高中物理 第10章 热力学定律 3 热力学第一定律、能量守恒定律学业分层测评 新人教版

热力学第一定律、能量守恒定律 (建议用时：45分钟)学业达标1在热力学第一定律的表达式UWQ中，关于U、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中不正确的是()A外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时U为正B物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时U为负C物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时U为正D外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时U为负E外界对物体做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时U为正【解析】根据公式UWQ中的符号法则知选项C、E正确，故选A、B、D.【答案】ABD2(2016大连高二检测)如图1034所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是()图1034A从外界吸热B向外界放热C分子势能不变D内能减小E内能不变【解析】水温恒定，即空气分子平均动能不变；不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变筒内空气体积减小，说明外界对空气做功，根据热力学第一定律知空气放出热量正确选项为B、C、E.【答案】BCE3物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是()A机械能守恒B总能量守恒C机械能和内能增加D机械能减少，内能增加E摩擦力对物体做负功【解析】物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变，B、D、E正确【答案】BDE4如图1035是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对汽缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，汽缸内气体的下列说法不正确的是()图1035A温度升高，内能增加600 JB温度升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加 600 JD温度降低，内能减少200 JE气体分子对器壁的压强增大【解析】对一定质量的气体，由热力学第一定律UWQ可知，U800 J(200 J)600 J，U为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，且体积减小，选项AE正确，故选B、C、D.【答案】BCD5.(2016上海检测)景颇族的祖先发明的点火器如图1036所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是()图1036A气体温度升高，压强不变B气体温度升高，压强变大C气体对外界做正功，气体内能增加D外界对气体做正功，气体内能减少E外界对气体做正功，气体内能增加【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高所以艾绒即刻被点燃由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大故B、E选项正确，其他选项都错【答案】ACD6(2016济南高二检测)如图1037所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中的下列说法中正确的是()【导学号：11200091】图1037A气体对外做功，气体温度可能不变B气体对外做功，内能可能不变C气体压强可能增大，内能可能不变D气体从外界吸热，内能一定增加E气体压强减小，温度可能不变【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变，但压强减小【答案】ABE7关于物体内能的变化，以下说法中不正确的是()A物体吸收热量，内能定增大B物体对外做功，内能一定减少C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变E物体放出热量，外界对物体做功，内能可能不变【解析】根据热力学第一定律UWQ，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)，物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，B错，若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，C正确；同理，E正确若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，故D错【答案】ABD8(2016青岛高二检测)一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？ (2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？【导学号：11200091】【解析】(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J能力提升9关于一定量的气体，下列叙述不正确的是()A气体吸收的热量可以完全转化为功B气体体积增大时，其内能一定减小C气体从外界吸收热量，其内能一定增加D外界对气体做功，气体的内能一定增加E外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，A正确；当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会减少，所以B错误；若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误；若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能不但未增加反而减少，所以D错误，E正确，故选B、C、D.【答案】BCD10(2016沈阳模拟)如图1038所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()图1038A单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加D电流对气体做的功一定大于气体对外做功E电流对气体做的功一定等于气体对外做的功【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错，D项正确由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲击力不变因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A对【答案】ACD11风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到h的高度，效率为80%，求单位时间内最多可提升的水的质量m.【导学号：11200093】【解析】设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m0，则m0d2vt风的动能Ekm0v2d2v3t根据题意：d2v3t50%80%mgh，则.【答案】12(2016长春高二检测)如图1039所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p01105 Pa，不计活塞重力问：图1039 (1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S1 cm2) 【导学号：11200094】【解析】(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l022 cml2 cm，V0l0S，VlS缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得：p0V0pV，解得：p1.1106 Pa.(2)大气压力对活塞做功：W1p0S(l0l)2 J人做功W2100 J，由热力学第一定律：UW1W2Q，将Q20 J代入解得U82 J.【答案】(1)1.1106 Pa(2)82 J