2023春新教材高中物理第3章熱力學(xué)定律2熱力學(xué)第一定律3能量守恒定律課后提升訓(xùn)練新人教版選擇性

第三章23A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．在一個(gè)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(shí)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)，冰箱消耗電能，對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內(nèi)能增加，房間內(nèi)溫度升高，B正確．2．壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱，鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則下列說法中正確的是()A．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能沒有發(fā)生變化B．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能增加了3JC．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能減少了3JD．鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能減少了4J【答案】D【解析】由于鍋內(nèi)氣體對(duì)外界做功1.5J，則W＝－1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則Q＝－2.5J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，故內(nèi)能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故氣體的內(nèi)能減少4J，D正確．3．如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程中氣體吸熱為Q，氣體內(nèi)能增量為ΔU，則()A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．無法比較【答案】B【解析】A、B兩部分氣體密度不同，混合后其重力勢(shì)能將發(fā)生變化，剛開始時(shí)A、B氣體的合重心在中線下方，均勻混合后重心在中線上，重心上升了，所以氣體的重力勢(shì)能增加了，由能量守恒定律知，吸收的熱量一部分增加氣體的內(nèi)能，一部分增加重力勢(shì)能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正確．4．如圖所示容器中，A、B部分各有一個(gè)可自由移動(dòng)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(gè)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中流動(dòng)，最后達(dá)到平衡．在這個(gè)過程中，下面說法正確的是()A．大氣壓力對(duì)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(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對(duì)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(duì)A、B兩管中水做功的代數(shù)和為零，但由于水的重心下降，重力勢(shì)能減小，由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加，D正確．5．恒溫的水池中，有一氣泡緩慢上升，在此過程中，氣泡的體積會(huì)逐漸增大，不考慮氣泡內(nèi)氣體分子勢(shì)能的變化，下列說法中正確的是()A．氣泡內(nèi)的氣體對(duì)外界做功B．氣泡內(nèi)的氣體內(nèi)能增加C．氣泡內(nèi)的氣體與外界沒有熱傳遞D．氣泡內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小【答案】A【解析】氣泡體積增大，對(duì)外做功，由于溫度不變，因此分子平均動(dòng)能不變，氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，氣體吸收熱量，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．6．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(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中()A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對(duì)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向下滑動(dòng)的過程中，外界對(duì)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．7．(多選)行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流．上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是()A．物體克服阻力做功B．物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量【答案】AD【解析】這四個(gè)現(xiàn)象中，物體運(yùn)動(dòng)過程都受到阻力，汽車主要是制動(dòng)阻力，流星墜落和降落傘降落是空氣阻力，條形磁鐵下落過程受到磁場(chǎng)阻力，因而物體都克服阻力做功，A正確．四個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能，總之都是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D正確．8．(多選)景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃，對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中的下列說法中不正確的是()A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變B．氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C．氣體對(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加D．外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能減少【答案】ACD【解析】由于套筒內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)猛推推桿時(shí)推桿迅速壓縮氣體，外界對(duì)氣體做正功．由于這一過程進(jìn)行得很快，可以看成是一個(gè)近似的絕熱過程，即整個(gè)系統(tǒng)來不及向外界傳遞熱量．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，這時(shí)外力做的功只能用來增加氣體的內(nèi)能，這就使氣體分子的運(yùn)動(dòng)加劇，引起氣體分子平均動(dòng)能增加，氣體溫度升高．所以艾絨即刻被點(diǎn)燃．由于被封閉的氣體質(zhì)量不變，溫度升高，而體積變小，則由氣體狀態(tài)方程知壓強(qiáng)變大．故B選項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)都錯(cuò)誤．9．(多選)如圖所示，用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖住，將質(zhì)量和溫度都相同的理想氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分，然后提起銷子，使活塞可以無摩擦地滑動(dòng)，當(dāng)活塞平衡時(shí)()A．氫氣的溫度不變 B．氫氣的壓強(qiáng)減小C．氫氣的體積增大 D．氧氣的溫度升高【答案】BCD【解析】理想氣體氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同，但由于氫氣的摩爾質(zhì)量小，故氫氣物質(zhì)的量多，又體積和溫度相同，eq\f(pV,T)＝C，所以氫氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)大，當(dāng)拔掉銷子后，會(huì)推動(dòng)活塞向氧氣一方移動(dòng)，這時(shí)氫氣對(duì)外做功，又無熱傳遞，由ΔU＝W＋Q可知，氫氣內(nèi)能減少，溫度降低，對(duì)氧氣而言，外界對(duì)它做功，體積減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，無熱傳遞的情況下，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高．10．(多選)如圖所示，絕熱的容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對(duì)其加熱時(shí)，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是()A．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞碰撞的次數(shù)減少B．電流對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能可能減少C．電流對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定增加D．電流對(duì)氣體做的功一定大于氣體對(duì)外做的功【答案】ACD【解析】由題意知，氣體壓強(qiáng)不變，活塞上升，體積增大，由eq\f(pV,T)＝C知，氣體溫度升高，內(nèi)能一定增加，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知，電流對(duì)氣體做功一定大于氣體對(duì)外做功，B錯(cuò)誤，C、D正確．由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋知溫度升高，氣體分子與活塞碰一次對(duì)活塞的沖擊力增大；而壓強(qiáng)不變，單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的沖擊力不變．因此單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的碰撞次數(shù)減少，A正確．B組·能力提升11．一定質(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(duì)外做功120J．若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40J，則這一過程中氣體________(填“吸收”或“放出”)__________J熱量．【答案】吸收260【解析】對(duì)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ΔU＝Q＋W＝340J－120J＝220J，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(shí)，對(duì)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吸收熱量，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220J＋40J＝260J.12．在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，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(shí)氣體對(duì)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.解：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(shí)