能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第一定律 (建議用時：45分鐘)學(xué)業(yè)達標1在熱力學(xué)第一定律的表達式UWQ中，關(guān)于U、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正確的是()A物體對外界做功時W為負B物體吸收熱量時，Q為正C內(nèi)能減少時，U為正D內(nèi)能增加時，U為正EW為正，Q為負時，U一定為零【解析】根據(jù)公式UWQ及W、Q、U的符號法則得A、B、D正確【答案】ABD2一物體獲得一定初速度后，沿著一粗糙斜面上滑，在上滑過程中，物體和斜面組成的系統(tǒng)的下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：74320059】A機械能守恒B總能量守恒C機械能和內(nèi)能增加D機械能減少，內(nèi)能增加E摩擦力對物體做負功【解析】物體沿斜面上滑的過程中，有摩擦力對物體做負功，所以物體的機械能減少由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，內(nèi)能應(yīng)增加，能的總量不變，B、D、E正確【答案】BDE3景頗族祖先發(fā)明的點火器如圖512所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃，對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中 ()圖512A氣體溫度升高，壓強不變B氣體溫度升高，壓強變大C氣體對外界做正功D外界對氣體做正功E氣體的內(nèi)能增加【解析】壓縮氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，體積變小，壓強增大，所以B、D、E正確【答案】BDE4某物體溫度升高了，這說明()A該物體一定吸收了熱量B該物體可能放出了熱量C外界對物體可能做了功D物體可能吸收了熱量E外界對物體一定做了功【解析】由UQW來分析，物體溫度升高了，一定有物體的內(nèi)能增加，U>0，要滿足U>0可能有多種情況：W>0，Q0；W0，Q>0；W>0，Q>0；W>0，Q<0，W>|Q|；W<0，Q>0，Q>|W|.由否定選A；與選項B一致，與選項C一致；與選項D一致，故選項B、C、D正確【答案】BCD5一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104 J，氣體對外界做功1.0104 J，則該理想氣體的()A密度增大B密度減小C溫度降低D溫度升高E內(nèi)能增加【解析】由熱力學(xué)第一定律UWQ，Q2.5104 J，W1.0104 J可知U大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，C錯，D、E對；氣體對外做功，體積增大，密度減小，B對，A錯【答案】BDE6下列關(guān)于第一類永動機的說法正確的是()A第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器B第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律C第一類永動機不能制成的原因是技術(shù)問題D第一類永動機終究有一天能夠?qū)崿F(xiàn)E第一類永動機不可能制成是因為違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律【解析】第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷對外做功的機器，這是人們的美好愿望，但它違背了熱力學(xué)第一定律這也是它不能制成的原因故A、B、E三項正確，C、D兩項錯誤【答案】ABE7密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能) () 【導(dǎo)學(xué)號：74320060】A內(nèi)能增大B內(nèi)能減小C對外界做功D外界對其做功E放出熱量【解析】氣體降溫則內(nèi)能減小，變扁則體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律UQW可知，氣體一定放出熱量故選項B、D、E正確【答案】BDE8水能是一種清潔能源位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流速達每秒6 000 m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算發(fā)電機的輸出功率【解析】每秒流下的水量mV6 000103 kg，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知mgh50%Pt.式中m取6 000103 kg，t取1 s，h50 m，解得P1.5109 W.【答案】1.5109 W能力提升9如圖513所示，A、B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)當氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時()圖513A體積必然變大B不可能經(jīng)過體積減小的過程C外界必然對氣體做正功D氣體必然從外界吸熱E氣體必然對外界做功【解析】本題是氣體狀態(tài)變化、圖像與熱力學(xué)第一定律結(jié)合的綜合分析題連接OA、OB，得到兩條等容線，故有VBVA，所以A正確；由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B錯誤；因為氣體體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤，E正確；因為氣體對外界做功，而氣體的溫度又升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律知氣體一定從外界吸熱，D正確【答案】ADE10如圖412所示，一絕熱容器被隔板K隔開a、b兩部分已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)在此過程中() 【導(dǎo)學(xué)號：74320061】圖412A氣體對外界做功B氣體不做功C氣體壓強變小，溫度降低D氣體壓強變小，溫度不變E內(nèi)能不變【解析】絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有熱交換，Q0.稀薄氣體向真空中擴散沒有做功，W0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律知稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變稀薄氣體體積增大，壓強必減小選項B、D、E正確【答案】BDE11一定質(zhì)量的氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問：(1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做多少功？【解析】(1)由熱力學(xué)第一定律可得UWQ120 J280 J160 J.(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從2狀態(tài)回到1狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從1狀態(tài)到2狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化，則從2狀態(tài)到1狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對氣體做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界對氣體做功80 J12如圖413所示是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉的空氣柱長度為22 cm，現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長度變?yōu)?2 cm，人對活塞做功100 J，大氣壓強為p01105 Pa，不計活塞重力問：圖413(1)若用足夠長的時間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強為多大？(2)若以適當?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S1 cm2)【解析】(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強為p，活塞的橫截面積為S，l022 cm，l2 cm，V0l0S，VlS緩慢壓縮氣體溫度不變，由玻意耳定律得：p0V0pV，解得：p1.1106 Pa.(2)大氣壓力對活塞做功：W1p0S(l0l)2 J人做功W2100 J，由熱力學(xué)第一定律得：UW1W2Q，將Q20 J代入解得U82 J.【答案】(1)1.1106 Pa(2)82 J