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2019-2020年高中物理《10.3 熱力學第一定律 能量守恒定律》同步訓練 新人教版選修3-3 一、選擇題 1．奧運祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃氣罐(內有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成．當穩(wěn)壓閥打開以后，燃氣以氣態(tài)從氣罐里出來，經過穩(wěn)壓閥后進入燃燒室進行燃燒．則以下說法中正確的是(　　) A．燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功 B．燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能減少 C．燃氣在燃燒室燃燒的過程是熵增加的過程 D．燃氣燃燒后釋放在周圍環(huán)境中的能量很容易被回收再利用 解析：　燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中體積膨脹，對外做功，故A選項正確，燃氣在膨脹過程中克服分子間引力做功分子勢能增大，故B選項錯誤，由熵增原理可知C選項A確，D選項錯誤． 答案：　AC 2．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內有一定量的稀薄氣體，b內為真空．抽開隔板K后，a內氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內能減少 B．氣體不做功，內能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 解析：　a內氣體向真空中擴散，體積膨脹，但不做功，A錯誤．由于是絕熱器不從外界吸收熱量，據熱力學第一定律Δu＝W＋Q可知氣體內能不變，B正確。a內氣體為理想氣體，理想氣體內能只與溫度有關，內能不變，氣體的溫度不變，由玻義耳定律知氣體的壓強減小，C錯誤D正確． 答案：　BD 3．如圖所示，一氣缸豎直放置，用一質量為m的活塞在缸內封閉了一定量的理想氣體，在氣缸的底部安裝有一根電熱絲，用導線和外界電源相連，已知氣缸壁和活塞都是絕熱的，氣缸壁與活塞間光滑接觸且不漏氣．現(xiàn)接通電源，電熱絲對缸內氣體緩慢加熱．關于氣缸內氣體，下列說法中正確的是(　　) A．單位時間內氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數減少 B．所有分子的速率都增加 C．分子平均動能增大 D．對外做功，內能減少 答案：　AC 4．一定質量的理想氣體由狀態(tài)Ⅰ(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2>T1，則該過程中(　　) A．氣體的內能一定是增加的 B．氣體可能向外界放熱 C．氣體一定從外界吸收熱量 D．氣體對外界做正功 解析：　理想氣體沒有分子勢能，因此溫度升高時，氣體的內能增加，故A對；由于不能確定做功情況，因此氣體有可能吸熱，也有可能放熱，應選A、B. 答案：　AB 5.如圖所示，a、b、c、d表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標軸，ab的延長線過原點，以下說法正確的是(　　) A．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，理想氣體內能不變，但是由于壓強減小，所以體積增大，對外做功，還要保持內能不變，一定要吸收熱量，故答案A錯；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個降壓、降溫過程，同時體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內能還要減小(降溫)就一定要伴隨放熱的過程．故答案B對；氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個等壓、升溫的過程，同時體積增大，所以氣體要對外做功，答案C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個等容變化過程，隨壓強的增大，氣體的溫度升高，內能增大，而在這個過程中氣體的體積沒有變化，就沒有做功，氣體內能的增大是因為氣體吸熱的結果，故答案D對． 答案：　BCD 6．如圖所示的導熱氣缸內，用活塞封閉一定質量的理想氣體，如果迅速向下壓活塞時氣體的溫度會驟然升高(設為甲過程)．如果緩慢地向下壓活塞時，里面的氣體溫度不變(設為乙過程)．已知甲、乙兩個過程中氣體初態(tài)和末態(tài)的體積相同，不考慮活塞與氣缸的摩擦，則下列說法正確的是(　　) A．甲過程中氣體的內能增加，乙過程中氣體的內能不變 B．兩過程中外界對氣體做的功一樣多 C．乙過程中氣體的壓強不變，甲過程中氣體的壓強不斷增大 D．乙過程的末態(tài)氣體壓強比甲過程的末態(tài)氣體壓強小 解析：　溫度是理想氣體分子平均動能的標志，由題意知甲過程中氣體溫度升高，乙過程中氣體溫度不變，所以A項正確． 外界對氣體做功W＝ΔV，體積變化相同，但甲過程平均壓強大于乙過程平均壓強，B項錯；乙過程為等溫壓縮過程，壓強變大，C項錯． 可以將兩過程末態(tài)看做一個等容過程，甲過程末態(tài)溫度較高，壓強較大，D項正確． 答案：　AD 7．某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開箱時，密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示．在此過程中，若缸內氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內氣體(　　) A．對外做正功，分子的平均動能減小 B．對外做正功，內能增大 C．對外做負功，分子的平均動能增大 D．對外做負功，內能減小 解析：　氣體膨脹，氣體對外做正功，又因氣體與外界無熱交換，由熱力學第一定律可知氣體內能減小，因忽略氣體分子間相互作用，沒有分子勢能，所以分子的平均動能減小，選項A正確． 答案：　A 8．如圖所示，一定質量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內裝有一可以活動的絕熱活塞．今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減?。艉雎曰钊c容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(　　) A．溫度升高，壓強增大，內能減少 B．溫度降低，壓強增大，內能減少 C．溫度升高，壓強增大，內能增加 D．溫度降低，壓強減小，內能增加 解析：　對理想氣體絕熱壓縮時，外界對氣體做功，由熱力學第一定律得，氣體的內能增加，溫度升高，又因氣體體積減小，分子密度增大，溫度升高，分子平均動能增大，故氣體的壓強增大，C對． 答案：　C 9．一定質量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖所示的p－V圖上，氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經等溫過程變化到b狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài)，a、c兩點位于與縱軸平行的直線上，以下說法中正確的是(　　) A．由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中，氣體放出熱量，內能不變 B．由b狀態(tài)至c狀態(tài)過程中，氣體對外做功，內能增加，平均每個氣體分子在單位時間內與器壁碰撞的次數不變 C．c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)分子平均距離較大，分子平均動能較大 D．b狀態(tài)與a狀態(tài)相比，b狀態(tài)分子平均距離較小，分子平均動能相等 解析：　由a到b的過程是等溫過程，所以內能不發(fā)生變化，氣體體積減小，所以外界對氣體做功，放出熱量；由b到c的過程中，是等壓變化，體積增大，溫度升高，內能增加，而體積增大，所以氣體對外界做功，應該吸收熱量，雖然壓強不變，但是氣體分子熱運動變得劇烈，碰撞次數改變． 答案：　AD 二、非選擇題 10．一定質量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0104 J，氣體內能減少1.3105 J，則此過程________．(填選項前的編號) ①氣體從外界吸收熱量2.0105 J?、跉怏w向外界放出熱量2.0105 J　③氣體從外界吸收熱量2.0104 J?、軞怏w向外界放出熱量6.0104 J 解析：　 答案：?、? 11． (1)如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動．下列說法正確的是(　　) A．轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量 B．轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身 C．轉動的葉片不斷攪動熱水，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 (2)如圖所示，內壁光滑的氣缸水平放置，一定質量的理想氣體被活塞密封在氣缸內，外界大氣壓強為p0.現(xiàn)對氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在此過程中，氣體分子平均動能________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內能變化了________． 解析：　(1)形狀記憶合金進入水后受熱形狀發(fā)生改變而攪動熱水，由能量守恒知能量來源于熱水，故A、B、C錯；由能量守恒知，葉片吸收的能量一部分轉化成葉片的動能，一部分釋放于空氣中，故D對． (2)加熱后，氣體溫度升高，平均動能增大． ΔU＝Q＋W＝Q－p0S0d＝Q－p0(V2－V1) 答案：　(1)D　(2)增大　Q－p0(V2－V1) 12．如圖所示，一定質量理想氣體由狀態(tài)A經過程I變至狀態(tài)B時，從外界吸收熱量420 J，同時膨脹對外做功300 J．當氣體從狀態(tài)B經過Ⅱ回到狀態(tài)A時，外界壓縮氣體做功200 J．求過程Ⅱ中氣體是吸熱還是放熱，熱量是多少？