第十章3熱力學第一定律能量守恒定律

第十章熱力學定律3熱力學第一定律能量守恒定律A級抓基礎(chǔ)1．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()A．降低 B．升高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．答案：B2.如圖所示是密閉的氣缸，外力推動活塞P壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功800J，同時氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()A．溫度升高，內(nèi)能增加600JB．溫度升高，內(nèi)能減少200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低，內(nèi)能減少200J解析：對一定質(zhì)量的氣體，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，對氣體來說，分子間距較大，分子勢能為零，內(nèi)能等于所有分子動能的和，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動能增加，溫度升高，選項A正確．答案：A3．在熱力學第一定律的表達式ΔU＝W＋Q中關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正確的是()A．外界對物體做功時W為正，吸熱時Q為負，內(nèi)能增加時ΔU為正B．物體對外界做功時W為負，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為負C．物體對外界做功時W為負，吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時ΔU為正D．外界對物體做功時W為負，吸熱時Q為負，內(nèi)能增加時ΔU為負解析：外界對物體做功時W為正，反之為負；吸熱時Q為正，反之為負；內(nèi)能增加時ΔU為正，反之為負．故C正確．答案：C4．(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，如果體積膨脹，同時吸收熱量，下列關(guān)于該氣體內(nèi)能變化的說法中正確的是()A．如果氣體對外做的功大于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少B．如果氣體對外做的功小于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少C．如果氣體對外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將不變D．如果氣體對外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能可能改變解析：體積膨脹，則氣體的壓力一定對外做功．W<0，吸收熱量Q>0，所以氣體內(nèi)能的變化要比較二者的大小關(guān)系，由W＋Q＝ΔU可知A、C正確．答案：AC5．對于一個大氣壓下100℃的水變成100℃的水蒸氣的過程中A．水的內(nèi)能增加，對外界做功，一定是吸熱B．水的內(nèi)能不變，對外界做功，從外界吸熱C．水的內(nèi)能減少，對外界不做功，向外界放熱D．水的內(nèi)能增加，對外界做功，向外界放熱解析：水變成水蒸氣的過程是吸熱的過程，又因氣體膨脹對外界做功，分子間距增大，分子勢能增加，由此判斷可知A對．答案：A6．如圖所示，，×105Pa，×102J，求此過程中氣體內(nèi)能的增量．解析：等壓變化，eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，對外做的功W＝p(VB－VA)．根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU×102J.答案：×102JB級提能力7.如圖所示，某同學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，不計氣體分子間的相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小，空氣一定()A．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：本題考查氣體性質(zhì)和熱力學第一定律，由于不計氣體分子之間的相互作用，且整個過程緩慢進行，所以可看成溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，選項B、D均錯．熱力學第一定律公式ΔU＝W＋Q，因為在這個過程中氣體體積減小，外界對氣體做了功，式中W取正號，ΔU＝0，所以Q為負，即氣體向外放熱，故選項A錯，C對．正確選項為C.答案：C8．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)()A．內(nèi)能減小，吸收熱量B．內(nèi)能減小，外界對其做功C．內(nèi)能增大，放出熱量D．內(nèi)能增大，對外界做功解析：因不計分子勢能，所以瓶內(nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小．空氣內(nèi)能減小、外界對空氣做功，根據(jù)熱力學第一定律可知空氣向外界放熱．故A、C、D錯誤，B正確．答案：B9.先把空的錐形瓶放到冰箱冷凍，1小時后取出錐形瓶，并迅速把氣球緊密的套在瓶頸上，然后將錐形瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖所示．此時燒瓶里的氣體()A．吸收熱量，內(nèi)能減小，對外做功B．吸收熱量，內(nèi)能增大，對外做功C．吸收熱量，內(nèi)能增大，外界對氣體做功D．放出熱量，內(nèi)能增大，對外做功解析：由于熱水的溫度較高，將錐形瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球吸收了熱水的熱量，溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，逐漸膨脹起來對外做功．答案：B10．(多選)如圖所示，絕熱氣缸中間用固定栓將可無摩擦移動的導熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計，左右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣(視為理想氣體)．初始時，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強大于氧氣的壓強，松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡，下列說法中正確的是()A．初始時氫分子的平均動能大于氧分子的平均動能B．系統(tǒng)重新達到平衡時，氫氣的內(nèi)能比初始時的小C．松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣D．松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小解析：溫度是分子平均動能的標志，A錯；松開固定栓直至系統(tǒng)重新達到平衡的過程中，氫氣對氧氣做功，由于隔板導熱，最終溫度相同，系統(tǒng)與外界無熱交換，最終溫度等于初始溫度，B錯，C、D正確．答案：CD11.某校開展探究性課外活動，一同學用如圖所示的裝置研究氣體壓強、體積、溫度三量之間的變化關(guān)系．該同學選用導熱良好的氣缸將其開口向下，內(nèi)裝理想氣體，并將氣缸固定不動，但缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，他把一溫度計通過缸底小孔插入缸內(nèi)，插口處密封良好，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止．他把沙桶底部鉆一個小洞，讓細沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度恒定，由此可確定()A．外界對氣體做功，內(nèi)能增大B．外界對氣體做功，溫度計示數(shù)不變C．氣體體積減小，溫度計示數(shù)減小D．外界對氣體做功，溫度計示數(shù)增大解析：因細沙慢慢漏出，沙桶重力減少，故活塞上移，外界對氣體做功，因氣缸導熱性能良好，細沙是慢慢漏出，外部環(huán)境溫度又不變，故此過程氣缸內(nèi)氣體及時向外界放熱而保持缸內(nèi)氣體溫度不變．答案：B12．在一個標準大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液態(tài)變成同溫度的水汽，其體積由1.043cm3變?yōu)?676cm3.已知水的汽化熱為2263.8J/g.求：(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W；(2)氣體吸收的熱量Q；(3)氣體增加的內(nèi)能ΔU.解析：取1g水為研究系統(tǒng)，1g沸騰的水變成同溫度的水汽需要吸收熱量，同時由于體積膨脹，系統(tǒng)要對外做功，所以有ΔU<Q吸．(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：W＝p(V2－V1×105×(1676－1