人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：3 2-3 3 热力学第一定律 能量守恒定律练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第2节热力学第一定律第3节能量守恒定律(限时25分钟)题组一热力学第一定律的理解和应用1.在热力学第一定律的表达式ΔU＝Q＋W中关于ΔU、Q、W各个物理量的正、负，下列说法中正确的是()A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负〖答案〗C〖解析〗外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负，故C正确。2.一定质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，则下列各式正确的是()A.W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB.W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC.W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD.W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J〖答案〗B〖解析〗因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；气体内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，选项B正确。3.一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，用W1表示外界对气体做功，W2表示气体对外界做功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则整个过程一定有()A.Q1－Q2＝W2－W1 B.Q1＝Q2C.W2＝W1 D.Q1＞Q2〖答案〗A〖解析〗由题意知，W1为正功，W2为负功Q1为正，Q2为负，故W＝W1－W2，Q＝Q1－Q2由于从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以ΔU＝W＋Q＝0即得Q1－Q2＝W2－W1，故选项A正确。4.关于内能的变化，以下说法正确的是()A.物体吸收热量，内能一定增大B.物体对外做功，内能一定减少C.物体吸收热量，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〖答案〗C〖解析〗根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，物体内能的变化与做功及传热两个因素均有关.物体吸收热量，内能不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错误；物体对外做功，可能同时吸收热量，内能还有可能不变或增大，B错误，C正确；物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误。5.固定不动的水平汽缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体，气体分子之间的相互作用可以忽略。假设汽缸的导热性能很好，环境的温度保持不变。若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是()A.气体对外做功，气体内能减小B.气体对外做功，气体内能不变C.外界对气体做功，气体内能不变D.气体向外界放热，气体内能不变〖答案〗B〖解析〗用力F缓慢拉动活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于汽缸的导热性能很好，环境温度又不变，汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B选项正确。题组二能量守恒定律的理解和应用6.有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是()A.只适用于机械能与内能的相互转化B.只适用能量转化过程C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D.根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变〖答案〗D〖解析〗能量的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的一个规律，适用于一切能量和一切物理过程，故D正确，A、B、C错误。7.一种冷暖两用型空调在制热时，每消耗1J电能，放出约3J的热量。下列说法正确的是()A.空调制热过程产生了新能量B.空调制热时放出的热量全部是由电能转化而来的C.此过程违反了能量守恒定律D.空调制热时放出的热量，一部分是由电能转化而来，另一部分则是从外界吸收〖答案〗D〖解析〗该空调向室内放出的热量，一部分是通过电流做功，消耗电能转化而来，另一部分则是通过从外界吸收，因此并不违反能量守恒定律，故选项D正确，A、B、C错误。8.(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是()A.永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器B.永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律C.永动机不能制成的原因是技术问题D.永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律〖答案〗ABD〖解析〗永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因，而不是因为技术问题。故选项A、B、D正确。9.(多选)下列说法正确的是()A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生〖答案〗BC〖解析〗永动机违反能量守恒定律，即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A错误；牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动，B正确；“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正确；由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，D错误。10.(2021·济南市期中)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为()A.400J B.1200JC.2000J D.2800J〖答案〗B〖解析〗由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为ΔU＝Q＋W＝(2000－800)J＝1200J，故B正确。11.(多选)如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()A.右边气体温度升高，左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量〖答案〗BC〖解析〗右边气体吸收热量后，温度升高，压强增大，隔板不再静止，向左移动，右边气体对左边气体做功，由于隔板和汽缸均绝热，则左边气体的内能增加，温度升高，A错误；左边气体体积减小，温度升高，由eq\f(pV,T)＝C，可知压强增大，B、C均正确；右边气体对左边气体做了功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得右边气体内能的增加量小于电热丝放出的热量，D错误。12.(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A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是()A.物体B动能的减少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总功等于系统内能的增加量〖答案〗CD〖解析〗物体B以水平速度冲上木板A后，由于摩擦力作用，B减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于木板A增加的动能和系统产生的热量之和，故A错误；根据动能定理，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；物体B克服摩擦力做的功等于物体B动能的减少量，摩擦力对木板A做的功等于木板A动能的增加量，整个系统克服摩擦力做的功等于系统动能的减少量，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。13.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？〖答案〗5×104J〖解析〗选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W。由题意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J。负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104J。14.若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，(设上下湖水的温度相等且保持不变)(1)气泡上升过程中吸收的热量是多少？(2)气泡