人教版選修33 第10章 第3節(jié)熱力學(xué)第一定律　能量守恒定律 作業(yè)1.doc

第十章第3節(jié) 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(14題為單選題，5題為多選題)1第一類永動機(jī)是不可能制成的，這是因?yàn)? c )a不符合機(jī)械能守恒定律b做功產(chǎn)生的熱量不符合熱功當(dāng)量c違背了熱力學(xué)第一定律d找不到合適的材料和合理的設(shè)計方案解析：第一類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第一定律，所以是不可能制成的。故選項(xiàng)c正確。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( b )a降低b升高c不變 d無法確定解析：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。3一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8104j的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105j，則下列各式中正確的是( b )aw8104j，u1.2105j，q4104jbw8104j，u1.2105j，q2105jcw8104j，u1.2105j，q2105jdw8104j，u1.2105j，q4104j解析：因?yàn)橥饨鐚怏w做功，w取正值，即w8104j，內(nèi)能減少，u取負(fù)值，即u1.2105j，根據(jù)uqw，可得quw1.2105j8104j2105j，b正確。4.如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中。設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計氣體分子間相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小( c )a從外界吸熱b內(nèi)能增大c向外界放熱 d內(nèi)能減小解析：金屬筒緩慢下降過程中，外界對筒內(nèi)氣體做功，而筒與水有熱交換、水溫恒定，所以筒內(nèi)空氣要向外界放熱，溫度保持不變，從而內(nèi)能不變。5(江蘇宿遷市2016年高二下學(xué)期期末)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，下列說法正確的有( bd )a外界對氣體做功 b氣體對外界做功c氣體向外界放熱 d氣體從外界吸熱解析：由圖可看出從a到b氣體體積增大溫度升高，內(nèi)能增大，氣體對外界做功，氣體從外界吸收熱量，故選bd。二、非選擇題6.(江蘇省鹽城市2017年高二下學(xué)期期末)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，吸收了340j的熱量，并對外做功120j。若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外做功40j，則這一過程中氣體吸收(填“吸收”或“放出”)260j熱量。解析：對該理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，由熱力學(xué)第一定律可得：uqw340120220j，即從a狀態(tài)到c狀態(tài)，理想氣體的內(nèi)能增加了220j；若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外做功40j，此過程理想氣體的內(nèi)能增加還是220j，所以可以判定此過程是吸收熱量，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：uqw，得quw22040260j。 7.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p1v1p2v2代入數(shù)據(jù)得p22.5atm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、2題為單選題，3題為多選題)1(海南省海南中學(xué)2016年高二下學(xué)期期中)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為tb和tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為qab和qac。則( c )atbtc，qabqacbtbtc，qabqacctbtc，qabqac dtbtc，qabqac解析：根據(jù)熱力學(xué)定律c，可知b、c狀態(tài)的溫度相等，又因?yàn)閍b過程中，體積變大，氣體對外做功，所以吸收的熱量比ac過程的多，故c項(xiàng)正確。綜上所述，本題正確答案為c。2如圖所示，有一導(dǎo)熱性良好的氣缸放在水平面上，活塞與氣缸壁間的摩擦不計，氣缸內(nèi)用一定質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體，忽略氣體分子間的相互作用(即分子勢能視為零)，忽略環(huán)境溫度的變化，現(xiàn)緩慢推倒氣缸，在此過程中( a )a氣體吸收熱量，內(nèi)能不變b氣缸內(nèi)分子的平均動能增大c單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多d氣缸內(nèi)分子撞擊氣缸壁的平均作用力增大解析：由題圖可知，該過程氣體對外做功，由于忽略環(huán)境溫度變化，溫度不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量。內(nèi)能不變。a正確。3.導(dǎo)熱氣缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個小洞，細(xì)沙慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則( bc )a氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變b外界對氣體做功，氣體溫度降低c氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小d外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加解析：由平衡條件知活塞受到的沙桶拉力減小，其他力如活塞重力、大氣壓力不變，則氣體壓強(qiáng)增大、體積減小，外界對氣體做功，由于環(huán)境溫度緩慢降低，則氣體內(nèi)能減少，由uwq知q0，即向外放熱。二、非選擇題4(蘇州市2016年高二下學(xué)期期末)(1)下列說法中正確的是bc。a兩個系統(tǒng)相互接觸發(fā)生熱傳遞，當(dāng)內(nèi)能相等時達(dá)到熱平衡b兩分子之間距離為r0分子處于平衡位置時，分子勢能最小c液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時，仍有液體分子從液面飛出d單晶體中的原子都是按照一定的規(guī)則周期性排列的，原子在晶格上靜止不動(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)過圖示中的b、c、d狀態(tài)回到狀態(tài)a，則由a變化到b，氣體內(nèi)能增加(填“增加”、“減少”或“不變”)；由d到a的過程中，氣體放出(填“吸收”或“放出”)熱量。(3)在(2)中若氣體狀態(tài)c的體積vc44.8l，狀態(tài)d的體積vd22.4l，狀態(tài)d的溫度t00。求氣體在狀態(tài)c的溫度。若狀態(tài)d時的壓強(qiáng)為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則狀態(tài)d時氣體分子間的平均距離是多少？ (結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案：(3)546k3109m解析：(3)因?yàn)閏到d的過程是一個等壓變化，因此帶入數(shù)據(jù)得tc546k(或273也對)因?yàn)閐狀態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，1mol理想氣體的體積是22.4升，因此每一個氣體分子占據(jù)的空間為m3d3，解之得d3109m。5.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127，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)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？答案：(1)927(2)減少35kj解析：(1)根據(jù)查理定律：p1p0，t1300k，p24p0。解得：t21200k，則t2927。(2)由熱力學(xué)第一定律uqw得u20kj15kj35kj，故內(nèi)能減少35kj。6(江蘇徐州市2016年高二下學(xué)期期末)某同學(xué)估測室溫的裝置如圖所示，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸導(dǎo)熱性能良好。室溫時氣體的體積v166ml，將氣缸豎直放置于冰水混合物中，穩(wěn)定后封閉氣體的體積v260ml。不計活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室內(nèi)大氣壓p01.0105pa，阿伏加德羅常數(shù)na6.01023mol1。(取tt273k)(1)求室溫是多少；(2)若已知該氣體在1.0105pa、0時的摩爾體積為22.4l/mol，求氣缸內(nèi)氣體分子數(shù)目n；(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)若已知該氣體內(nèi)能u與溫度t滿足u0.03t(j)，則在上述過程中該氣體向外釋放的熱量q。答案：(1)300.3k(或27.3)(2)1.61021(3)1.419j解析：(1)由等溫變化得，解得t1300.3k或t27.3(2)nna61023解得n1