确;气体从状态b到状态a是一个等容变更过程,随压强的增大,气体的温度上升,内能增大,而在这个过程中气体的体积没有变更,就没有做功,气体内能的增加是气体吸热的结果,故D正确。11.答案(1)Q-0.1p0V0(2)363K解析(1)由热力学第肯定律解得ΔU=W+Q=Q-0.1p0V0。(2)活塞由A移动到B的过程中,先做等容变更,后做等压变更,由志向气体状态方程得pV解得TB=363K。12.答案(1)