2019年高中物理 第3章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第2、3節(jié) 熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律課后知能檢測(cè) 粵教版選修3-31一定量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5104 J，氣體對(duì)外界做功1.0104 J，則該理想氣體的()A溫度降低，密度增大B溫度降低，密度減小C溫度升高，密度增大 D溫度升高，密度減小【解析】由熱力學(xué)第一定律UWQ得：Q2.5104 J得：W1.0104 J，可知U大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯(cuò)；氣體對(duì)外做功，體積增大，密度減小，C錯(cuò)，D對(duì)【答案】D2氣體膨脹對(duì)外做功100 J，同時(shí)從外界吸收了120 J的熱量，它的內(nèi)能的變化是()A減小20 JB增大20 JC減小220 J D增大220 J【解析】研究對(duì)象為氣體，依據(jù)符號(hào)規(guī)則，對(duì)外做功W100 J，吸收熱量Q120 J由熱力學(xué)第一定律有：UWQ100 J120 J20 J0，說(shuō)明氣體的內(nèi)能增加，故選項(xiàng)B正確【答案】B3.固定的水平汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略假設(shè)汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變?nèi)粲猛饬將活塞B緩慢地向右拉動(dòng)，如圖336所示則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，關(guān)于汽缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是()圖336A氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小B氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能不變C外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變D氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變【解析】用力F緩慢拉活塞時(shí)，氣體膨脹，對(duì)外做功，但由于汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境溫度又不變，汽缸會(huì)從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項(xiàng)正確【答案】B4給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變、不計(jì)分子勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體()A從外界吸熱B對(duì)外界做負(fù)功C分子平均動(dòng)能減小 D內(nèi)能增加【解析】選胎內(nèi)氣體為研究對(duì)象由于氣體溫度不變，氣體狀態(tài)變化遵循玻意耳定律放水前氣體的壓強(qiáng)大，在放水過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)逐漸減小，體積增大，氣體對(duì)外界做正功，B錯(cuò)誤由熱力學(xué)第一定律知UWQ，氣體溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變，從外界吸收熱量，A正確，C、D錯(cuò)誤【答案】A5(雙選)如圖337，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成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(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)在此過(guò)程中()圖337A氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變【解析】抽開(kāi)隔板K，a內(nèi)氣體體積變大，由于b內(nèi)真空，所以a氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可得B正確內(nèi)能不變，故溫度不變，體積變大，故壓強(qiáng)變小，所以D正確，A、C錯(cuò)【答案】BD6從壩頂上流下的水，沖動(dòng)水輪機(jī)，水輪機(jī)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)出電來(lái)，這中間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系最完整的敘述是()A由水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的機(jī)械能B由水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的動(dòng)能，再轉(zhuǎn)化為電能C由水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的動(dòng)能，再轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的動(dòng)能，最后轉(zhuǎn)化為電能D由水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的動(dòng)能，再轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的動(dòng)能，最后轉(zhuǎn)化為電能【解析】從壩頂上流下的水，首先是勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，沖動(dòng)水輪機(jī)，轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的動(dòng)能，水輪機(jī)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，故C敘述最完整【答案】C7如圖338所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)離開(kāi)熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)下列說(shuō)法正確的是()圖338A轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量【解析】該“永動(dòng)機(jī)”葉片進(jìn)入水中，吸收熱量而伸展劃水，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，離開(kāi)水面后向空氣中放熱，葉片形狀迅速恢復(fù)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來(lái)自熱水，由于不斷向空氣釋放熱量，所以水溫逐漸降低，A、B、C錯(cuò)，D對(duì)【答案】D8如圖339所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開(kāi)口向下壓入水中設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無(wú)泄漏，不計(jì)氣體分子間的相互作用，則被淹沒(méi)的金屬筒在緩緩下降的過(guò)程中，筒內(nèi)空氣體積減小()圖339A從外界吸熱 B內(nèi)能增大C向外界放熱 D內(nèi)能減少【解析】本題考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)第一定律，由于不計(jì)氣體分子之間的相互作用，且整個(gè)過(guò)程緩慢進(jìn)行，所以可看成溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)B、D均錯(cuò)熱力學(xué)第一定律公式UWQ，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中氣體體積減小，外界對(duì)氣體做了功，式中W取正號(hào)，U0，所以Q為負(fù)，即氣體向外放熱，故選項(xiàng)A錯(cuò)，C對(duì)【答案】C9.如圖3310所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開(kāi)的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過(guò)程中氣體吸熱Q，氣體的內(nèi)能增加為U，則()圖3310AUQ BUQCUQ D無(wú)法比較【解析】解題的關(guān)鍵是弄清參與轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的各種能量哪些增、哪些減A、B兩部分氣體開(kāi)始的合重心在中線以下，混合均勻后，合重心在中線上，所以系統(tǒng)的重力勢(shì)能增大，根據(jù)能量守恒定律可得，吸收的熱量應(yīng)等于增加的重力勢(shì)能與增加的內(nèi)能之和，即QEpU，顯然，QU.【答案】B10如圖3311所示，有兩個(gè)同樣的球，其中a球放在不導(dǎo)熱的水平面上，b球用細(xì)線懸掛起來(lái)，現(xiàn)供給a、b兩球相同的熱量，則兩球升高的溫度為()圖3311Atatb BtatbCtatb D無(wú)法比較【解析】a球：吸收熱量等于球的內(nèi)能增加量與重力勢(shì)能增加量之和；b球：吸熱過(guò)程中其重力勢(shì)能減小吸收熱量相同的情況下，tatb，故選B.【答案】B11.如圖3312所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，cd平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)，以下說(shuō)法不正確的是()圖3312A從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B從狀態(tài)c到b，氣體放熱C從狀態(tài)a到d，氣體對(duì)外做功D從狀態(tài)b到a，氣體吸熱【解析】從狀態(tài)d到c，溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對(duì)外做功，還要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故A錯(cuò)氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過(guò)程，同時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過(guò)程，故B對(duì)氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過(guò)程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，故C對(duì)；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是一個(gè)等容變化過(guò)程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過(guò)程中氣體的體積沒(méi)有變化，就沒(méi)有做功，氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果，故D對(duì)，故選A.【答案】A12在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，1 g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽，其體積由1.043 cm3變?yōu)? 676 cm3.已知水的汽化熱為2 263.8 J/g.求：(1)體積膨脹時(shí)氣體對(duì)外界做的功W；(2)氣體吸收的熱量Q；(3)氣體增加的內(nèi)能U.【解析】取1 g水為研究系統(tǒng)，1 g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量，同時(shí)由于體積膨脹，系統(tǒng)要對(duì)外做功，所以有UQ吸(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：Wp(V2V1)1.013105(1 6761.043)106 J169.7 J.(2)氣體吸熱：QmL12 263.8 J2 263.8 J.(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UQW2 263.8 J(169.7) J2 094.1 J.【答案】(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J