高中物理-熱力學第一定律能量守恒定律練習

1、高中物理-熱力學第一定律能量守恒定律練習我夯基我達標.一定量的某種氣體，對外界做了 4.0 X105 J的功，其內能增加了 2.5 X105 J, 則在此過程中，該氣體 （填“吸收”或“放出”）熱量 J.思路解析：由題意可知， W=4.0X105 J, AU=2.5X105 J,由熱力學第一定律 AU=W+QT彳# Q=AU-W=2.5X 105 J-（- 4.0X105） J=6.5 X105 J.答案：吸收 6.5 X105.在一個大氣壓下，1 kg 100 C的水變?yōu)? kg 100 C的水蒸氣的過程，下列 說法中正確的是（）A.內能不變，對外界做功，一定是吸熱過程B.內能增加，吸收的熱

2、量等于內能的增加C.內能不變，吸收的熱量等于對外界做的功D.內能增加，向外界吸熱，吸收的熱量等于對外界做的功和增加的內能思路解析：水變成同溫度的水蒸氣時，分子間距從 0增大到約100,體積要擴 大約1 000倍，故需克服大氣壓力對外做功，同時克服分子力做功，分子勢能增 加內能增加.由熱力學第一定律AU=Q+W則Q=AU-W,其中W為負值，故選項D 正確.答案：D3.下列說法中正確的是（）A.液體中懸浮微粒的布朗運動是做無規(guī)則運動的液體分子撞擊微粒而引起的B.物體的溫度越高,其分子的平均動能越大C.物體里所有分子動能的總和叫做物體的內能D.只有傳熱才能改變物體的內能思路解析：懸浮在液體中的微粒之

3、所以能夠做無規(guī)則運動，是液體分子對固體小微粒的撞擊不平衡而引起的，A正確.溫度是分子平均動能的標志，溫度越高， 分子平均動能越大，B正確.物體的內能是物體里所有分子動能和分子勢能的總 和，C錯誤.改變物體的內能的方式有兩種：做功和熱傳遞，所以 D錯誤.答案：AB一定質量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始經過一系列變化后又回到開始狀態(tài)，用W表示外界對氣體做功， W表示氣體對外界做功，Q表示氣體吸收的熱量，Q表 示氣體放出的熱量，則整個過程中一定有（）A.Qi-Q2=W-WB.Q 產QC.W2=W D.Q iQ思路解析：一定質量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始經過一系列變化后又回到開始 狀態(tài)，根據熱力學第一定律

4、可得 A正確.答案：A.請指出下列現象中能量的轉化和轉移的情況.（1）鉆木取火；（2）氣體膨脹做功；（3）水電站水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電；（4）電動水 泵將水抽到高處；（5）植物的光合作用；（6）木柴燃燒；（7）爆竹因火藥爆炸升空； （8）風吹動帆船前進.思路解析：首先分清過程和過程前后能量形式及其增減情況.答案：（1）摩擦生熱，機械能轉化為內能；（2）氣體對外膨脹做功，內能減少，內能轉化為機械能；（3）水輪機轉動，消耗機械能，發(fā)電機發(fā)電，得到電能，機械能轉化為電能；（4）電動水泵消耗電能，將水抽到高處，機械能增加，電能轉化為機械能；（5）植物利用太陽光進行化學合成，光能轉化為化學能；（6）木柴燃

5、燒發(fā)熱發(fā)光，將化學能轉化為光能和熱能； 火藥爆炸，化學能減少，爆竹升空，機械能增加，化學能轉化為機械能；（8）風流動具有機械能，船前進，具有機械能，能量發(fā)生轉移.一塊0 C的冰雹自高空落下，若它落地時，它的勢能全部轉化為它的內能，且熔化成同質量同溫度的水，那么它是從距地面多高的高空中自由落下的？（冰的熔化熱是入=80 cal/g,g 取10 m/s2）思路解析：據題意列方程mgh=Jm.,由于J=4.2 J/calh=4200 8010h=4200 8010m=33 600 m.答案：33 600 m我綜合我發(fā)展.在一個標準大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液體變成同溫度氣態(tài)，具體積 由1.04

6、3 cm3變?yōu)? 676 cm 3,已知水的汽化熱為2 263.8 J/g, 求:(1)體積膨脹時氣體對外界做的功 W氣體吸收的熱量Q氣體增加的內能A U.思路解析：取1 g水為研究系統，大氣視作外界.1 g沸騰的水變成同溫度的氣 需要吸收熱量，同時由于氣體體積膨脹，系統要對外做功，所以有AUCk.(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：W=p(W-Vi)=1.013 X 105x (1 676 -1.043) X 10-6 J=169.7 J.(2)氣體吸熱：C=ML=2 263.8 J.(5)根據熱力學第一定律：A U=C+W=2 263.8 J+(-169.7) J=2 094.1 J.

7、答案：(1)169.7 J (2)2 263.8 J (3)2 094.1 J.如圖10-3-2所示，一個質量m=100 g的金屬塊恰能從一個長L=4 m、傾斜角=30的斜面的頂端勻速下滑至底端，損失的機械能有20哪金屬塊吸收，求在下滑過程中產生的內能及金屬塊升高的溫度.金屬塊的比熱容為98J/(kg - C)圖 10-3-2思路解析：金屬塊勻速下滑過程中動能不變，機械能的減少量即重力勢能的減少量為mgLsin 0 ,這部分機械能通過摩擦生熱轉化成了等值的內能C=A Ep=mgLsin9 =100X 10-3 x 9.8 x 4X sin30 J=1.96 J而其中20%的內能被金屬塊吸收，所

8、以金屬塊增加的內能為AU=C =4- Q=20* 1.96 J=0.392 J又因為Q =cm At所以 At= C 0.392 C =0.04 C.cm 98 0.1答案：0.04 C我創(chuàng)新我超越9.用兩種不同的金屬絲組成一個回路，觸點1插在熱水中，觸點2插在冷水中， 如圖10-3-3所示，電流表指針會發(fā)生偏轉，這就是溫差發(fā)電現象.下列有關溫差 發(fā)電現象的說法中正確的是（）康銅核圖 10-3-3A.該實驗符合能量守恒定律，但違背了熱力學第一定律B.該實驗中有部分內能轉化為電路的內能C.該實驗中，熱水的溫度不變化，冷水的溫度升高D.該實驗中熱水的溫度降低，冷水的溫度不變化思路解析：溫差發(fā)電現象

9、中內能并沒有全部轉化為電能答案：B10.“和平號”空間站已于2001年3月23日成功地墜落在太平洋海域，墜落過 程可簡化為從一個近圓軌道（可近似看作圓軌道）開始，經過與大氣摩擦，空間站 的絕大部分經過升溫、熔化，最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海.此過程中， 空間站原來的機械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分 能量E通過其他方式散失（不考慮墜落過程中發(fā)生化學反應所需的能量）.（1）試用以下各物理量的符號表示散失能量E的公式；（2）根據下列數據，算出E的數值.（結果保留兩位有效數字）墜落開始時，空間 站的質量 n0=1.17X105 kg ;軌道距地面的高度為h=146 km

10、；地球半徑R=6.4X 106 m墜落空間范圍內重力加速度取 g=10 m/s2；入海殘片白質量為m=1.2x 104 kg ；入海殘片的溫度升高A t=3 000 K ;入海殘片的入海速度為聲速v=340 m/s ;空間站材料每千克升溫1 K平均所需能量C=1.0X 103 J.每銷毀1 kg材料平均所需能量仙=1.0 X107 J.思路解析：本題以社會關注的“和平號”空間站墜落事件為背景，考查綜合應用牛頓運動定律、能量守恒定律解決實際問題的能力.通過建模計算空間站初態(tài)機 械能總量，分析墜落過程中的能量轉化并應用守恒觀點列出方程是解答本題的關 鍵.應用能量守恒定律解決物理問題時，應弄清物理過

11、程和狀態(tài)，分析參與轉化 的能量有哪幾種，哪些增加，哪些減少，然后由守恒觀點列出方程.(1)根據題給條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度 g取10 m/s2,若以地 面為重力勢能零點，墜落過程開始時空間站在近圓軌道的重力勢能為Ep=mgh以v表示空間站在近圓軌道上的速度，由牛頓定律可得R0 =mg r其 中 r 為 軌 道 半 徑， 則 r=R+h1由式可得空間站在近圓軌道上的動能為Ek= - mg(R+h)2由式得，近圓軌道上空間站的機械能為E=E+Ek=mg( - R+- h) 22在墜落過程中，用于銷毀部分所需的能量為 Q汽=(m-m)u用于殘片升溫所需的能量 Q 汽=cmA t殘 片

12、 動 能 為 E 殘 =mV2用E表示以其他方式散失的能量，由能量守恒得E=Q殘+Q汽+E殘+ER 312.由 止匕 得 E =mg( 一 h)-(m0-m)p- mv-cmAt.2 22將數據代入得：E =2.9 X 1012 J.答案： E，=mg( R 且 h)-(m 0-m) n -1 mV-cm A t2 22(2)2.9 X1012 J11.有人試圖制造一臺“永久”的發(fā)電機.設計思想如下：先利用外界供給的電能， 使電動機轉動，再讓電動機帶動發(fā)電機發(fā)電.發(fā)電機發(fā)出電后，一部分電供給電 動機繼續(xù)使用，電動機不再利用外界供給的電能；一部分電供給用戶使用.這樣, 一旦這個發(fā)電機發(fā)出電來，它就可以不再使用外界的能量，自己“源源不斷”地 發(fā)