高中物理 第10章 第3節(jié)熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律隨堂課時作業(yè) 新人教版選修3-2

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第10章第3節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律隨堂課時作業(yè)新人教版選修3-2"基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．至今為止，第一類永動機(jī)從來沒有成功過，其原因是()A．機(jī)械制造的技術(shù)沒有過關(guān)B．違反了牛頓運(yùn)動定律C．違反了電荷守恒定律D．違反了能量守恒定律答案：D解析：第一類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。2．在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內(nèi)的溫度將()A．降低 B．升高C．不變 D．無法確定答案：B解析：取房間內(nèi)氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng)，外界消耗電能，對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內(nèi)能增加。3．氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收了120J的熱量，它的內(nèi)能的變化可能是()A．減小20J B．增大20JC．減小220J D．增大220J答案：B解析：研究對象為氣體。依符號規(guī)則，對外做功W＝－100J，吸收熱量Q＝120J。由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J。ΔU>0，說明氣體的內(nèi)能增加。4．(蘇州市～學(xué)年高二下學(xué)期期末)下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動雖然不是液體分子的運(yùn)動，但是它說明液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動B．給自行車輪胎打氣，越來越費(fèi)力，主要是由于打氣過程中分子間斥力逐漸增大，引力逐漸減小的緣故C．一定質(zhì)量的理想氣體在等溫膨脹的過程中，既不吸熱，也不放熱D．非晶體的結(jié)構(gòu)跟液體非常類似，可以看作是粘滯性極大的液體答案：AD二、非選擇題5．(1)為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體。下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是________。(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功?，F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶內(nèi)空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量。在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小________kJ，空氣________(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為________kJ。答案：(1)B(2)5放出29解析：(1)根據(jù)玻意耳定律pV＝C，故選項(xiàng)B正確。(2)將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度不變，所以內(nèi)能不變，潛水員背著氣瓶潛入海底的過程中，放出5kJ的熱量，則ΔU＝－5kJ。故兩過程減小的空氣內(nèi)能為5kJ，在這兩個過程中，由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q，Q＝ΔU－W＝(－5－24)kJ＝－29kJ，“－”說明放出熱量。6．噴霧器內(nèi)有10L水，上部封閉有1atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體)。(1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因。(2)打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由。答案：(1)2.5atm(2)吸熱解析：(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)得p2＝2.5atm微觀解釋：溫度不變，分子平均動能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加。(2)吸熱。氣體對外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱。能力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．如圖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，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小答案：A解析：本題考查了熱力學(xué)第一定律，理解做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑的過程中，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能增大，A正確。2．一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對外界做功1.0×104J，則該理想氣體的()A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小答案：D解析：由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5×104J，W＝－1.0×104J可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯，D對。3．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面。在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體()A．從外界吸熱 B．對外界做負(fù)功C．分子平均動能減小 D．內(nèi)能增加答案：A解析：緩慢放水過程中，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體膨脹對外界做正功，選項(xiàng)B錯；胎內(nèi)氣體溫度不變，故分子平均動能不變，選項(xiàng)C錯；由于不計分子間勢能，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，內(nèi)能不變，選項(xiàng)D錯；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A正確。4．如圖所示容器中，A，B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定。A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱。原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡。在這個過程中，下面說法正確的是()A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加答案：D解析：由W＝P·S·Δh＝P·ΔV可知大氣壓力對A、B兩管中水做功代數(shù)和為零，但由于水的重心下降，重力勢能減小，由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加，D對。5.如圖所示，活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在直立圓筒形導(dǎo)熱的氣缸中，活塞上堆放細(xì)沙，活塞處于靜止，現(xiàn)逐漸取走細(xì)沙，使活塞緩慢上升，直到細(xì)沙全部取走。若活塞與氣缸之間的摩擦可忽略，則在此過程中()A．氣體對外做功，氣體溫度可能不變B．氣體對外做功，內(nèi)能一定減少C．氣體壓強(qiáng)減小，內(nèi)能可能不變D．氣體從外界吸熱，內(nèi)能一定增加答案：AC解析：由于氣缸為導(dǎo)熱的，則可與外界進(jìn)行熱交換，細(xì)沙減少時，氣體膨脹對外做功，可能由于與外界進(jìn)行熱交換吸熱使內(nèi)能不變。二、非選擇題6．在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽，其體積由1.043cm3變?yōu)?676cm3。已知水的汽化熱為2263.8J/g。求：(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W；(2)氣體吸收的熱量Q；(3)氣體增加的內(nèi)能ΔU。答案：(1)169.7J(2)2263.8J(3)2094.1J解析：取1g水為研究系統(tǒng)，1g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量，同時由于體積膨脹，系統(tǒng)要對外做功，所以有ΔU<Q吸。(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10－6J＝169.7J。(2)氣體吸熱：Q＝mL＝1×2263.8J＝2263.8J。(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W＝2263.8J＋(－169.7)J＝2094.1J7.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食。如圖為高壓爆米花的裝置原理圖，玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當(dāng)打開容器蓋后，“砰”的一聲氣體迅速膨脹，壓強(qiáng)急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠1＝27℃，大氣壓為p0，已知密閉容器打開前的氣體壓強(qiáng)達(dá)到4p0。試分析：(1)將容器內(nèi)的氣體看作理想氣體，求容器內(nèi)氣體的溫度。(2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)氣體膨脹對外界做功15kJ，并向外釋放了20kJ的熱量，容器內(nèi)