高中物理魯科版3第五章熱力學(xué)定律第1節(jié)熱力學(xué)第一定律 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)1

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十一)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU＝W＋Q中，關(guān)于ΔU、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)B．物體吸收熱量時(shí)，Q為正C．內(nèi)能減少時(shí)，ΔU為正D．內(nèi)能增加時(shí)，ΔU為正E．W為正，Q為負(fù)時(shí)，ΔU一定為零【解析】根據(jù)公式ΔU＝W＋Q及W、Q、ΔU的符號(hào)法則得A、B、D正確．【答案】ABD2．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是()A．用太陽(yáng)灶燒水是太陽(yáng)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E．跳高運(yùn)動(dòng)員跳起時(shí)，體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【解析】核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，生石灰放入水中使水溫升高，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．【答案】ABE3.某物體溫度升高了，這說(shuō)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(duì)物體可能做了功D．物體可能吸收了熱量E．外界對(duì)物體一定做了功【解析】由ΔU＝Q＋W來(lái)分析，物體溫度升高了，一定有物體的內(nèi)能增加，ΔU>0，要滿足ΔU>0可能有多種情況：①W>0，Q＝0；②W＝0，Q>0；③W>0，Q>0；④W>0，Q<0，W>|Q|；⑤W<0，Q>0，Q>|W|.由①否定選A；④與選項(xiàng)B一致，①③④與選項(xiàng)C一致；②③⑤與選項(xiàng)D一致，故選項(xiàng)B、C、D正確．【答案】BCD4．一定量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量×104J，氣體對(duì)外界做功×104J，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ΔU＝W＋Q，Q＝×104J，W＝－×104J可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，C錯(cuò)，D、E對(duì)；氣體對(duì)外做功，體積增大，密度減小，B對(duì)，A錯(cuò)．【答案】BDE5．下列關(guān)于第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的說(shuō)法正確的是()A．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器B．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律C．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是技術(shù)問(wèn)題D．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)終究有一天能夠?qū)崿F(xiàn)E．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律【解析】第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)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(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】ABE6．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)()A．內(nèi)能增大B．內(nèi)能減小C．對(duì)外界做功D．外界對(duì)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(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體一定放出熱量．故選項(xiàng)B、D、E正確．【答案】BDE7．空氣壓縮機(jī)在一次壓縮過(guò)程中，活塞對(duì)氣缸中空氣做功為2×105J，空氣的內(nèi)能增加了×105J，則氣體____(選填“吸”或“放”)熱為_(kāi)_____J.【解析】由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W得：×105J＝2×105J＋Q，所以Q＝－5×104J，故放熱．【答案】放5×1048．水能是一種清潔能源．位于美國(guó)和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流速達(dá)每秒6000m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50m．若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算發(fā)電機(jī)的輸出功率.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110063】【解析】每秒流下的水量m＝Vρ＝6000×103kg，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知mgh×50%＝Pt.式中m取6000×103kg，t取1s，h＝50m，解得P＝×109W.【答案】×109W[能力提升]9．如圖5-1-3所示，A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)．當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)()圖5-1-3A．體積必然變大B．不可能經(jīng)過(guò)體積減小的過(guò)程C．外界必然對(duì)氣體做正功D．氣體必然從外界吸熱E．氣體必然對(duì)外界做功【解析】本題是氣體狀態(tài)變化、圖象與熱力學(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VB＞VA，所以A正確；由于沒(méi)有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)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(cuò)誤；因?yàn)闅怏w體積增大，所以是氣體對(duì)外做功，C錯(cuò)誤，E正確；因?yàn)闅怏w對(duì)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?dú)怏w一定從外界吸熱，D正確．【答案】ADE10．如圖5-1-4所示，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)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()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110064】圖5-1-4A．氣體對(duì)外界做功B．氣體不做功C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)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(méi)有熱交換，Q＝0.稀薄氣體向真空中擴(kuò)散沒(méi)有做功，W＝0.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(qiáng)必減小．選項(xiàng)B、D、E正確．【答案】BDE11．一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)程中，吸收熱量280J，并對(duì)外做功120J，試問(wèn)：(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(lái)的狀態(tài)，并放出了240J熱量，那么在返回的過(guò)程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做多少功？【解析】(1)由熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J.(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(guò)程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從1狀態(tài)到2狀態(tài)過(guò)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160J．即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界對(duì)氣體做功80J.【答案】(1)增加了160J(2)外界對(duì)氣體做功80J12．如圖5-1-5所示是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開(kāi)始時(shí)封閉的空氣柱長(zhǎng)度為22cm，現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?cm，人對(duì)活塞做功100J，大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105Pa，不計(jì)活塞重力．問(wèn)：圖5-1-5(1)若用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)為多大？(2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1cm2)【解析】(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p，活塞的橫截面積為S，l0＝22cm，l＝2cm，V0＝l0S，V＝lS