2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-3課時強(qiáng)化作業(yè)：第10章 第3節(jié) 熱力學(xué)第一定律　能量守恒定律 Word版含解析

1、第十章第三節(jié)(時間：30分鐘總分：50分) 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(13題為單選題，45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(2020·浙江金華三校高二下學(xué)期檢測)如圖所示，給旱區(qū)送

2、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)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uwq知u0，w<0，故q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)a正確。4據(jù)××報報道：天津一小男孩睡覺時，將壓在臀部下面的打火機(jī)焐炸，丁烷氣體外泄，致使屁股局部速凍成傷。請你運(yùn)用學(xué)過的熱學(xué)知識判斷下列說法正確的是(abd)a

3、焐炸是因?yàn)榇蚧饳C(jī)內(nèi)丁烷液體變熱汽化，體積增加，壓強(qiáng)增大而爆炸b焐炸的過程符合熱力學(xué)第一定律c××報關(guān)于局部速凍成傷的報道不符合科學(xué)道理d爆炸后，丁烷外泄并迅速汽化吸熱，由于吸熱速度快而使屁股局部速凍成傷解析：丁烷液體變熱汽化，體積增加，壓強(qiáng)增大而爆炸，由于吸熱速度快而使屁股局部速凍成傷。5(2020·甘肅省民勤縣校級期中)下面關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是(bd)a在爐子上放一壺水，將水加熱到50 是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程b將一杯熱水倒入一盆冷水中，冷水和熱水溫度變成一樣，是熱水的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到冷水中的過程c冬日，人們在太陽光下曬太陽取暖，是太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程d

4、節(jié)日里點(diǎn)燃的“沖天爆竹”騰空而起，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程解析：在爐子上放一壺水，將水加熱到50 是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故a錯誤；將一杯熱水倒入一盆冷水中，冷水和熱水溫度變成一樣，是熱水的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到冷水中的過程，故b正確；冬日，人們在太陽光下曬太陽取暖，是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故c錯誤；節(jié)日里點(diǎn)燃的“沖天爆竹”騰空而起，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，故d正確。二、非選擇題6.(2020·駐馬店期末)封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)b變到狀態(tài)c，其體積與熱力學(xué)溫度t關(guān)系如圖所示。該氣體的摩爾質(zhì)量為m，狀態(tài)a的體積為v0、溫度為t0。已知o、a、c三

5、點(diǎn)在同一直線上，阿伏伽德羅常數(shù)為na，求：(1)若在ac過程中，氣體對外做功為5 j，內(nèi)能增加9 j，則氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？(2)在狀態(tài)c，該氣體的密度為，體積為2v0，則狀態(tài)c的溫度為多少？該氣體的分子數(shù)為多少？答案：(1)吸熱；14 j(2)2t0；na解析：(1)由熱力學(xué)第一定律可知，uwq，解得q14 j，氣體吸熱14 j。(2)氣體在狀態(tài)a、c壓強(qiáng)相等，根據(jù)蓋·呂薩克定律可知，。解得tc2t0。在狀態(tài)c，氣體質(zhì)量為m×2v0，則分子數(shù)為nnana。 7.噴霧器內(nèi)有10 l水，上部封閉有1 atm的空氣2 l。關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)

6、再充入1 atm的空氣3 l(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)2.5 atm(2)吸熱解析：(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為v1，充入氣體體積為v；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為v2，由理想氣體狀態(tài)方程p1v1p1vp2v2代入數(shù)據(jù)得p22.5 atm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

7、提升 一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題)1.(2020·河北省衡水中學(xué)高三下學(xué)期第二次調(diào)研)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其vt圖像如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列判斷正確的是(ab)a過程a到b中氣體一定吸熱bpcpbpac過程b到c氣體吸收熱量d過程b到c中每一個分子的速率都減小解析：過程ab中氣體的體積不變，沒有做功，溫度升高，內(nèi)能增大，所以氣體一定吸熱，故a正確；設(shè)a狀態(tài)的壓強(qiáng)為pa，則由理想氣體的狀態(tài)方程可知所以pb3pa，同理，解得pc3pa，所以pcpb>pa ，故b正確；過程b到c，

8、溫度降低，內(nèi)能減??；體積減小，外界對氣體做功，則氣體放出熱量，故c錯誤；溫度是分子的平均動能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動的統(tǒng)計規(guī)律，對單個的分子沒有意義，所以過程bc中氣體的溫度降低，分子的平均動能減小，并不是每一個分子的速率都減小，故d錯誤。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

9、，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(2020·河北省邢臺市一中高二下學(xué)期檢測)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴(kuò)散至整個汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是(ab)a氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同b氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大c在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功d氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變解析：抽開隔板，氣體自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界不做功，與外界沒

10、有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，a項(xiàng)正確，c項(xiàng)錯誤；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動能增大，b項(xiàng)正確，d項(xiàng)錯誤。二、非選擇題4如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的pv圖象，氣體狀態(tài)由a經(jīng)b到c的變化過程中，氣體吸收了420 j熱量，對外做功400 j。已知狀態(tài)a的溫度為300 k。求氣體：(1)內(nèi)能改變的數(shù)值；(2)狀態(tài)c的溫度tc。答案：(1)增加20 j(2)240 k解析：(1)由熱力學(xué)第一定律uqw420 j400 j解得u20 ju為正，則氣體內(nèi)能增加(2)由理想氣體狀態(tài)方程：解得狀態(tài)c的溫度：tc240 k5

11、.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15 kj，并向外釋放了20 kj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35 kj解析：(1)根據(jù)查理定律：p1p0，t1300 k，p24p0。解得：t21 200 k，則t2927 。(2)由熱力學(xué)第一定律uqw得u20 kj15 kj35 kj，故內(nèi)能減少35 kj。6.絕熱氣缸倒扣在水平地面上，缸內(nèi)裝有一電熱絲，缸內(nèi)有一光滑的絕熱活塞，封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞下吊著一重為g的重物，活塞重為g0，活塞的截面積為s，開始時封閉氣柱的高為h，氣體的溫度為t1，大氣壓強(qiáng)為p0。現(xiàn)給電熱絲緩慢加熱，若氣體吸收熱量q時，活塞下降了h，求：(1)氣體的溫度升高多少；(2)氣體