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2019-2020年高中物理《10.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律》同步訓(xùn)練 新人教版選修3-3 一、選擇題 1．奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤?內(nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成．當(dāng)穩(wěn)壓閥打開以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)從氣罐里出來，經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒．則以下說法中正確的是(　　) A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對(duì)外做功 B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢(shì)能減少 C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程 D．燃?xì)馊紵筢尫旁谥車h(huán)境中的能量很容易被回收再利用 解析：　燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中體積膨脹，對(duì)外做功，故A選項(xiàng)正確，燃?xì)庠谂蛎涍^程中克服分子間引力做功分子勢(shì)能增大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤，由熵增原理可知C選項(xiàng)A確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：　AC 2．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成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 解析：　a內(nèi)氣體向真空中擴(kuò)散，體積膨脹，但不做功，A錯(cuò)誤．由于是絕熱器不從外界吸收熱量，據(jù)熱力學(xué)第一定律Δu＝W＋Q可知?dú)怏w內(nèi)能不變，B正確。a內(nèi)氣體為理想氣體，理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，內(nèi)能不變，氣體的溫度不變，由玻義耳定律知?dú)怏w的壓強(qiáng)減小，C錯(cuò)誤D正確． 答案：　BD 3．如圖所示，一氣缸豎直放置，用一質(zhì)量為m的活塞在缸內(nèi)封閉了一定量的理想氣體，在氣缸的底部安裝有一根電熱絲，用導(dǎo)線和外界電源相連，已知?dú)飧妆诤突钊际墙^熱的，氣缸壁與活塞間光滑接觸且不漏氣．現(xiàn)接通電源，電熱絲對(duì)缸內(nèi)氣體緩慢加熱．關(guān)于氣缸內(nèi)氣體，下列說法中正確的是(　　) A．單位時(shí)間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少 B．所有分子的速率都增加 C．分子平均動(dòng)能增大 D．對(duì)外做功，內(nèi)能減少 答案：　AC 4．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)Ⅰ(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2>T1，則該過程中(　　) A．氣體的內(nèi)能一定是增加的 B．氣體可能向外界放熱 C．氣體一定從外界吸收熱量 D．氣體對(duì)外界做正功 解析：　理想氣體沒有分子勢(shì)能，因此溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能增加，故A對(duì)；由于不能確定做功情況，因此氣體有可能吸熱，也有可能放熱，應(yīng)選A、B. 答案：　AB 5.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，ab的延長(zhǎng)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(duì)外做功 D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱 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(duì)外做功，還要保持內(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程．故答案B對(duì)；氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)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(duì)外做功，答案C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)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，故答案D對(duì)． 答案：　BCD 6．如圖所示的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，如果迅速向下壓活塞時(shí)氣體的溫度會(huì)驟然升高(設(shè)為甲過程)．如果緩慢地向下壓活塞時(shí)，里面的氣體溫度不變(設(shè)為乙過程)．已知甲、乙兩個(gè)過程中氣體初態(tài)和末態(tài)的體積相同，不考慮活塞與氣缸的摩擦，則下列說法正確的是(　　) A．甲過程中氣體的內(nèi)能增加，乙過程中氣體的內(nèi)能不變 B．兩過程中外界對(duì)氣體做的功一樣多 C．乙過程中氣體的壓強(qiáng)不變，甲過程中氣體的壓強(qiáng)不斷增大 D．乙過程的末態(tài)氣體壓強(qiáng)比甲過程的末態(tài)氣體壓強(qiáng)小 解析：　溫度是理想氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由題意知甲過程中氣體溫度升高，乙過程中氣體溫度不變，所以A項(xiàng)正確． 外界對(duì)氣體做功W＝ΔV，體積變化相同，但甲過程平均壓強(qiáng)大于乙過程平均壓強(qiáng)，B項(xiàng)錯(cuò)；乙過程為等溫壓縮過程，壓強(qiáng)變大，C項(xiàng)錯(cuò)． 可以將兩過程末態(tài)看做一個(gè)等容過程，甲過程末態(tài)溫度較高，壓強(qiáng)較大，D項(xiàng)正確． 答案：　AD 7．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(duì)外做正功，分子的平均動(dòng)能減小 B．對(duì)外做正功，內(nèi)能增大 C．對(duì)外做負(fù)功，分子的平均動(dòng)能增大 D．對(duì)外做負(fù)功，內(nèi)能減小 解析：　氣體膨脹，氣體對(duì)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(shì)能，所以分子的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)A正確． 答案：　A 8．如圖所示，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(duì)活塞施以一豎直向下的壓力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：　對(duì)理想氣體絕熱壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律得，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，又因氣體體積減小，分子密度增大，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，故氣體的壓強(qiáng)增大，C對(duì)． 答案：　C 9．一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程表示在如圖所示的p－V圖上，氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線經(jīng)等溫過程變化到b狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài)，a、c兩點(diǎn)位于與縱軸平行的直線上，以下說法中正確的是(　　) A．由a狀態(tài)至b狀態(tài)過程中，氣體放出熱量，內(nèi)能不變 B．由b狀態(tài)至c狀態(tài)過程中，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增加，平均每個(gè)氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與器壁碰撞的次數(shù)不變 C．c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)分子平均距離較大，分子平均動(dòng)能較大 D．b狀態(tài)與a狀態(tài)相比，b狀態(tài)分子平均距離較小，分子平均動(dòng)能相等 解析：　由a到b的過程是等溫過程，所以內(nèi)能不發(fā)生變化，氣體體積減小，所以外界對(duì)氣體做功，放出熱量；由b到c的過程中，是等壓變化，體積增大，溫度升高，內(nèi)能增加，而體積增大，所以氣體對(duì)外界做功，應(yīng)該吸收熱量，雖然壓強(qiáng)不變，但是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈，碰撞次數(shù)改變． 答案：　AD 二、非選擇題 10．一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功7.0104 J，氣體內(nèi)能減少1.3105 J，則此過程________．(填選項(xiàng)前的編號(hào)) ①氣體從外界吸收熱量2.0105 J?、跉怏w向外界放出熱量2.0105 J?、蹥怏w從外界吸收熱量2.0104 J?、軞怏w向外界放出熱量6.0104 J 解析：　 答案：?、? 11． (1)如圖所示，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(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法正確的是(　　) 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 (2)如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在此過程中，氣體分子平均動(dòng)能________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了________． 解析：　(1)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(duì)． (2)加熱后，氣體溫度升高，平均動(dòng)能增大． ΔU＝Q＋W＝Q－p0S0d＝Q－p0(V2－V1) 答案：　(1)D　(2)增大　Q－p0(V2－V1) 12．如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時(shí)，從外界吸收熱量420 J，同時(shí)膨脹對(duì)外做功300 J．當(dāng)氣體從狀態(tài)B經(jīng)過Ⅱ回到狀態(tài)A時(shí)，外界壓縮氣體做功200 J．求過程Ⅱ中氣體是吸熱還是放熱，熱量是多少？