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2019年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第一定律能量守恒定律雙基限時(shí)練 新人教版選修3-3 1．(多選題)下列關(guān)于物體內(nèi)能的說(shuō)法正確的是(　　) A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加 B．物體放出熱量，內(nèi)能一定減少 C．當(dāng)做功和熱傳遞同時(shí)存在時(shí)，物體的內(nèi)能可能不變 D．物體對(duì)外做功，內(nèi)能可能增加 解析　當(dāng)物體從外界吸收的熱量Q與對(duì)外做的功W正好相等時(shí)，物體的內(nèi)能不變，C正確；當(dāng)物體對(duì)外做功時(shí)，如果同時(shí)吸收熱量Q，且吸收的熱量比對(duì)外做的功多時(shí)，內(nèi)能就可能增加，D正確． 答案　CD 2．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)(　　) A．內(nèi)能增大，放出熱量 B．內(nèi)能減小，吸收熱量 C．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功 D．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功 解析　不計(jì)分子勢(shì)能，故瓶?jī)?nèi)空氣的內(nèi)能隨溫度降低，內(nèi)能一定減小，體積減小了，外界對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體做功，此過(guò)程為放熱過(guò)程，故D選項(xiàng)正確． 答案　D 3．在溫度均勻且恒定的水池中，有一小氣泡正在緩慢向上浮起，體積逐漸膨脹，在氣泡上浮的過(guò)程中(　　) A．氣泡內(nèi)的氣體向外界放出熱量 B．氣泡內(nèi)的氣體與外界不發(fā)生熱傳遞，其內(nèi)能不變 C．氣泡內(nèi)的氣體對(duì)外界做功，其內(nèi)能減少 D．氣泡內(nèi)的氣體對(duì)外界做功，同時(shí)從水中吸收熱量，其內(nèi)能不變 解析　小氣泡可視為理想氣體，在緩慢上升過(guò)程中，保持溫度與水溫相同，即溫度保持不變．理想氣體的內(nèi)能由溫度決定．可知，氣泡上升過(guò)程中內(nèi)能不變．即ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知 ，氣泡體積增大，W為負(fù)值，則Q為正值，即上升過(guò)程為吸熱過(guò)程．故D選項(xiàng)正確． 答案　D 4．一定質(zhì)量氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)氣體做了8104 J的功，氣體內(nèi)能減少了1.2105 J，則下列各式正確的是(　　) A．W＝8104 J　ΔU＝1.2105 J　Q＝4104 J B．W＝8104 J　ΔU＝－1.2105 J　Q＝－2105 J C．W＝－8104 J　ΔU＝1.2105 J　Q＝2105 J D．W＝8104 J　ΔU＝－1.2105 J　Q＝－4104 J 解析　由熱力學(xué)第一定律，ΔU＝W＋Q，外界對(duì)氣體做功，W＝8104 J，內(nèi)能減少ΔU＝－1.2105 J，則Q＝－2105 J．故B選項(xiàng)正確． 答案　B 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－W1 B．Q1＝Q2 C．W1＝W2 D．Q1>Q2 解析　由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，即在此過(guò)程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，則Q1－Q2＝W2－W1，故A選項(xiàng)正確． 答案　A 6．如圖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(guò)程中(　　) A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小 解析　本題考查了熱力學(xué)第一定律，理解做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能增大，A正確． 答案　A 7．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(kāi)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(shuō)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(lái)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　該永動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)入水中，吸收熱量而伸展劃水，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，離開(kāi)水面后向空氣中放熱，葉片形狀迅速恢復(fù)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來(lái)自熱水，由于不斷向空氣釋放熱量，所以水溫逐漸降低，A、B、C錯(cuò)，D對(duì)． 答案　D 8．某校開(kāi)展探究性課外活動(dòng)，一同學(xué)用如圖所示的裝置研究氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三量之間的變化關(guān)系．該同學(xué)選用導(dǎo)熱良好的氣缸將其開(kāi)口向下，內(nèi)裝理想氣體，并將氣缸固定不動(dòng)，但缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，他把一溫度計(jì)通過(guò)缸底小孔插入缸內(nèi)，插口處密封良好，活塞下掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)活塞恰好靜止．他把沙桶底部鉆一個(gè)小洞，讓細(xì)沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度恒定，由此可確定(　　) A．外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大 B．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)不變 C．氣體體積減小，溫度計(jì)示數(shù)減小 D．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)增大 解析　因細(xì)沙慢慢漏出，沙桶重力減少，故活塞上移，外界對(duì)氣體做功，因氣缸導(dǎo)熱性能良好，細(xì)沙是慢慢漏出，外部環(huán)境溫度又不變，故此過(guò)程氣缸內(nèi)氣體及時(shí)向外界放熱而保持缸內(nèi)氣體溫度不變． 答案　B 9．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面．在緩慢放水過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體(　　) A．從外界吸熱 B．對(duì)外界做負(fù)功 C．分子平均動(dòng)能減小 D．內(nèi)能增加 解析　緩慢放水過(guò)程中，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體膨脹對(duì)外界做正功，選項(xiàng)B錯(cuò)；胎內(nèi)氣體溫度不變，故分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)C錯(cuò)；由于不計(jì)分子間勢(shì)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(cuò)；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A正確． 答案　A 10．如圖所示，活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在直立圓筒形導(dǎo)熱的氣缸中，活塞上堆放細(xì)沙，活塞處于靜止，現(xiàn)逐漸取走細(xì)沙，使活塞緩慢上升，直到細(xì)沙全部取走．若活塞與氣缸之間的摩擦可忽略，則在此過(guò)程中(　　) A．氣體對(duì)外做功，氣體溫度可能不變 B．氣體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少 C．氣體壓強(qiáng)可能增大，內(nèi)能可能不變 D．氣體從外界吸熱，內(nèi)能一定增加 解析　由于氣缸為導(dǎo)熱的，則可與外界進(jìn)行熱交換，細(xì)沙減少時(shí)，氣體膨脹對(duì)外做功，可能由于與外界進(jìn)行熱交換吸熱使內(nèi)能不變． 答案　A 11．(多選題)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(guò)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(guò)原點(diǎn)，以下說(shuō)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(guò)程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，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D對(duì)． 答案　BCD 12．(多選題)一定質(zhì)量的理想氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B.這一過(guò)程在V－T圖上表示如圖所示，則(　　) A．在過(guò)程AC中，外界對(duì)氣體做功 B．在過(guò)程CB中，外界對(duì)氣體做功 C．在過(guò)程AC中，氣體壓強(qiáng)不斷變大 D．在過(guò)程CB中，氣體壓強(qiáng)不斷變小 解析　A→C過(guò)程，等溫變化，體積變小，外界對(duì)氣體做功，A正確．C→B過(guò)程，體積不變，外界對(duì)氣體不做功，B錯(cuò)誤．A→C過(guò)程中，體積變小，分子密集程度變大，壓強(qiáng)變大，C正確．C→B，體積不變，分子密集程度不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能變大，故壓強(qiáng)變大，D錯(cuò)誤． 答案　AC 13．一定質(zhì)量的氣體從外界吸收熱量2.66105 J，內(nèi)能增加4.25105 J，是氣體對(duì)外界做功還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？ 解析　選擇一定量的氣體為研究對(duì)象．根據(jù)熱力學(xué)第一 定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25105 J－2.66105 J＝1.59105 J. W為正值，表示是外界對(duì)氣體做功，做功的大小是1.59105 J. 答案　外界對(duì)氣體做功　1.59105 J 14．噴霧器內(nèi)有10 L水，上部封閉有1 atm的空氣2 L．關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1 atm的空氣3 L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體)． (1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因． (2)打開(kāi)噴霧閥門，噴霧過(guò)程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過(guò)程氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由． 解析　(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 代入數(shù)據(jù)得p2＝2.5 atm 微觀解釋：溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加． (2)吸熱．氣體對(duì)外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱． 答案　(1)2.5 atm　原因見(jiàn)解析　(2)吸熱　理由見(jiàn)解析