（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册3.2　热力学第一定律3　能量守恒定律练习.docx

1、第三章第三章热力学定律热力学定律 2 2热力学第一定律热力学第一定律 3 3能量守恒定律能量守恒定律 基础过关练基础过关练 题组一题组一热力学第一定律的理解和应用热力学第一定律的理解和应用 1.(2020 江苏徐州一中高二下月考)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程 中瓶内空气(不计分子势能)() A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量 C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功 2.(多选)下列过程可能发生的是() A.物体吸收热量,同时对外做功,内能增加 B.物体吸收热量,同时对外做功,内能减少 C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少 D.外界对物体做功,同时物体放热

2、,内能增加 3.(2019 山东安丘一中高二下月考)一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了 810 4 J 的功,气体的内能减少了 1.210 5 J,则下列各式中正确的是() A.W=810 4 J,U=1.210 5 J,Q=410 4 J B.W=810 4 J,U=-1.210 5 J,Q=-210 5 J C.W=-810 4 J,U=1.210 5 J,Q=210 5 J D.W=-810 4 J,U=-1.210 5 J,Q=-410 4 J 题组二题组二能量守恒定律的理解和应用能量守恒定律的理解和应用 4.(多选)下列设想符合能量守恒定律的是() A.利用永久磁铁间的作用力造

3、一台永远转动的机器 B.做成一条船利用河水的能量逆水航行 C.通过太阳照射飞机使飞机起飞 D.不用任何燃料使河水升温 5.(多选)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、活塞是绝热的且不漏气。开始活塞被销钉固定, 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 能的变化量为E,不计气体重心改变的影响,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,温度升高 B.Emgh C.Emgh D.E=mgh 题组三题组三热力学第一定律与气体实验定律的综合热力学第一定律与气体实验定律的综合 6

4、.(2019 山东济南部分重点中学高二下检测)(多选)如图所示,绝热的容器内密闭 一定质量的理想气体(不考虑分子间的作用力),用电阻丝缓慢对其加热时,绝热活 塞无摩擦地上升,下列说法正确的是() A.单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少 B.电流对气体做功,气体对外做功,气体内能可能减少 C.电流对气体做功,气体又对外做功,其内能可能不变 D.电流对气体做的功一定大于气体对外做的功 7.(2019 四川宜宾叙州二中高三上期末)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从 状态 a 变化到状态 b,其过程如 p-T 图中从 a 到 b 的直线所示。在此过程中() A.气体的体积减小 B.气体对外界做

5、功 C.气体的内能不变 D.气体先从外界吸收热量,后向外界放出热量 8.(2020 江西临川一中高三上月考)如图,汽缸内封闭一定质量的某种理想气体,活 塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡,活塞距缸口 0.2 m,活塞面积为 10 cm 2,大气 压强为 1.010 5 Pa,物重 50 N,活塞质量及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度,使 活塞刚好升到缸口,封闭气体吸收了 60 J 的热量,那么封闭气体的压强将 (填“增加”“减小”或“不变”),气体内能的变化量为J。 能力提升练能力提升练 题组一题组一热力学第一定律的理解和应用热力学第一定律的理解和应用 1.(2020 江苏徐州一中高二下月考,)固

6、定的水平汽缸内由活塞 B 封闭着一定质 量的理想气体。假设汽缸壁的导热性能良好,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,气体内能不变 B.气体对外做功,气体内能减小 C.外界对气体做功,气体内能不变 D.气体从外界吸热,气体内能减小 2.(2019 浙江金华三校高二下检测,)如图所示,给旱区送水的消防车停于水平地 面。在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎 内气体() A.从外界吸热B.对外界做负功 C.分子平均动能减小D.内能增加 题组二题组二

7、能量守恒定律的理解和应用能量守恒定律的理解和应用 3.(2020 河南林州一中高二下调研,)如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的 A、 B 两部分气体,A 的密度小,B 的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混 合,设在此过程中气体吸热 Q,气体内能增量为U,则() A.U=QB.UQD.无法比较 4.(2019 陕西榆林二中高二下期末,)如图所示的容器中,A、B 各有一个可自由 移动的活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定,A、B 的底部由带阀门 K 的管 道相连,整个装置与外界绝热,原先 A 中水面比 B 中高,打开阀门,使 A 中的水逐渐 向 B 中流,最后达到平衡,在这个过

8、程中() A.大气压力对水做功,水的内能增加 B.水克服大气压力做功,水的内能减少 C.大气压力对水不做功,水的内能不变 D.大气压力对水不做功,水的内能增加 题组三题组三热力学第一定律与气体实验定律的综合热力学第一定律与气体实验定律的综合 5.(2020 吉林长春二中高二下月考,)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状 态 A 依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A,其中 AB 和 CD 为等温过程,BC 和 DA 为绝热过程。该循环过程中,下列说法正确的是() A.AB 过程中,气体对外界做功,吸热 B.BC 过程中,气体分子的平均动能减小 C.CD 过程中,单位时间内碰撞单位面

9、积器壁的分子数减少 D.DA 过程中,外界对气体做功,气体内能增加 6.(2020 江苏南京中华中学高二下段考,)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理 想气体。气体开始处于状态 a,然后经过过程 ab 到达状态 b 或经过过程 ac 到达状 态 c,b、c 状态温度相同,V-T 图像如图所示。设气体在状态 b 和状态 c 时压强分 别为 pb和 pc,在过程 ab 和 ac 中吸收的热量分别为 Qab和 Qac,则(深度解析) A.pbpc,QabQacB.pbpc,QabQac C.pbQacD.pbpc,Qab0,故 B 错误;由图示图线可知,从 a 到 b 过程气体温度不变,气体内能不 变,

10、U=0,故 C 正确;由热力学第一定律U=W+Q 可知,Q=U-W=-W0,气体向外界 放出热量,故 D 错误。 8.答案不变50 解析设大气压强为 p0,封闭气体的压强为 p,物体受到的重力为 G,活塞的面积为 S,对活塞,由平衡条件得 p0S=pS+G。活塞缓慢升到缸口过程中,p0、S、G 均不变, 则封闭气体的压强 p 不变。活塞向上移动,气体对外做功,W 取负值,W=-pSh=- (p0S-G)h=-10 J,气体吸收的热量为 Q=60 J,由热力学第一定律可以知道,气体内 能的变化量U=Q+W=50 J。 能力提升练能力提升练 1.A气体体积变大,气体对外做功,又汽缸壁的导热性能良好

11、,环境的温度保持不 变,则气体做等温变化,内能不变。气体内能不变,又对外做功,由热力学第一定律 得气体从外界吸热,故 A 正确,B、C、D 错误。 2.A缓慢放水过程中,车胎体积增大,胎内气体压强减小,气体膨胀对外界做正功, 选项 B 错;胎内气体温度不变,故分子平均动能不变,选项 C 错;由于不计分子间势 能,气体内能只与温度有关,温度不变,内能不变,选项 D 错;由U=W+Q 知 U=0,W0,气体从外界吸热,选项 A 正确。 3.B因为 A 的密度小,B 的密度大,两部分气体混合均匀后整体的重心升高,重力 势能增加,吸收的热量一部分用来增加气体内能,一部分用来增加系统的重力势能, 根据能

12、量守恒定律可知UQ,故选项 B 正确。 4.D根据连通器原理,打开阀门 K 后,最终 A、B 中的水面将相平,如图所示 A 中水面下降,B 中水面上升,设 A 的横截面积为 S1,水面下降距离为 h1,B 的横 截面积为 S2,水面上升距离为 h2,由于水的总体积保持不变,则有 S1h1=S2h2,A 中大 气压力对水做的功 W1=p0S1h1,B 中大气压力对水做的功 W2=-p0S2h2,大气压力对水做 的总功 W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2,因为 S1h1=S2h2,所以 W=0,即大气压力对水不做功;由于 水的重心降低,重力势能减小,由能量守恒定律知水的内能增加。故 D 正

13、确,A、B、 C 错误。 5.ABDAB 过程中,气体体积增大,气体对外界做功,温度不变,内能不变,气体吸 热,故选项 A 正确。BC 过程中,绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气 体分子的平均动能减小,故选项 B 正确。CD 过程中,等温压缩,体积变小,分子的 数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故选项 C 错误;DA 过 程中,绝热压缩,外界对气体做功,气体内能增加,故选项 D 正确。 6.C根据理想气体状态方程?篸 ? =C,得 V=? ?T,所以图像中与 O 点连线的斜率越大,表 示压强越小,即 pbQac,故 C 正确。 名师点睛 本题综合考查了理想气体状态

14、方程的应用,内能的概念,热力学第一定律的应 用。图线反映了气体体积的变化情况,由此可以知道外界与气体之间做功的情况。 7.答案(1)T1(2)Q+(G+G0)h-p0Sh 解析(1)活塞下降的过程,缸内封闭气体发生的是等压膨胀 根据盖-吕萨克定律有篸1 ?1= 篸2 ?2,即 ?t ?1= 2?t ?2 , 解得 T2=2T1 所以气体的温度升高了T=T2-T1=T1。 (2)汽缸内封闭气体的压强为 p=p0-?+?0 t 活塞向下运动的过程中,气体对外做功,W 取负值 W=-pSh=(G+G0)h-p0Sh 根据热力学第一定律可知气体内能的增加量为 U=Q+W=Q+(G+G0)h-p0Sh。