高中物理 第三章 热力学基础 第二三节 热力学第一定律 能量守恒定律检测 粤教版选修3-3

第三章 热力学基础第二节 热力学第一定律第三节 能量守恒定律A级抓基础1.固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用可以忽略假设气缸的导热性能很好，环境的温度保持不变若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是()A气体对外界做功，气体内能减小B气体对外界做功，气体内能不变C外界对气体做功，气体内能不变D气体向外界放热，气体内能不变解析：用力F缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于气缸的导热性能很好，环境温度又不变，气缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B选项正确答案：B2在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A降低B升高C不变 D无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加答案：B3.如图所示是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的()A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 J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，选项A正确答案：A4对于一个大气压下100 的水变成100 的水蒸气的过程中，下列说法正确的是()A水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知A对答案：A5如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂，现只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为QA、QB，则()AQAQB BQAQB D无法确定QA、QB的大小解析：A、B升高相同的温度，根据Qcmt可知，升温需要的能量是相同的由于受热膨胀，A的重心升高，重力势能增加，吸热QA一部分用于升温，一部分用于增加重力势能Ep，即QAQEp；B的重心降低，重力势能减小，吸热QB和减少的重力势能Ep共同用于升温，即QQBEp，显然QAQB，故C选项正确答案：C6如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p1.0105 Pa，吸收的热量Q7.0102 J，求此过程中气体内能的增量解析：等压变化，对外做的功Wp(VBVA)，根据热力学第一定律UQW，解得U5.0102 J.答案：5.0102 JB级提能力7某地出租车常以天然气作为燃料加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()A压强增大，内能减小B吸收热量，内能增大C压强减小，分子平均动能增大D对外做功，分子平均动能减小解析：温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错答案：B8(多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是()A初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是分子平均动能的标志，A错；松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，由于隔板导热，最终温度相同，系统与外界无热交换，最终温度等于初始温度，B错，C、D正确答案：CD9分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0)若分别经历如下两种变化过程：从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1T0)；从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热在上述两种变化过程中，如果V1V2V0，则()Ap1p2，T1T2 Bp1p2，T1T2Cp1p2，T1T2 Dp1T2解析：过程是等温膨胀，遵守玻意耳定律，过程是绝热膨胀，系统对外做功，内能减少，温度降低，遵循理想气体状态方程，故A正确答案：A10.如图所示，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，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降的过程中，筒内空气体积减小，空气一定()A从外界吸热 B内能增大C向外界放热 D内能减少解析：本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错热力学第一定律公式UW十Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，U0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错，C对答案：C11.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q，气体的内能增加为U，则()AUQ BUQ D无法比较解析：解题的关键是弄清参与转化和转移的各种能量哪些增、哪些减A、B两部分气体开始的合重心在中线以下，混合均匀后，合重心在中线上，所以系统的重力势能增大，根据能量守恒定律可得，吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和，即QEpU，显然，QU.答案：B12在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g.求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能U.解析：取1 g水为研究系统，1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有UQ吸(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：Wp(V2V1)1.013105(1 6761.043)106 J169.7 J.(2)气体吸热：QmL12 263.8 J2 263.8 J.(3)根据热力学第一定律：UQW2 263.8 J(169.7)J2 094.1 J.答案：(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J