高中物理-3.2-熱力學(xué)第一定律、3.3-能量守恒定律每課一練-粵教版選修3-3-

3.2熱力學(xué)第一定律、3.3能量守恒定律每課一練（粵教版選修3-3）1．某系統(tǒng)的初狀態(tài)具有內(nèi)能1J，在外界對(duì)它做0.5J的功后，它放出0.2J的熱量，系統(tǒng)在這個(gè)過(guò)程中內(nèi)能的增量是()A．0.7JB．0.3JC．0.66JD．－0.34J2．某氣體溫度升高了(體積不變)，可能的原因是()A．氣體一定吸收了熱量B．氣體可能放出了熱量C．外界對(duì)氣體可能做了功D．氣體可能吸收了熱量圖33．(雙選)如圖3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(wú)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．氫氣的體積減小D．氧氣的溫度升高4．(雙選)圖4如圖4所示，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過(guò)程中()A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變5．一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到開(kāi)始的狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量．則在整個(gè)過(guò)程中一定有()A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1－Q2＝W1－W2C．W1＝W2D．Q1＝Q26．如圖5所示是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的p—eq\f(1,V)圖線，則在此過(guò)程中()圖5A．氣體的內(nèi)能改變B．氣體的體積增大C．氣體向外界放熱D．氣體對(duì)外界做功7．如圖6所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()圖6A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)c到b，氣體放熱C．從狀態(tài)a到d，氣體對(duì)外做功D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱8．自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能守恒B．能量正在消失C．只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化D．減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒9．(雙選)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(guò)程中穿過(guò)閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流．上述不同現(xiàn)象所包含的相同物理過(guò)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圖710．如圖7所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度，則下面有關(guān)能的轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中正確的是()A．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動(dòng)能D．子彈的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能11．在圖8所示的兩端開(kāi)口的“U”形管中，盛有同種液體，并用閥門K將液體隔成左、右兩部分，左邊液面比右邊液面高．現(xiàn)打開(kāi)閥門K，從打開(kāi)閥門到兩邊液面第一次平齊的過(guò)程中，液體向外放熱為Q，內(nèi)能變化量為ΔU，動(dòng)能變化量為ΔEk；大氣對(duì)液體做功為W1，重力做功為W2，液體克服阻力做功為W3，由功能關(guān)系可得圖8①W1＝0②W2－W3＝ΔEk③W2－W3＝Q＝ΔU④W3－Q＝ΔU其中，正確的是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③題號(hào)1234567891011答案12.空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2×105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過(guò)程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？13．一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J，是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少功？如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6×105J，這一過(guò)程做功情況怎樣？14．一鐵球從高H處由靜止落到地面上，回彈速率是落地速率的一半，設(shè)撞擊所轉(zhuǎn)化的內(nèi)能全部使鐵球溫度升高，則鐵球的溫度升高多少？(設(shè)鐵的比熱容為c，各物理量取國(guó)際制單位)15．重1000kg的氣錘從2.5m高處落下，打在質(zhì)量為200kg的鐵塊上，要使鐵塊的溫度升高40℃，氣錘至少應(yīng)落下多少次？(設(shè)氣錘撞擊鐵塊時(shí)做的功有60%用來(lái)使鐵塊溫度升高，且鐵的比熱c＝0.11cal/(g·℃)，1cal＝4.2J，g取10m/s2)參考答案1．B[因W＝0.5J，Q＝－0.2J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝0.3J．]2．A[體積不變，說(shuō)明外界對(duì)氣體做的功W＝0，由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，氣體內(nèi)能增加，由ΔU>0知Q>0，即一定吸熱．]3．BD[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，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(wú)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，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，無(wú)熱傳遞的情況下，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高．]4．BD[因b內(nèi)為真空，所以抽開(kāi)隔板后，a內(nèi)氣體可以“自發(fā)”進(jìn)入b，氣體不做功．又因容器絕熱，不與外界發(fā)生熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以判斷其內(nèi)能不變，溫度不變．由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體體積增大，溫度不變，壓強(qiáng)必然變小，綜上可判斷B、D項(xiàng)正確．]5．A[氣體初、末狀態(tài)相同，內(nèi)能相同，由熱力學(xué)第一定律知ΔW＋ΔQ＝0，即W2－W1＝Q1－Q2，故選項(xiàng)A正確．]6．C[由圖象可知該理想氣體發(fā)生的是等溫變化，故氣體的內(nèi)能不變，ΔU＝0；但氣體的體積在減小，故外界對(duì)氣體做功，W>0；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，Q<0，氣體向外界放熱，故C正確．]7．B[從狀態(tài)d到c，溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對(duì)外做功，要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故答案A錯(cuò)；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過(guò)程，同時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過(guò)程，故選項(xiàng)B正確；氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過(guò)程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，選項(xiàng)C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個(gè)等容變化過(guò)程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過(guò)程中氣體的體積沒(méi)有變化，就沒(méi)有做功，氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果，故選項(xiàng)D正確．]8．D[自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度減小，說(shuō)明機(jī)械能在減少，減少的機(jī)械能克服阻力、摩擦力做功，增加了內(nèi)能．]9．AD[此題考查學(xué)生綜合分析能力，從若干不同的現(xiàn)象中分析找出相同的規(guī)律，這四個(gè)現(xiàn)象中物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都受到阻力，汽車主要受制動(dòng)阻力，流星、降落傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場(chǎng)阻力，因而物體都克服阻力做功，A對(duì)；四個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，D對(duì)．]10．D[子彈在射入沙箱瞬間，要克服摩擦阻力做功，有一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能．]11．B[由動(dòng)能定理可知W2－W3＋W1＝ΔEk，其中W1＝p·ΔV左－p·ΔV右＝0，可知①、②正確．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝W3－Q，可知④正確，③錯(cuò)誤．綜合以上分析可知B正確．]12．5×104J解析選擇被壓縮的空氣為研究對(duì)象，根據(jù)的熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.負(fù)號(hào)表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5×104J.13．外界對(duì)氣體做功，做功為1.6×105J氣體對(duì)外界做功，做功為1.0×105J解析由題意知Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J，根據(jù)ΔU＝Q＋W，代入可得W＝1.6×105J，W為正值，外界對(duì)氣體做功，做功為1.6×105J.同理由題意可知Q′＝2.6×105J，ΔU′＝1.6×105J，利用熱力學(xué)第一定律得W′＝－1.0×105J，這說(shuō)明氣體對(duì)外界做功(氣體體積變大)，做功為1.0×105J.14.eq\f(3gH,4c)解析設(shè)落到地面時(shí)的速率為v，由v2＝2gH得落地時(shí)v＝eq\r(2gH)則鐵球在與地面撞擊時(shí)損失的動(dòng)能ΔE＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)m(eq\f(v,2))2＝eq\f(3,8)mv2＝eq\f(3,8)m·2gH＝eq\f(3,4)mgH由能量守恒定律得，損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為鐵球的內(nèi)能則ΔU＝ΔE＝eq\f(3,4)mgH＝Q由Q＝cmΔt得Δt＝eq\f(Q,cm)＝eq\f(\f(3,4)mgH,cm)＝eq\f(3gH,4c)即鐵球溫度升高eq\f(3gH,4c)15．247次解析氣錘下落過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，因而氣錘撞擊鐵塊時(shí)動(dòng)能為Ek＝mg