高中物理《選擇性必修第三冊》課后習(xí)題2.熱力學(xué)第一定律

2.熱力學(xué)第一定律A級必備知識基礎(chǔ)練1.(2022甘肅舟曲第一中學(xué)高二期末)一定量的氣體在某一過程中,外界對氣體做了8×104J的功,氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J,則下列各式正確的是()A.W=8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=4×104JB.W=8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=2×105JD.W=-8×104J,ΔU=-1.2×105,Q=-4×104J2.如圖所示,給旱區(qū)送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.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3.如圖所示,一個內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸懸掛在天花板上,輕質(zhì)活塞上方封閉著理想氣體,外界環(huán)境溫度不變,若用向下的力F緩慢將活塞向下拉動一小段距離,則()A.缸內(nèi)氣體的溫度可能降低B.缸內(nèi)氣體分子的平均動能會減小C.缸內(nèi)氣體會吸熱D.若拉力F對活塞做的功為W,則缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減少了W4.(2022山東菏澤一模)一個充氣氣球用繩子系著一塊石頭正在湖水中緩慢下沉,越往下水溫越低,氣球?qū)崃己?則氣球內(nèi)氣體()A.內(nèi)能增加B.對外界做正功C.減少的內(nèi)能小于放出的熱量D.減少的內(nèi)能大于放出的熱量5.(2022廣東江門一模)水槍是孩子們喜愛的玩具,常見的氣壓式水槍儲水罐的示意圖如圖所示。從儲水罐充氣口充入氣體,達(dá)到一定壓強(qiáng)后,關(guān)閉充氣口,將閥門M打開,水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中,罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變,則氣體的內(nèi)能(選填“變大”“變小”或“不變”),要(選填“對外界放熱”或“從外界吸熱”)。

6.絕熱汽缸倒扣在水平地面上(汽缸頂部側(cè)壁有一小口),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,活塞下吊著一重力為G的重物,活塞重力為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?，F(xiàn)給電熱絲緩慢加熱,若氣體吸收熱量Q時,活塞下降了h,問:(1)氣體的溫度升高多少?(2)氣體的內(nèi)能增加多少?B級關(guān)鍵能力提升練7.(多選)(2022甘肅舟曲第一中學(xué)高二期末)如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如p-V圖像中從a到b的線段所示。在此過程中()A.氣體內(nèi)能一直增加B.氣體溫度一直降低C.外界一直對氣體做功D.氣體一直從外界吸熱8.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c到狀態(tài)d,其體積V與熱力學(xué)溫度T關(guān)系如圖所示,O、a、d三點(diǎn)在同一直線上,ab和cd平行于橫軸,bc平行于縱軸,則下列說法正確的是()A.從狀態(tài)a到狀態(tài)b,氣體放熱B.從狀態(tài)a到狀態(tài)b,每個氣體分子的動能都增大C.從狀態(tài)b到狀態(tài)c,氣體對外做功,內(nèi)能減小D.從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體內(nèi)能增加9.(2022寧夏石嘴山第三中學(xué)高二期末)一定質(zhì)量的理想氣體p-V變化圖像如圖所示,氣體從1→2→3的過程對外做的功為W1,從外界吸收的熱量為Q1,氣體內(nèi)能的變化量為ΔU1;氣體從1→4→3的過程對外做的功為W2,從外界吸收的熱量為Q2,氣體內(nèi)能的變化量為ΔU2,則它們之間的關(guān)系正確的是()A.W1<W2,Q1<Q2,ΔU1>ΔU2B.W1<W2,Q1>Q2,ΔU1<ΔU2C.W1>W2,Q1>Q2,ΔU1=ΔU2D.W1>W2,Q1<Q2,ΔU1=ΔU210.(2022黑龍江哈九中二模)如圖所示,封閉有一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸固定在水平桌面上,且開口向右放置;缸內(nèi)有一橫截面積為0.01m2的活塞,其到汽缸底部的距離為10cm;活塞通過輕繩連接了一個質(zhì)量為1kg的小物體,輕繩跨在定滑輪上,滑輪左側(cè)細(xì)繩水平,右側(cè)連接小物體的細(xì)繩豎直,輕繩恰好處于伸直狀態(tài)。開始時汽缸內(nèi)、外壓強(qiáng)相同,且均為1.01×105Pa,汽缸內(nèi)氣體溫度為101K,不計一切摩擦,g取10m/s2,現(xiàn)緩慢降低汽缸內(nèi)氣體的溫度。(1)求小物體剛離開地面時缸內(nèi)氣體的溫度。(2)從開始降低溫度到活塞移動至距汽缸底部6cm時,缸內(nèi)氣體共放出熱量10J,求此過程中缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量(活塞移動過程中汽缸不漏氣)。

2.熱力學(xué)第一定律1.B外界對氣體做了8×104J的功,則W=8×104J,氣體內(nèi)能減少了1.2×105J,則ΔU=-1.2×105J,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可得Q=-2×105J,故B正確,A、C、D錯誤。2.A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錯誤;胎內(nèi)氣體溫度不變,故分子平均動能不變,選項(xiàng)C錯誤;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錯誤;ΔU=W+Q,ΔU=0,W<0,故Q>0,氣體從外界吸熱,選項(xiàng)A正確。3.C緩慢向下拉動活塞,缸內(nèi)氣體對外做功,溫度會降低,但由于導(dǎo)熱良好的汽缸會吸熱,最終溫度與外界相同,分子平均動能不變,氣體內(nèi)能不變,故A、B錯誤,C正確;根據(jù)以上分析結(jié)合熱力學(xué)第一定律知,若拉力F對活塞做的功為W,則缸內(nèi)氣體吸熱,內(nèi)能不變,故D錯誤。4.C充氣氣球用繩子系著一塊石頭正在湖水中緩慢下沉,越往下水溫越低,內(nèi)能降低,A錯誤;充氣氣球用繩子系著一塊石頭在下沉的過程中,水溫越來越低,壓強(qiáng)逐漸增大,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,氣球體積減小,對外界做負(fù)功,B錯誤;氣球下沉?xí)r,氣球內(nèi)氣體內(nèi)能減小,外界對氣球做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,由于外界對氣球做功,因此放出的熱量大于減小的內(nèi)能,C正確,D5.答案不變從外界吸熱解析氣體溫度不變,則氣體的內(nèi)能不變;氣體體積增大,則氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知?dú)怏w從外界吸熱。6.答案(1)T1(2)Q-(p0S-G-G0)h解析(1)活塞下降的過程,氣體發(fā)生的是等壓膨脹則V即hST1=2hST2,氣體的溫度升高了ΔT=T2-T1=T1。(2)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p=p0-G活塞向下運(yùn)動的過程中,對外做功W=pSh=p0Sh-(G+G0)h根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體的內(nèi)能增加量為ΔU=Q-W=Q+(G+G0)h-p0Sh=Q-(p0S-G-G0)h。7.AD由圖可知?dú)怏w的P、V一直增加,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C知,氣體溫度一直增加,故A正確;一定量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān),溫度一直增加,氣體的內(nèi)能一直增加,故B錯誤;體積增大,氣體一直對外做功,即外界一直對氣體做負(fù)功,氣體內(nèi)能一直增加,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知?dú)怏w一直從外界吸熱,故D正確,C8.D氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b體積不變,發(fā)生的是等容變化,氣體不做功W=0,溫度升高,內(nèi)能增加ΔU>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可知Q>0,氣體吸收熱量,故A錯誤;氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b,溫度升高,分子平均動能增大,但不是每個氣體分子的動能都會增大,故B錯誤;由狀態(tài)b變到狀態(tài)c的過程中,溫度不變,內(nèi)能不變,ΔU=0,故C錯誤;從狀態(tài)a到狀態(tài)d溫度升高,故氣體內(nèi)能增加,故D正確。9.C初態(tài)和末態(tài)溫度相同,因此兩個熱力學(xué)過程內(nèi)能變化相同;在p-V圖像中,圖線與橫軸所圍面積表示氣體對外界做功的多少,故W1>W2,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可得Q1>Q2,C正確。10.答案(1)100K(2)30J解析(1)當(dāng)重物剛離開地面時,地面對重物的支持力為零,設(shè)此時繩的拉力為F,活塞受力平衡p0S=p2S+F小物體受力平衡F=mg解得p2=