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2019-2020年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第三節(jié) 熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律自我小測 新人教版選修3-3 1．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU＝W＋Q中，關(guān)于ΔU、W、Q各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說法中正確的是(　　) A．外界對物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正 B．物體對外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù) C．物體對外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正 D．外界對物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù) 2．一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比(　　) A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小 C．氣體內(nèi)能一定不變 D．氣體內(nèi)能的增減不能確定 3．(xx課標(biāo)全國卷Ⅱ)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是(　　) A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 4．下列對能量守恒定律的認(rèn)識中，不正確的是(　　) A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加 B．某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)是不可能制成的 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了 5．某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時(shí)，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。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(　　) A．對外做正功，分子的平均動能減小 B．對外做正功，內(nèi)能增大 C．對外做負(fù)功，分子的平均動能增大 D．對外做負(fù)功，內(nèi)能減小 6．如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高。則在移動P的過程中(　　) A．外力對乙做功；甲的內(nèi)能不變 B．外力對乙做功；乙的內(nèi)能不變 C．乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加 D．乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變 7. 如圖所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(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的延長線過原點(diǎn)，以下說法正確的是(　　) A．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，氣體對外做功 D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱 8．一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105 J的熱量，同時(shí)氣體對外界做了6105 J的功，問： (1)物體的內(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)分子的平均動能是增加還是減少？ 9．(xx山東理綜)如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l1＝20 cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高。現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h＝10 cm。(環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0＝75 cmHg) (1)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”作單位)。 (2)此過程中左管內(nèi)的氣體對外界________(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)。 參考答案 1.解析：根據(jù)公式ΔU＝W＋Q中的符號法則知選項(xiàng)C正確。 答案：C 2.解析：由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，氣體吸收熱量，Q>0，體積膨脹對外做功W<0，但不能確定Q與W值的大小，所以不能判斷ΔU的正負(fù)，則氣體內(nèi)能的增減也就不能確定，選項(xiàng)D正確。 答案：D 3.解析：氣體體積為氣體分子所能達(dá)到的空間的體積，而氣體分子體積很小，體積之和遠(yuǎn)小于氣體體積，A項(xiàng)正確；氣體溫度反映了分子運(yùn)動的劇烈程度，分子運(yùn)動的劇烈程度減弱，溫度必然降低，B項(xiàng)正確；氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁碰撞容器器壁的結(jié)果，在完全失重的情況下，氣體對器壁仍產(chǎn)生壓強(qiáng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體從外界吸收熱量，但如果同時(shí)對外做功，那么氣體的內(nèi)能不一定增加，D項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)氣體定律可知，氣體在等壓膨脹過程中，體積與熱力學(xué)溫度成正比，體積變大，溫度升高，E項(xiàng)正確。 答案：ABE 4.解析：A選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的。這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移。任何永動機(jī)都是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。D選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能減少，但機(jī)械能并沒有消失，只是轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量。 答案：D 5.解析：缸內(nèi)氣體膨脹，對外做正功，即W<0，缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，即Q＝0，由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU可知，ΔU<0，即缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動能減小，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確。 答案：A 6.解析：將活塞P緩慢地向B移動的過程中，外力對乙做功，乙的內(nèi)能增加，溫度升高，由于固定隔板B導(dǎo)熱，所以乙將傳遞熱量給甲，甲、乙兩部分氣體的溫度最終相同，均高于初態(tài)溫度，所以甲、乙內(nèi)能均增加，故選C項(xiàng)。 答案：C 7.解析：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，對外做功，還要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故選項(xiàng)A錯(cuò)；氣體從狀態(tài)c到b是一個(gè)降壓、降溫過程，同時(shí)體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過程，故選項(xiàng)B對；氣體從狀態(tài)a到d是一個(gè)等壓、升溫的過程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對外做功，選項(xiàng)C正確；氣體從狀態(tài)b到a是個(gè)等容變化過程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化，就沒有做功，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對。 答案：BCD 8.解析：(1)氣體從外界吸熱為Q＝4.2105 J 氣體對外界做功為W＝－6105 J 由熱力學(xué)第一定律知： ΔU＝W＋Q＝－6105 J＋4.2105 J＝－1.8105 J ΔU取負(fù)值，說明氣體的內(nèi)能減少，減少了1.8105 J。 (2)因?yàn)闅怏w對外界做功，所以氣體的體積增大，分子間距離增大，氣體分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以此過程要克服分子力做功，分子勢能增加。 (3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體的分子勢能增加，說明氣體分子的平均動能一定減少了。 答案：(1)減少　減少了1.8105 J　(2)增加　(3)減少 9.解析：(1)設(shè)U形管橫截面積為S，右端與大氣相通時(shí)左管中封閉氣體壓強(qiáng)為p1，右端與一低壓艙接通后左管中封閉氣體壓強(qiáng)為p2，氣柱長度為l2，穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為p。左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得 p1V1＝p2V2① p1＝p0② p2＝p＋ph③ V1＝l1S④ V2＝l2S⑤ 由幾何關(guān)系得 h＝2(l2－l1)⑥ 聯(lián)立①②③④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)得 p＝50 cmHg⑦ (2)左管內(nèi)氣體體積增大，說明氣體膨脹對外做正功；由于氣體溫度保持不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得W＋Q＝0，故氣體從外界吸熱。 答案：(1)50 cmHg　(2)做正功　吸熱