新教材2024-2025學(xué)年高中物理第3章熱力學(xué)定律第2節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒分層作業(yè)魯科版選擇性必修第三冊(cè)

第2節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.關(guān)于內(nèi)能的變更,以下說(shuō)法正確的是()A.物體汲取熱量,內(nèi)能肯定增大B.物體對(duì)外做功,內(nèi)能肯定削減C.物體汲取熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變2.(多選)細(xì)繩一端固定在天花板上,另一端系一質(zhì)量為m的小球,如圖所示。使小球在豎直平面內(nèi)搖擺,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,小球停止搖擺。下列說(shuō)法正確的是()A.小球機(jī)械能不守恒B.小球能量正在消逝C.小球搖擺過(guò)程中,只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D.總能量守恒,但小球的機(jī)械能在削減3.(多選)(2024山東青島高二月考)如圖所示,汽缸放置在水平地面上,質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,兩氣室中均充有氣體,汽缸、活塞均絕熱且不漏氣。起先時(shí)活塞被銷(xiāo)釘固定,現(xiàn)將銷(xiāo)釘拔掉,活塞最終靜止在原位置下方h處,設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室中氣體內(nèi)能的變更量為ΔE,不計(jì)氣體重心變更的影響,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()A.甲氣室中氣體體積減小,溫度上升B.ΔE>mghC.ΔE<mghD.ΔE=mgh4.如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的鐵球,A放在絕熱板上,B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們汲取熱量,當(dāng)它們上升相同的溫度時(shí),它們所汲取的熱量分別為QA、QB,則()A.QA=QB B.QA<QBC.QA>QB D.無(wú)法確定5.若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變,將氣泡內(nèi)的氣體視為志向氣體,氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中,氣體對(duì)外界做了0.6J的功,則此過(guò)程中的氣泡(選填“汲取”或“放出”)的熱量是J。氣泡到達(dá)湖面后,溫度上升的過(guò)程中,又對(duì)外界做了0.1J的功,同時(shí)汲取了0.3J的熱量,則此過(guò)程中,氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了J。

6.在如圖所示的p-T圖像中,肯定質(zhì)量的某種志向氣體先后發(fā)生兩種狀態(tài)變更過(guò)程。第一種變更是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對(duì)該氣體做功為6J;其次種變更是從狀態(tài)A至狀態(tài)C,該氣體從外界汲取的熱量為9J。已知圖線(xiàn)AC的反向延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,志向氣體的分子勢(shì)能視為零。求:(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程,該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1;(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程,該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界汲取的熱量Q2。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練7.有一溫泉水溫恒定,則溫泉中正在緩慢上升的氣泡內(nèi)的氣體()A.壓強(qiáng)增大,體積減小,汲取熱量B.壓強(qiáng)增大,體積減小,放出熱量C.壓強(qiáng)減小,體積增大,汲取熱量D.壓強(qiáng)減小,體積增大,放出熱量8.(多選)肯定量的志向氣體從狀態(tài)a起先,經(jīng)驗(yàn)三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其p-T圖像如圖所示。下列推斷正確的是()A.過(guò)程ab中氣體肯定吸熱B.過(guò)程bc中氣體既不吸熱也不放熱C.過(guò)程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱D.a、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小9.(多選)如圖所示,長(zhǎng)木板A放在光滑的水平地面上,物體B以水平速度v0沖上木板A后,由于摩擦力作用,最終停止在木板A上,則從物體B沖到木板A上到相對(duì)木板A靜止的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.物體B動(dòng)能的削減量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能B.物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量C.物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和D.系統(tǒng)克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量10.(多選)如圖所示,a、b、c、d表示肯定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)變更過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài),圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸,dc平行于縱坐標(biāo)軸,ab的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn),以下說(shuō)法正確的是()A.從狀態(tài)d到c,氣體不吸熱也不放熱B.從狀態(tài)c到b,氣體放熱C.從狀態(tài)a到d,氣體對(duì)外做功D.從狀態(tài)b到a,氣體吸熱11.如圖所示,水平放置的氣缸內(nèi)壁光滑,活塞的厚度不計(jì),在A、B兩處設(shè)有限制裝置,使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng),A左側(cè)氣缸的容積為V0,A、B之間容積為0.1V0,起先時(shí)活塞在A處,缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng)),溫度為297K,現(xiàn)通過(guò)對(duì)氣體緩慢加熱使活塞恰好移動(dòng)到B。求:(1)若此過(guò)程氣體汲取熱量為Q,求此過(guò)程氣體內(nèi)能增量ΔU;(2)活塞剛移動(dòng)到B時(shí),缸內(nèi)氣體溫度TB。12.如圖所示,內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形氣缸豎直放置,內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體。已知活塞橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)為p0,缸內(nèi)氣體溫度為T(mén)1?，F(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱,使氣體體積由V1增大到V2,該過(guò)程中氣體汲取的熱量為Q1,停止加熱并保持體積V2不變,使其降溫到T1,已知重力加速度大小為g,求:(1)停止加熱時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度;(2)降溫過(guò)程中氣體放出的熱量。

第2節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒1.C依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q,物體內(nèi)能的變更與做功及熱傳遞兩個(gè)因素均有關(guān),物體汲取熱量,內(nèi)能不肯定增大,因?yàn)槲矬w可能同時(shí)對(duì)外做功,故內(nèi)能有可能不變或削減,A錯(cuò)誤;物體對(duì)外做功,還有可能汲取熱量,內(nèi)能可能不變或增大,B錯(cuò)誤,C正確;物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能肯定削減,D錯(cuò)誤。2.AD小球在豎直平面內(nèi)搖擺,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,小球停止搖擺,說(shuō)明機(jī)械能通過(guò)克服阻力做功不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即機(jī)械能不守恒,故A正確;小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量的種類(lèi)變了,但能量不會(huì)消逝,故B錯(cuò)誤;小球長(zhǎng)時(shí)間搖擺過(guò)程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí),機(jī)械能在削減,削減的機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故搖擺的幅度越來(lái)越小,但總能量守恒,故C錯(cuò)誤,D正確。3.AB在絕熱過(guò)程中,甲氣室中氣體體積減小,外界對(duì)它做正功,內(nèi)能增加,溫度上升,故A正確。乙氣室中氣體體積增加,它對(duì)外界做功,內(nèi)能削減;活塞下落,重力勢(shì)能削減,設(shè)乙氣室中氣體對(duì)活塞的力做功為W乙,由題可知W乙為正值,由能量守恒定律可得ΔE=mgh+W乙,故C、D錯(cuò)誤,B正確。4.CA、B上升相同的溫度,依據(jù)Q=cmΔt可知,升溫須要的能量是相同的。由于受熱膨脹,A的重心上升,重力勢(shì)能增加,汲取的熱量QA一部分用于升溫,剩余部分用于增加重力勢(shì)能ΔEpA,即QA=Q+ΔEpA;B受熱膨脹重心降低,重力勢(shì)能減小,汲取的熱量QB和削減的重力勢(shì)能ΔEpB共同用于升溫,即Q=QB+ΔEpB,故QA>QB,C正確。5.答案汲取0.60.2解析氣泡從湖底上升到湖面過(guò)程中,W=-0.6J,ΔU=0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q得Q=0.6J,即汲取熱量0.6J。氣泡到達(dá)湖面后,溫度上升的過(guò)程中W=-0.1J,Q=0.3J,則ΔU=W+Q=0.2J,即氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了0.2J。6.答案(1)09J(2)9J3J解析(1)由題意及題圖可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程,氣體發(fā)生等容變更,該氣體對(duì)外界做的功W1=0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU1=W1+Q1內(nèi)能的增量ΔU1=Q1=9J。(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程,體積減小,溫度上升該氣體內(nèi)能的增量ΔU2=ΔU1=9J依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU2=W2+Q2從外界汲取的熱量Q2=ΔU2-W2=3J。7.C溫泉中正在緩慢上升的氣泡內(nèi)的氣體,壓強(qiáng)減小,由志向氣體狀態(tài)方程公式pVT=C8.ADab過(guò)程為等容變更,W=0,溫度上升,內(nèi)能增大,ΔU>0,由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q知Q>0,吸熱,A正確;bc過(guò)程為等溫變更,ΔU=0,體積增大對(duì)外做功,W<0,由ΔU=W+Q得Q>0,吸熱,B錯(cuò)誤;ca過(guò)程溫度降低,內(nèi)能減小,ΔU<0,體積減小,外界對(duì)氣體做功,W>0,由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q得Q<0,且|Q|>W,C錯(cuò)誤;溫度為分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)記,Ta<Tb=Tc,D正確。9.CD物體B以水平速度沖上木板A后,由于摩擦力作用,物體B減速運(yùn)動(dòng),木板A加速運(yùn)動(dòng),依據(jù)能量守恒定律,物體B動(dòng)能的削減量等于木板A增加的動(dòng)能和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和,故A錯(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)能定理,物體B克服摩擦力做的功等于物體B損失的動(dòng)能,故B錯(cuò)誤;由能量守恒定律可知,物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和,故C正確;由能量守恒定律,整個(gè)系統(tǒng)克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量,故D正確。10.BCD氣體從狀態(tài)d到c,溫度不變,志向氣體內(nèi)能不變,但是壓強(qiáng)減小,體積增大,對(duì)外做功,還要保持內(nèi)能不變,肯定要汲取熱量,故A錯(cuò)誤;氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過(guò)程,同時(shí)體積減小,外界對(duì)氣體做功,而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫),就肯定要伴隨放熱的過(guò)程,故B正確;氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過(guò)程,同時(shí)體積增大,所以氣體要對(duì)外做功,C正確;氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是一個(gè)等容變更過(guò)程,隨壓強(qiáng)的增大,氣體的溫度上升,內(nèi)能增大,而在這個(gè)過(guò)程中氣體的體積沒(méi)有變更,就沒(méi)有做功,氣體內(nèi)能的增加是氣體吸熱的結(jié)果,故D正確。11.答案(1)Q-0.1p0V0(2)363K解析(1)由熱力學(xué)第肯定律解得ΔU=W+Q=Q-0.1p0V0。(2)活塞由A移動(dòng)到B的過(guò)程中,先做等容變更,后做等壓變更,由志向氣體狀態(tài)方程得pV解得TB=363K。12.答案(1)