2020-2021學(xué)年高中人教版物理選修3-3分層訓(xùn)練：10.3熱力學(xué)第一定律　能量守恒定律 Word版含解析

1、分層訓(xùn)練(十三)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是()a用太陽(yáng)灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能b電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能c核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能d生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2(多選)如圖為簡(jiǎn)易測(cè)溫裝置，玻璃管中一小段水銀封閉了燒瓶?jī)?nèi)一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)()a瓶?jī)?nèi)氣體的密度增大b瓶?jī)?nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增加c外界對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體做正功d熱傳遞使瓶?jī)?nèi)氣體的內(nèi)能增加3如圖所示為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，m、n兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，m可沿n的內(nèi)壁上下滑動(dòng)設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在m向下滑動(dòng)的過程中()a外界對(duì)氣體

2、做功，氣體內(nèi)能增大b外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小c氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大d氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小4關(guān)于熱量和物體內(nèi)能變化的關(guān)系下列說(shuō)法正確的是()a物體吸收熱量?jī)?nèi)能一定增大b物體的內(nèi)能增大一定是吸收了熱量c熱量可以從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞d熱量只能從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞5如圖所示，一定質(zhì)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(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力f，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦，則被密封的氣體()a溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少b溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少c溫度升高，壓強(qiáng)

3、增大，內(nèi)能增加d溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加6(多選)器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中，如圖所示汽缸內(nèi)封閉著一定量的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計(jì)，當(dāng)緩慢推動(dòng)活塞q向左運(yùn)動(dòng)的過程中，有下列說(shuō)法正確的是()a活塞對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加b活塞對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能不變c氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強(qiáng)增大d氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強(qiáng)不變7(多選)如圖所示，p ­ v坐標(biāo)系中每個(gè)方格的邊長(zhǎng)均相等，在p ­ v圖中的直線段ab表示一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程，則氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的整個(gè)過程中，下列說(shuō)法正確的是()a氣體的溫度保持不變b氣

4、體的內(nèi)能先增加某一值，再減少同樣的值c氣體對(duì)外做功，并吸熱d氣體的密度不斷減小8(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說(shuō)法正確的是()a在過程ab中氣體的內(nèi)能增加b在過程ca中外界對(duì)氣體做功c在過程ab中氣體對(duì)外界做功d在過程bc中氣體從外界吸收熱量e在過程ca中氣體從外界吸收熱量9如圖所示，豎直放置的粗細(xì)均勻的u形管，右端封閉有一段空氣柱，兩管內(nèi)水銀面高度差為h19 cm，封閉空氣柱長(zhǎng)度為l140 cm.為了使左、右兩管中的水銀面相平(設(shè)外界大氣壓強(qiáng)p076 cmhg，空氣柱溫度保持不變)，則

5、：(1)需從左管的開口端再緩慢注入高度多少的水銀柱？此時(shí)封閉端空氣柱的長(zhǎng)度是多少？(2)注入水銀過程中，外界對(duì)封閉空氣做_(選填“正功”或“負(fù)功”)，氣體將_(選填“吸熱”或“放熱”)能力提升練10如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣下列說(shuō)法正確的是()a氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同b氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大c在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功d氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功e氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變11(多選)

6、一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p ­ t圖象如圖所示，下列判斷正確的是()a過程ab中氣體一定吸熱b過程bc中氣體既不吸熱也不放熱c過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱da、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小eb和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同12一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從abcda的變化過程可用如圖所示的p ­ v圖線描述，其中da為等溫線，氣體在狀態(tài)a時(shí)溫度為ta300 k，試求：(1)氣體在狀態(tài)c時(shí)的溫度tc.(2)若氣體在ab過程中吸熱1 000 j，則在ab過程中氣體內(nèi)能

7、如何變化？變化了多少？分層訓(xùn)練(十三)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律1解析：a選項(xiàng)中是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，c選項(xiàng)中是核能轉(zhuǎn)化為電能，d選項(xiàng)中是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，a、b選項(xiàng)正確答案：ab2解析：由圖可知，當(dāng)溫度升高時(shí)容器內(nèi)氣體的變化為等壓膨脹，故瓶?jī)?nèi)氣體的密度減小，氣體分子的平均動(dòng)能增加，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做正功，選項(xiàng)b對(duì)，選項(xiàng)a、c錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律uwq可知，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增加是由于氣體從外界吸收了熱量，故選項(xiàng)d正確答案：bd3解析：筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，當(dāng)氣體體積變小時(shí)，則外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，a正確答案：a4解析：改變物體的內(nèi)能有兩種方式，做功和熱傳遞，物體吸收熱量的同時(shí)如果物體對(duì)外

8、做了功，內(nèi)能不一定增大，故a錯(cuò)，同理物體內(nèi)能增大也可能是外界對(duì)物體做功引起的，故b錯(cuò)物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，而物體內(nèi)能的大小不僅與溫度有關(guān)，還與物質(zhì)的量和體積有關(guān)，內(nèi)能小的物體溫度如果比內(nèi)能大的物體溫度高，熱量就會(huì)從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞故c正確、d錯(cuò)誤答案：c5解析：由f對(duì)密閉的理想氣體做正功，容器及活塞絕熱，知q0，由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大，溫度t升高，再根據(jù)pv/tc，體積v減小，壓強(qiáng)p增大故選c.答案：c6解析：推動(dòng)活塞q使活塞對(duì)氣體做功本來(lái)氣體的溫度應(yīng)升高，但是由于緩慢推動(dòng)活塞，所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到周圍環(huán)境中，由于環(huán)境溫度恒定，所以汽

9、缸內(nèi)氣體的溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，a錯(cuò)誤、b正確；由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，所以單位面積上，汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此，氣體的壓強(qiáng)增大，c正確、d錯(cuò)誤答案：bc7解析：設(shè)題圖中每一個(gè)小方格的長(zhǎng)度為單位長(zhǎng)度1.等溫過程pv常量，應(yīng)是一條雙曲線(上半支)，直線段ab明顯不符，故a錯(cuò)誤；pvct，c為恒量，pv越大，t越高狀態(tài)在(2,2)處溫度最高，在狀態(tài)a和b，pv乘積相等，所以溫度先升高，后又減小到初始溫度；氣體的內(nèi)能先增加某一值，再減少同樣的值，故b正確；氣體膨脹就會(huì)對(duì)外界做功，整個(gè)過程中氣體初末溫度相等，所以整個(gè)過程內(nèi)能變化為0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律uwq

10、，由于氣體的內(nèi)能增加，u0，由于氣體膨脹對(duì)外做功，w0，所以q0，即氣體一定吸收熱量，故c正確；氣體的體積在不斷增大，質(zhì)量一定，所以氣體的密度在不斷減小，故d正確答案：bcd8解析：本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律由p ­ v圖可知，在過程ab中體積不變，氣體不對(duì)外做功，w0，壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增加，選項(xiàng)a正確，c錯(cuò)誤；過程bc為等溫變化過程，理想氣體內(nèi)能不變，而體積增大，氣體對(duì)外做功，w<0，由熱力學(xué)第一定律uwq知q>0，氣體從外界吸收熱量，選項(xiàng)d正確；過程ca為等壓變化過程，體積減小，外界對(duì)氣體做功，w>0，由蓋呂薩克定律知?dú)怏w溫度降低，內(nèi)能減小，由

11、uwq知q<0，氣體放出熱量，選項(xiàng)b正確、e錯(cuò)誤答案：abd9解析：(1)假設(shè)兩管中水銀面相平時(shí)右管中空氣柱長(zhǎng)度為l2.由玻意耳定律p1v1p2v2得：(p0h)sl1p0sl2解得：l230 cm需要再注入的水銀柱長(zhǎng)度為：x2(l1l2)19 cm39 cm(2)在注入水銀的過程中右管中氣體體積減小，故外界對(duì)封閉空氣做正功；由于氣體溫度保持不變，故內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w一定是放熱答案：(1)39 cm30 cm(2)正功放熱10解析：氣體自發(fā)擴(kuò)散時(shí)不對(duì)外做功，w0，汽缸絕熱，q0，由熱力學(xué)第一定律得uwq0，故氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)a正確、c錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過程中體積縮小，外

12、界對(duì)氣體做功，w>0，q0，故u>0，氣體內(nèi)能增大，故理想氣體的溫度升高，則分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)b、d正確，選項(xiàng)e錯(cuò)誤答案：abd11解析：從a到b的過程，根據(jù)圖線過原點(diǎn)可得，所以為等容變化過程，氣體沒有對(duì)外做功，外界也沒有對(duì)氣體做功，所以溫度升高只能是吸熱的結(jié)果，選項(xiàng)a對(duì)從b到c的過程溫度不變，壓強(qiáng)變小，說(shuō)明體積膨脹，對(duì)外做功，而溫度不變，說(shuō)明從外界吸熱，選項(xiàng)b錯(cuò)從c到a的過程，壓強(qiáng)不變，溫度降低，體積減小，內(nèi)能減少，根據(jù)改變內(nèi)能的兩種方式及做功和熱傳遞的結(jié)果是內(nèi)能減少，所以外界對(duì)氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項(xiàng)c錯(cuò)分子的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，狀態(tài)a的溫度最低，所以分子平均動(dòng)能最小，選項(xiàng)d對(duì)b和c兩個(gè)狀態(tài)，溫度相同，即分子運(yùn)動(dòng)的平均速率相等，單個(gè)分子對(duì)容器壁的平均撞擊力相等，b壓強(qiáng)大，可判斷狀態(tài)b單位時(shí)間內(nèi)容器