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2019年高中物理 第5章 第1、2節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量的轉(zhuǎn)化與守恒課后知能檢測 魯科版選修3-3 1．把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒的底部，當(dāng)快速下壓活塞時(shí)，由于被壓縮的空氣驟然變熱，溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點(diǎn)，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實(shí)驗(yàn)的目的是要說明(　　) A．做功可以升高物體的溫度 B．做功可以改變物體的內(nèi)能 C．做功一定可以增加物體的內(nèi)能 D．做功可以增加物體的熱量 【解析】　當(dāng)快速下壓活塞時(shí)，對空氣做功，改變了氣體的內(nèi)能，使氣體的溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點(diǎn)，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，故B正確． 【答案】　B 2．(xx福建高考)一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104 J，氣體對外界做功1.0104 J，則該理想氣體的(　　) A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小 C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小 【解析】　由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5104 J，W＝－1.0104 J可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯(cuò)；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯(cuò)，D對． 【答案】　D 3．(xx龍巖檢測)自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，下列說法正確的是(　　) 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 【解析】　自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，說明機(jī)械能在減少，減少的機(jī)械能通過克服阻力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量不變，故D選項(xiàng)正確． 【答案】　D 圖5－1－3 4．(xx福建高考)如圖5－1－3所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞．今對活塞施加一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減?。艉雎曰钊c容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(　　) A．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 B．溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 C．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加 D．溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加 【解析】　由F對密閉的氣體做正功知W>0，由絕熱知Q＝0，由熱力學(xué)第一定律知理想氣體內(nèi)能增大，T升高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，V減小，氣體分子密度增大，所以壓強(qiáng)增大，故選C. 【答案】　C 5．(xx江蘇高考)如圖5－1－4所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法正確的是(　　) 圖5－1－4 A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量 B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來自形狀記憶合金自身 C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高 D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 【解析】　形狀記憶合金進(jìn)入水后受熱形狀發(fā)生改變而攪動(dòng)熱水，由能量守恒知能量來源于熱水，故A、B、C錯(cuò)；由能量守恒知，葉片吸收的能量一部分轉(zhuǎn)化成葉片的動(dòng)能，一部分釋放于空氣中，故D對． 【答案】　D 6．對于一個(gè)大氣壓下100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣的過程中，下列說法中正確的是(　　) A．內(nèi)能增加，對外界做功，一定是吸熱 B．內(nèi)能不變，對外界做功，從外界吸熱 C．內(nèi)能減少，不對外界做功，向外界放熱 D．內(nèi)能增加，對外界做功，向外界放熱 【解析】　水變成同溫度的水蒸氣的過程中，分子的平均動(dòng)能不變，克服分子力做功，分子勢能增加，故內(nèi)能增加，一定是從外界吸收熱量，A正確． 【答案】　A 7．(xx廣東高考)圖5－1－5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(　　) 圖5－1－5 A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小 【解析】　M向下滑動(dòng)的過程中，氣體被壓縮，外界對氣體做功，又因?yàn)榕c外界沒有熱交換，所以氣體內(nèi)能增大． 【答案】　A 8．(xx重慶高考)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由氣缸和活塞組成．開箱時(shí)，密閉于氣缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖5－1－6所示．在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體(　　) 圖5－1－6 A．對外做正功，分子的平均動(dòng)能減小 B．對外做正功，內(nèi)能增大 C．對外做負(fù)功，分子的平均動(dòng)能增大 D．對外做負(fù)功，內(nèi)能減小 【解析】　氣體膨脹，氣體對外做正功，又因氣體與外界無熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能減小，因忽略氣體分子間相互作用，沒有分子勢能，所以分子的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 9. 圖5－1－7 (xx廣東高考)景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖5－1－7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．對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中(　　) 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．氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加 D．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少 【解析】　筒內(nèi)封閉氣體被壓縮過程中，外界對氣體做正功．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，氣體內(nèi)能增加，溫度升高．由理想氣體狀態(tài)方程＝C知，氣體壓強(qiáng)增大．選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 圖5－1－8 10．(xx三明檢測)如圖5－1－8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，抽去隔板，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Q，氣體內(nèi)能增量為ΔU，則(　　) A．ΔU＝Q　　　　　　　　B．ΔU＜Q C．ΔU＞Q D．無法比較 【解析】　兩部分氣體混合均勻后，密度相同，則整體重心上移，吸收的熱量有一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，由能量守恒定律并結(jié)合熱力學(xué)第一定律，可知B正確． 【答案】　B 11．(xx石家莊高二檢測)一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105 J的熱量，同時(shí)氣體對外做了6105 J的功，問： (1)氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？ (2)分子勢能是增加還是減少？ (3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？ 【解析】　(1)氣體從外界吸熱為：Q＝4.2105 J 氣體對外做功為：W＝－6105 J 由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q＝－6105 J＋4.2105 J＝－1.8105 J ΔU為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了．所以，氣體內(nèi)能減少了1.8105 J. (2)因?yàn)闅怏w對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了． (3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢能增加，說明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少了． 【答案】　(1)減少　1.8105 J (2)增加　(3)減少 12．如右下圖5－1－9所示是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開始時(shí)封閉的空氣柱長度為 22 cm， 圖5－1－9 現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長度變?yōu)? cm，人對活塞做功100 J，大氣壓強(qiáng)為p0＝1105 Pa，不計(jì)活塞重力．問： (1)若用足夠長的時(shí)間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)為多大？ (2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1 cm2) 【解析】　(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p，活塞的橫截面積為S，l0＝22 cm， l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS 緩慢壓縮氣體溫度不變，由玻意耳定律得： p0V0＝pV，解得：p＝1.1106 Pa. (2)大氣壓力對活塞做功：W1＝p0S(l0－l)＝2 J 人做功W2＝100 J，由熱力學(xué)第一定律得： ΔU＝W1＋W2＋Q，將Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J. 【答案】　(1)1.1106 Pa　(2)82 J