高中物理-熱力學(xué)第一定律能量守恒定律練習(xí)

1、高中物理-熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題（14題為單選題，5題為多選題）1.第一類永動機(jī)是不可能制成的，這是因?yàn)椋– ）A.不符合機(jī)械能守恒定律B.做功產(chǎn)生的熱量不符合熱功當(dāng)量C.違背了熱力學(xué)第一定律D.找不到合適的材料和合理的設(shè)計方案解析：第一類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第一定律，所以是不可能制成的。故選項 C正確。2 .在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內(nèi)的溫度將（B ）B.升高A.降低C.不變D.無法確定解析：取房間內(nèi)氣體及電冰箱（有散熱裝置）為系統(tǒng)，外界消耗電能，對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內(nèi)能增加。3 . 一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了

2、8X104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2X105J,則下列各式中正確的是 （B ）A. WW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= 4X104JB. WW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= -2X105JC. VW= 8X104J, A U= 1.2X105J, Q= 2X105JD. WW= 8X10 4J, A U= -1.2 X10 5J, Q= -4X104J解析：因?yàn)橥饨鐚怏w做功， W取正值，即此8X104J,內(nèi)能減少，AU取負(fù)值，即AU =1.2 X105J,根據(jù) A U= Q+ W 可得 Q= AU- VW= 1.2 X105J 8X104J

3、 = 2X105J, B 正確。4.如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中。設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計氣體分子間相互作用，則被淹沒的金屬筒一;在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減?。– ）CA.從外界吸熱B.內(nèi)能增大C.向外界放熱D.內(nèi)能減小解析：金屬筒緩慢下降過程中，外界對筒內(nèi)氣體做功，而筒與水有熱交換、水溫恒定， 所以筒內(nèi)空氣要向外界放熱，溫度保持不變，從而內(nèi)能不變。5.（江蘇宿遷市高二下學(xué)期期末 ）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由 a狀態(tài)變 產(chǎn)化到b狀態(tài)，下列說法正確的有（BD ）A.外界對氣體做功C.氣體向外界放熱B.氣體對外界做功D.氣體從外界吸熱解析：由圖可看出從a到

4、b氣體體積增大溫度升高， 內(nèi)能增大，氣體對外界做功，氣體 從外界吸收熱量，故選 BD二、非選擇題6 .（江蘇省鹽城市高二下學(xué)期期末）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c,吸收了 340J的熱量，并對外做功120J。若該氣體由狀態(tài) a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外彳功40J,則這一過程中氣體吸收（填“吸收”或“放出”）260J熱量。解析：對該理想氣體由狀態(tài) a沿abc變化到狀態(tài)c,由熱力學(xué)第一定律可得：A U= Q+W= 340- 120=220J,即從a狀態(tài)到c狀態(tài)，理想氣體的內(nèi)能增加了220J;若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外做功40J,此過程理想氣體的內(nèi)能增加還是220

5、J,所以可以判定此過程是吸收熱量，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：A U= Q+ W彳導(dǎo)Q= AU- W= 220+ 40=260J。7 .噴霧器內(nèi)有10L水，上部封閉有1atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L（設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體 ）。加水口空氣打氣筒活寒（1）當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變 化的原因。（2）打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放 熱？簡要說明理由。答案：（1）2.5atm（2）吸熱解析：（1）設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為 pi,體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2,體積為V

6、2,由玻意耳定律 PiVl = p2V2代入數(shù)據(jù)得P2 = 2.5atm微觀解釋：溫度不變，分子平均動能不變，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。能力提升方6一、選擇題（1、2題為單選題，3題為多選題）1 .（海南省海南中學(xué)高二下學(xué)期期中）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)氣體在 狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別 為Qb和Qc。則（C ）A. Tb>，Qb>QcB.不>工，QbvQcC. Tb=T=, Qb>QcD

7、.陪工，QbQc,、-pV -一解析：根據(jù)熱力學(xué)定律 與=C,可知b、c狀態(tài)的溫度相等，又因?yàn)閍b過程中，體積變大，氣體對外做功，所以吸收的熱量比ac過程的多，故 C項正確。綜上所述，本題正確答案為Co2.如圖所示，有一導(dǎo)熱性良好的氣缸放在水平面上，活塞與氣缸壁間的摩擦不計，氣缸內(nèi)用一定質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體，忽略氣體分子間的相互作用（即分子勢能視為零），忽略環(huán)境溫度的變化，現(xiàn)緩慢推倒氣缸，在此過程中（A ）A.氣體吸收熱量，內(nèi)能不變B.氣缸內(nèi)分子的平均動能增大C.單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多D.氣缸內(nèi)分子撞擊氣缸壁的平均作用力增大解析：由題圖可知，該過程氣體對外做功，由

8、于忽略環(huán)境溫度變化，溫度不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量。內(nèi)能不變。A正確。3.導(dǎo)熱氣缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞 下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個小洞， 細(xì)沙慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則 （BC ）A.氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變B.外界對氣體做功，氣體溫度降低C.氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小D.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加解析：由平衡條件知活塞受到的沙桶拉力減小，其他力如活塞重力、大氣壓力不變，則 氣體壓強(qiáng)增大、體積減小，外界對氣體做功，由于環(huán)境溫度緩慢降低，則氣體內(nèi)能減少，由AU= VW

9、 Q知C<0,即向外放熱。二、非選擇題4.（蘇州市高二下學(xué)期期末）(1)下列說法中正確的是 BCA.兩個系統(tǒng)相互接觸發(fā)生熱傳遞，當(dāng)內(nèi)能相等時達(dá)到熱平衡B.兩分子之間距離為 0分子處于平衡位置時，分子勢能最小C.液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時，仍有液體分子從液面飛出D.單晶體中的原子都是按照一定的規(guī)則周期性排列的，原子在晶格上靜止不動到B,氣體內(nèi)能增加(填“增加”、(2) 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過圖示中的R C D狀態(tài)回到狀態(tài) A,則由A變化“減少”或“不變”)；由D到A的過程中，氣體放出(填“吸收”或“放出”)熱量。在(2)中若氣體狀態(tài)C的體積 VC=44.8L ,狀態(tài)D的體積VD= 2

10、2.4L ,狀態(tài)D的溫度to=0C。求氣體在狀態(tài)C的溫度。若狀態(tài)D時的壓強(qiáng)為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則狀態(tài)D時氣體分子間的平均距離是多少?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案：(3)546K 3X10 9m解析：(3)因?yàn)镃到D的過程是一個等壓變化,VC因此V =TcVDtD+273帶入數(shù)據(jù)得Tc= 546K(或273c也對)因?yàn)镈狀態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，1mol理想氣體的體積是 22.4升，因此每一個氣體分子占據(jù)._ _ . , , . _ 一3的空間為 £= G*dn23 m3=d3,解之得 d = 3xi0-9niNA6 A |05 .爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食。如圖為高壓爆米花

11、的裝置原理圖，玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當(dāng)打開容器蓋后，“砰”的一聲氣體迅速膨脹，壓強(qiáng)急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠i = 27C,大氣壓為p。，已知密閉容器打開前的氣體壓強(qiáng)達(dá)到 4P°。試分析：(1)將容器內(nèi)的氣體看作理想氣體，求容器內(nèi)氣體的溫度。(2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)氣體膨脹對外界做功15kJ ,并向外釋放了 20kJ的熱量，容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？答案：(1)927 C (2)減少 35kJ解析：(1)根據(jù)查理定律：p1=p2Ti T2pi=po, Ti = 300K, p2=4p。解得：T

12、2= 1200K,則 t2=927C。(2)由熱力學(xué)第一定律 AU Q+ W得 A U= 20kJ -15kJ =- 35kJ ,故內(nèi)能減少 35kJ。6 .(江蘇徐州市高二下學(xué)期期末)某同學(xué)估測室溫的裝置如圖所示，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸導(dǎo)熱性能良好。室溫時氣焉； 冰，體的體積Vi = 66mL,將氣缸豎直放置于冰水混合物中，穩(wěn)定后封閉氣體壺的體積V2=60mL不計活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室內(nèi)大氣壓p0= 1.0X105Pa,阿伏加德羅常數(shù) = 6.0 xi0 23mo|T。(取T= t + 273K)三三三工三三三；三三(1)求室溫是多少；(2)若已知該氣體在 1.0X105Pa、0C時的摩爾體積為 22.4L/mol ,求氣缸內(nèi)氣體分子數(shù)目N;(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)若已知該氣體內(nèi)能 U與溫度T滿足U= 0.03 T(J),則在上述過程中該氣體向外釋放的熱量Q答案:(1)300.3K(或 27.3 C)(2)1.6 X10 21(3)1.419J- V V2解析：(1)由等溫變化得，王=王T1 T266 60亍=273解得 = 300.3K 或 t =27.3 C(2) N=濟(jì)翳23X6X 10解得 Nh 1.6 X 1021(3)根據(jù)關(guān)系式U= 0.03 T得，初狀態(tài)