人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時(shí)作業(yè)5：3 2-3 3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律練習(xí)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE12熱力學(xué)第一定律3能量守恒定律考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律1．(多選)下列過程可能發(fā)生的是()A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加〖答案〗ABD〖解析〗當(dāng)物體吸收的熱量多于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當(dāng)物體吸收的熱量少于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，則物體的內(nèi)能一定增加，C錯(cuò)誤；當(dāng)物體放出的熱量少于外界對(duì)物體做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，D正確．2.如圖1所示是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮一定質(zhì)量的理想氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()圖1A．溫度升高，內(nèi)能增加600JB．溫度升高，內(nèi)能減少200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低，內(nèi)能減少200J〖答案〗A〖解析〗對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確．3．(多選)二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)．在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計(jì)溫度的變化，二氧化碳可視為理想氣體，則此過程中()A．封閉氣體對(duì)外界做正功B．封閉氣體向外界傳遞熱量C．封閉氣體分子的平均動(dòng)能不變D．封閉氣體從外界吸收熱量〖答案〗BC〖解析〗因?yàn)椴挥?jì)氣體的溫度變化，氣體分子的平均動(dòng)能不變，即ΔU＝0，選項(xiàng)C正確；因?yàn)闅怏w體積減半，故外界對(duì)氣體做功，即W>0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤．4.(2020·濟(jì)南市期末)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，其V－T圖像如圖2所示，其中圖線ab的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，圖線bc平行于T軸，圖線ca平行于V軸，則()圖2A．a(chǎn)b過程中氣體壓強(qiáng)不變，氣體從外界吸熱B．bc過程中氣體體積不變，氣體不吸熱也不放熱C．ca過程中氣體溫度不變，氣體從外界吸熱D．整個(gè)變化過程中氣體的內(nèi)能先減少后增加〖答案〗A〖解析〗由題圖中圖線ab的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，可知a到b過程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積變大，氣體對(duì)外做功；溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體從外界吸熱，故A正確．b到c過程中氣體體積不變，氣體不對(duì)外界做功，外界也不對(duì)氣體做功，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放熱，故B錯(cuò)誤．c到a過程中氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積變小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放熱，故C錯(cuò)誤．整個(gè)變化過程溫度先升高，后降低，最后不變，所以氣體的內(nèi)能先增加，后減小，最后不變，故D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二能量守恒定律永動(dòng)機(jī)不可能制成5．“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)?)A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能量守恒定律C．沒有合理的設(shè)計(jì)方案D．找不到合適的材料〖答案〗B〖解析〗第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了能量守恒定律，故B正確．6.(多選)細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，如圖3所示．使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)．下列說法正確的是()圖3A．小球機(jī)械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球擺動(dòng)過程中，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)械能減少〖答案〗AD〖解析〗小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，說明機(jī)械能通過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，能量的種類變了，但能量不會(huì)消失，故B錯(cuò)誤；小球長(zhǎng)時(shí)間擺動(dòng)過程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故擺動(dòng)的幅度越來越小，但總能量守恒，故C錯(cuò)誤，D正確．考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用7.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖4所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()圖4A．體積減小，內(nèi)能增大B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小〖答案〗AC〖解析〗實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大時(shí)可看作理想氣體．充氣袋被擠壓，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，則W>0，即氣體對(duì)外界做負(fù)功，由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，即Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，內(nèi)能增大，選項(xiàng)A、C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可判斷壓強(qiáng)一定增大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．8.(2020·天津市期中)如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a等壓變化到狀態(tài)b，再?gòu)腷等容變化到狀態(tài)c，a、c兩狀態(tài)溫度相等．下列說法正確的是()圖5A．從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中氣體吸熱B．氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能大于在狀態(tài)c的內(nèi)能C．氣體在狀態(tài)b的溫度小于在狀態(tài)a的溫度D．從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中氣體對(duì)外做正功〖答案〗D〖解析〗從狀態(tài)b等容變化到狀態(tài)c，根據(jù)eq\f(pb,Tb)＝eq\f(pc,Tc)，可知Tc<Tb.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體沒有對(duì)外做功，而溫度降低，則內(nèi)能減小，因此一定放出熱量，A錯(cuò)誤；理想氣體的內(nèi)能是由溫度決定的，a、c兩狀態(tài)溫度相等，因此內(nèi)能相等，而c的溫度小于b的溫度，因此a的溫度小于b的溫度，B、C錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體體積膨脹，對(duì)外做功，D正確．9．(多選)一定質(zhì)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(duì)外界做功1.0×104J，則下列關(guān)于理想氣體的說法正確的是()A．氣體溫度一定升高B．氣體的內(nèi)能一定減少C．氣體的壓強(qiáng)一定不變D．分子間平均距離一定增大〖答案〗AD〖解析〗氣體從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則氣體內(nèi)能增加1.5×104J；氣體的內(nèi)能增加，則溫度一定升高，A正確，B錯(cuò)誤．氣體對(duì)外界做功，體積變大，則分子間平均距離一定變大，溫度升高，由eq\f(pV,T)＝C可知，壓強(qiáng)可能變化，C錯(cuò)誤，D正確．10．(2021·黃梅國(guó)際育才高級(jí)中學(xué)高二期中)氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置．如圖6所示，座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中充滿一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，氣閘艙B內(nèi)為真空．航天員從太空返回氣閘艙時(shí)，打開閥門K，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡．假設(shè)此過程中系統(tǒng)與外界沒有熱交換．下列說法正確的是()圖6A．在完全失重的情況下，座艙A內(nèi)的空氣對(duì)器壁的頂部沒有作用力B．氣體對(duì)外做功，平衡后氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外不做功，平衡后氣體溫度不變D．氣體體積變小，平衡后壓強(qiáng)增大〖答案〗C〖解析〗氣體壓強(qiáng)是大量分子對(duì)容器壁的碰撞造成的，與是否失重?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；該過程中氣體自由擴(kuò)散，沒有對(duì)外做功，又因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換，根據(jù)ΔU＝W＋Q，可知內(nèi)能不變；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變，故C正確，B錯(cuò)誤；由于氣體體積變大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知壓強(qiáng)減小，故D錯(cuò)誤．11.(多選)(2020·南和縣第一中學(xué)高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖7所示的循環(huán)，該過程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示，已知a狀態(tài)的體積為2.0×10－3m3，則下列說法正確的是()圖7A．各狀態(tài)氣體體積Va＝Vb＞Vc＝VdB．b→c過程中，氣體吸熱C．c→d過程中，氣體內(nèi)能增加D．d→a過程中，外界對(duì)氣體做功200J〖答案〗BD〖解析〗根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知過原點(diǎn)的直線為等容線，且斜率越大的等容線對(duì)應(yīng)的氣體的體積越小，由題圖可知Va＝Vb＜Vc＝Vd，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；b→c過程中，氣體的體積變大，對(duì)外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱，選項(xiàng)B正確；c→d過程中，氣體溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；d→a過程中，氣體體積減小，又因?yàn)閂d＝Vc，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(paVa,Ta)代入數(shù)據(jù)解得Vc＝Vd＝4.0×10－3m3，外界對(duì)氣體做功W＝pΔV＝1.0×105×(4.0×10－3－2.0×10－3)J＝200J，選項(xiàng)D正確．12.(2020·安徽省二模)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖像如圖8所示．已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27?C，氣體由狀態(tài)B到C過程從外界吸收熱量Q＝300J，求：圖8(1)該氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度；(2)該氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能變化量．〖答案〗(1)300K(2)100J〖解析〗(1)分析A→C過程，由氣體狀態(tài)方程得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)其中TA＝(273＋27)K＝300K解得TC＝300K(2)分析B→C過程，因?yàn)轶w積膨脹，故氣體對(duì)外界做功W＝－pB(VC－VB)代入數(shù)據(jù)解得W＝－200J由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝100J13．(2021·山東濱州市高二期中)如圖9所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的汽缸內(nèi)，活塞可沿汽缸無摩擦地滑動(dòng)．活塞橫截面積S＝1.0×10－3m2，質(zhì)量m＝2kg，汽缸豎直放置時(shí)，活塞相對(duì)于底部的高度為h＝1.2m，室溫等于27℃；現(xiàn)將汽缸置于77℃的熱水中，已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2，求：圖9(1)平衡時(shí)活塞離汽缸底部的距離；(