新教材2024-2025學年高中物理第3章熱力學定律第1節(jié)熱力學第一定律分層作業(yè)魯科版選擇性必修第三冊

第1節(jié)熱力學第肯定律A級必備學問基礎練1.(多選)下列關于系統(tǒng)的內(nèi)能的說法正確的是()A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的B.分子動理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一樣的C.做功可以變更系統(tǒng)的內(nèi)能,但單純地對系統(tǒng)傳熱不能變更系統(tǒng)的內(nèi)能D.氣體在大氣中做絕熱膨脹時做了功,但氣體的內(nèi)能不變2.(多選)下列實例屬于做功來增加物體內(nèi)能的是()A.鐵棒放在爐子里被燒紅B.鋸條鋸木頭時會發(fā)熱C.古時候的人鉆木取火D.冬天在陽光下取暖3.(多選)如圖所示為簡易測溫裝置,玻璃管中一小段水銀封閉了燒瓶內(nèi)肯定質(zhì)量的氣體,當溫度上升時()A.瓶內(nèi)氣體的密度增大B.瓶內(nèi)氣體分子的平均動能增加C.外界對瓶內(nèi)氣體做正功D.熱傳遞使瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能增加4.學校用如圖所示的壓縮式噴霧器對教室走廊等場所進行消殺工作。給儲液罐打足氣,打開開關就可以讓藥液噴撒出來。若罐內(nèi)氣體溫度保持不變,隨著藥液的不斷噴出,則罐內(nèi)氣體內(nèi)能(選填“不斷增大”“不斷減小”或“保持不變”),氣體(選填“汲取”或“放出”)熱量。

5.(2024河南鄭州高三期中)如圖所示,一系統(tǒng)由狀態(tài)a沿acb到達狀態(tài)b的過程中,有350J熱量傳入系統(tǒng),而系統(tǒng)做功126J。(1)若沿adb到達狀態(tài)b,系統(tǒng)做功42J,則有多少熱量傳入系統(tǒng)?(2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時,外界對系統(tǒng)做功為84J,則系統(tǒng)是吸熱還是放熱?熱量傳遞是多少?6.如圖所示,導熱材料制成的橫截面積相等、長度均為45cm的氣缸A、B通過帶有閥門的管道連接。初始時閥門關閉,厚度不計的光滑活塞C位于B內(nèi)左側(cè),在A內(nèi)充溢壓強pA=2.8×105Pa的志向氣體,B內(nèi)充溢壓強pB=1.4×105Pa的志向氣體,忽視連接氣缸的管道體積,室溫不變,現(xiàn)打開閥門,則:(1)求平衡后活塞向右移動的距離和B內(nèi)氣體的壓強;(2)自打開閥門到平衡,推斷B內(nèi)氣體是吸熱還是放熱(簡要說明理由)。7.如圖所示,在絕熱氣缸內(nèi),有一絕熱活塞封閉肯定質(zhì)量的氣體,起先時缸內(nèi)氣體溫度為27℃,封閉氣柱長為9cm,活塞橫截面積S=50cm2?，F(xiàn)通過氣缸底部電熱絲給氣體加熱一段時間,此過程中氣體吸熱22J,穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27℃。已知大氣壓強等于1×105Pa,活塞與氣缸間無摩擦,不計活塞重力。求:(1)加熱后活塞到氣缸底部的距離;(2)此過程中氣體內(nèi)能的變更量。B級關鍵實力提升練8.肯定質(zhì)量的志向氣體,從某一狀態(tài)起先,經(jīng)過一系列變更后又回到起先的狀態(tài),用W1表示外界對氣體做的功,W2表示氣體對外界做的功,Q1表示氣體汲取的熱量,Q2表示氣體放出的熱量,則在整個過程中肯定有()A.Q1-Q2=W2-W1B.Q1=Q2C.W1=W2D.Q1>Q29.(多選)如圖所示,用絕熱活塞把絕熱容器分隔成容積相同的兩部分,先用銷子把活塞鎖住,將質(zhì)量和溫度都相同的志向氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分,然后提起銷子,使活塞可以無摩擦地滑動,當活塞平衡時()A.氫氣的溫度不變 B.氫氣的壓強減小C.氫氣的體積增大 D.氧氣的溫度上升10.(多選)用密封性好、充溢氣體的塑料袋包袱易碎品,如圖所示,充氣袋四周被擠壓時,假設袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體()A.體積減小,內(nèi)能增大B.體積減小,壓強減小C.對外界做負功,內(nèi)能增大D.對外界做正功,壓強減小11.(多選)如圖所示,在p-T圖像中,肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗了從狀態(tài)A到狀態(tài)B再到狀態(tài)C,最終回到狀態(tài)A的過程,在該過程中,下列說法正確的是()A.從A到B過程中,氣體對外做功B.從B到C過程中,氣體放出熱量C.從C到A過程中,氣體分子密度減小D.從A到B過程和從C到A過程,氣體做功的肯定值相等12.如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程到達狀態(tài)B,再經(jīng)等容過程到達狀態(tài)C,此過程的p-V圖像如圖所示,圖中虛線為等溫線。在B→C的過程中,氣體汲取熱量為12J。(1)試比較氣體在A和B狀態(tài)的內(nèi)能EA、EB的大小;(2)求氣體從A→B過程中氣體對外界做的功。13.(2024浙江1月選考)某探究小組設計了一個報警裝置,其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg的活塞密封肯定質(zhì)量的志向氣體,活塞能無摩擦滑動。起先時氣體處于溫度TA=300K、活塞與容器底的距離h0=30cm的狀態(tài)A。環(huán)境溫度上升時容器內(nèi)氣體被加熱,活塞緩慢上升d=3cm恰好到達容器內(nèi)的卡口處,此時氣體達到狀態(tài)B?；钊３植粍?氣體被接著加熱至溫度TC=363K的狀態(tài)C時觸動報警器。從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內(nèi)能增加了ΔU=158J。取大氣壓p0=0.99×105Pa,求氣體:(1)在狀態(tài)B的溫度;(2)在狀態(tài)C的壓強;(3)由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界汲取的熱量Q。

第1節(jié)熱力學第肯定律1.AB系統(tǒng)的內(nèi)能是一個只依靠于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的,A正確。內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的,所以分子動理論中引入的內(nèi)能和熱力學中引入的內(nèi)能是一樣的,B正確。做功和傳熱都可以變更系統(tǒng)的內(nèi)能,C錯誤。氣體做絕熱膨脹時對外界做了功,又與外界沒有發(fā)生熱交換,所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減小,D錯誤。2.BCA、D屬于熱傳遞,鋸條鋸木頭與鉆木取火時都是做功,從而使物體的內(nèi)能增加。3.BD由題圖可知,當溫度上升時,燒瓶內(nèi)氣體的變更為等壓膨脹,故瓶內(nèi)氣體的密度減小,氣體分子的平均動能增加,瓶內(nèi)氣體對外做正功,選項B正確,A、C錯誤;由熱力學第肯定律ΔU=W+Q可知,瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加是由于氣體從外界汲取了熱量,選項D正確。4.答案保持不變汲取解析由于罐內(nèi)氣體溫度保持不變,故內(nèi)能保持不變;隨著藥液的不斷噴出,氣體的體積增大,氣體對外做功,由于氣體內(nèi)能不變,依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=W+Q可知,氣體汲取熱量。5.答案(1)266J(2)放熱308J解析(1)依據(jù)題意,由熱力學第肯定律可知,系統(tǒng)在狀態(tài)b和狀態(tài)a的內(nèi)能差為ΔE=350J-126J=224J若沿adb到達狀態(tài)b,系統(tǒng)做功42J,由熱力學第肯定律有ΔU=Q+W解得傳入系統(tǒng)的熱量為Q=224J+42J=266J。(2)若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時,內(nèi)能減小224J,由熱力學第肯定律有ΔU=Q+W解得Q=-308J系統(tǒng)放熱。6.答案(1)15cm2.1×105Pa(2)放熱,理由見解析解析(1)設平衡后活塞向右移動的距離為x,活塞向右移動達到穩(wěn)定后,對A中氣體,由玻意耳定律pALS=p(L+x)S對B中氣體,有pBLS=p(L-x)S得x=15cmp=2.1×105Pa。(2)活塞C向右移動,對B內(nèi)氣體做功,而氣體做等溫變更,內(nèi)能不變,由熱力學第肯定律可知B內(nèi)氣體放熱。7.答案(1)12cm(2)7J解析(1)取封閉的氣體為探討對象,起先時氣體的體積為L1S溫度為T1=(273+27)K=300K末狀態(tài)的體積為L2S,溫度為T2=(273+127)K=400K氣體做等壓變更,則L解得L2=12cm。(2)在該過程中,氣體對活塞做功W=p0S(L2-L1)由熱力學第肯定律有ΔU=Q-W解得ΔU=7J。8.A因為該氣體從某一狀態(tài)起先,經(jīng)過一系列變更后又回到起先的狀態(tài),所以內(nèi)能沒有變更,ΔU=0。依據(jù)熱力學第肯定律可知W1-W2+Q1-Q2=ΔU=0,即Q1-Q2=W2-W1,故A正確。9.BCD氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同,但氫氣的摩爾質(zhì)量小,故氫氣物質(zhì)的量多,又因為初始狀態(tài)下氫氣和氧氣體積和溫度相同,所以氫氣產(chǎn)生的壓強大,當提起銷子后,活塞將向氧氣一方移動,這時氫氣對活塞做功,又無熱傳遞,由ΔU=W+Q可知,氫氣內(nèi)能削減,溫度降低,對氧氣而言,活塞對它做功,體積減小,由ΔU=W+Q,無熱傳遞的狀況下,氧氣內(nèi)能增加,溫度上升。10.AC實際氣體在溫度不太低、壓強不太大時可看作志向氣體,充氣袋被擠壓,氣體體積減小,外界對氣體做正功,則W>0,即氣體對外界做負功,由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,即Q=0,依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=W+Q知,內(nèi)能增大,選項A、C正確;依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程pVT=C11.AB依據(jù)pVT=C可知,從A到B過程中,體積增大,因此氣體對外做功,A正確;從B到C過程中,直線通過原點,故體積不變,而溫度降低,氣體內(nèi)能削減,依據(jù)熱力學第肯定律可知氣體放出熱量,B正確;從C到A過程中,氣體溫度不變,壓強增大,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程可知,氣體體積減小,氣體分子密度增大,C錯誤;從A到B過程和從C到A12.答案(1)EA>EB(2)12J解析(1)A→B過程絕熱,Q=0,體積V增大,對外做功,由ΔU=W+Q知內(nèi)能減小,EA>EB。(2)A→B→C過程中有ΔU=WAB+WBC+QAB+QBCA、C溫度相等,內(nèi)能不變ΔU=0A、B絕熱過程QAB=0B、C等容變更不做功WBC=0在B→C的過程中,氣體汲取熱量為12J,即QBC=12J故WAB=-12J即從A→B過程中氣體對外做功12J。13.答案(1)330K(2)1.1×105Pa(3)188J解析(1)依據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)A變更