2023春新教材高中物理第3章熱力學定律2熱力學第一定律3能量守恒定律課后提升訓練新人教版選擇性

第三章23A組·基礎達標1．在一個與外界沒有熱交換的房間內打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內的溫度將()A．降低 B．升高C．不變 D．無法確定【答案】B【解析】取房間內氣體及電冰箱(有散熱裝置)為系統(tǒng)，冰箱消耗電能，對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)總內能增加，房間內溫度升高，B正確．2．壓力鍋結構如圖所示，蓋好鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當鍋內氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時，停止加熱，鍋內氣體對壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則下列說法中正確的是()A．鍋內原有氣體的內能沒有發(fā)生變化B．鍋內原有氣體的內能增加了3JC．鍋內原有氣體的內能減少了3JD．鍋內原有氣體的內能減少了4J【答案】D【解析】由于鍋內氣體對外界做功1.5J，則W＝－1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，則Q＝－2.5J，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，故內能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故氣體的內能減少4J，D正確．3．如圖所示，直立容器內部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加熱氣體使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱為Q，氣體內能增量為ΔU，則()A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．無法比較【答案】B【解析】A、B兩部分氣體密度不同，混合后其重力勢能將發(fā)生變化，剛開始時A、B氣體的合重心在中線下方，均勻混合后重心在中線上，重心上升了，所以氣體的重力勢能增加了，由能量守恒定律知，吸收的熱量一部分增加氣體的內能，一部分增加重力勢能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正確．4．如圖所示容器中，A、B部分各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定．A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流動，最后達到平衡．在這個過程中，下面說法正確的是()A．大氣壓力對水做功，水的內能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內能減少C．大氣壓力對水不做功，水的內能不變D．大氣壓力對水不做功，水的內能增加【答案】D【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大氣壓力對A、B兩管中水做功的代數和為零，但由于水的重心下降，重力勢能減小，由能量守恒定律可知水的內能增加，D正確．5．恒溫的水池中，有一氣泡緩慢上升，在此過程中，氣泡的體積會逐漸增大，不考慮氣泡內氣體分子勢能的變化，下列說法中正確的是()A．氣泡內的氣體對外界做功B．氣泡內的氣體內能增加C．氣泡內的氣體與外界沒有熱傳遞D．氣泡內氣體分子的平均動能減小【答案】A【解析】氣泡體積增大，對外做功，由于溫度不變，因此分子平均動能不變，氣體的內能不變，根據ΔU＝W＋Q可知，氣體吸收熱量，A正確，B、C、D錯誤．6．如圖為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質量的氣體，M可沿N的內壁上下滑動，設筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()A．外界對氣體做功，氣體內能增大B．外界對氣體做功，氣體內能減小C．氣體對外界做功，氣體內能增大D．氣體對外界做功，氣體內能減小【答案】A【解析】本題考查了熱力學第一定律，理解做功和熱傳遞可以改變物體的內能．筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑動的過程中，外界對氣體做功，由熱力學第一定律可知氣體內能增大，A正確．7．(多選)行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流．上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是()A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉化為其他形式的能量C．物體的勢能轉化為其他形式的能量D．物體的機械能轉化為其他形式的能量【答案】AD【解析】這四個現(xiàn)象中，物體運動過程都受到阻力，汽車主要是制動阻力，流星墜落和降落傘降落是空氣阻力，條形磁鐵下落過程受到磁場阻力，因而物體都克服阻力做功，A正確．四個物體運動過程中，汽車是動能轉化為內能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢能轉化為內能或其他形式的能，總之都是機械能轉化為其他形式的能，D正確．8．(多選)景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃，對筒內封閉的氣體，在此壓縮過程中的下列說法中不正確的是()A．氣體溫度升高，壓強不變B．氣體溫度升高，壓強變大C．氣體對外界做正功，氣體內能增加D．外界對氣體做正功，氣體內能減少【答案】ACD【解析】由于套筒內封閉著一定質量的氣體，當猛推推桿時推桿迅速壓縮氣體，外界對氣體做正功．由于這一過程進行得很快，可以看成是一個近似的絕熱過程，即整個系統(tǒng)來不及向外界傳遞熱量．根據熱力學第一定律，這時外力做的功只能用來增加氣體的內能，這就使氣體分子的運動加劇，引起氣體分子平均動能增加，氣體溫度升高．所以艾絨即刻被點燃．由于被封閉的氣體質量不變，溫度升高，而體積變小，則由氣體狀態(tài)方程知壓強變大．故B選項正確，其他選項都錯誤．9．(多選)如圖所示，用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖住，將質量和溫度都相同的理想氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分，然后提起銷子，使活塞可以無摩擦地滑動，當活塞平衡時()A．氫氣的溫度不變 B．氫氣的壓強減小C．氫氣的體積增大 D．氧氣的溫度升高【答案】BCD【解析】理想氣體氫氣和氧氣的質量雖然相同，但由于氫氣的摩爾質量小，故氫氣物質的量多，又體積和溫度相同，eq\f(pV,T)＝C，所以氫氣產生的壓強大，當拔掉銷子后，會推動活塞向氧氣一方移動，這時氫氣對外做功，又無熱傳遞，由ΔU＝W＋Q可知，氫氣內能減少，溫度降低，對氧氣而言，外界對它做功，體積減小，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，無熱傳遞的情況下，氧氣內能增加，溫度升高．10．(多選)如圖所示，絕熱的容器內密閉一定質量的氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對其加熱時，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是()A．單位時間內氣體分子對活塞碰撞的次數減少B．電流對氣體做功，氣體對外做功，氣體內能可能減少C．電流對氣體做功，氣體對外做功，其內能一定增加D．電流對氣體做的功一定大于氣體對外做的功【答案】ACD【解析】由題意知，氣體壓強不變，活塞上升，體積增大，由eq\f(pV,T)＝C知，氣體溫度升高，內能一定增加，由能的轉化和守恒知，電流對氣體做功一定大于氣體對外做功，B錯誤，C、D正確．由氣體壓強的微觀解釋知溫度升高，氣體分子與活塞碰一次對活塞的沖擊力增大；而壓強不變，單位時間內對活塞的沖擊力不變．因此單位時間內對活塞的碰撞次數減少，A正確．B組·能力提升11．一定質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，對外做功40J，則這一過程中氣體________(填“吸收”或“放出”)__________J熱量．【答案】吸收260【解析】對該理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，由熱力學第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340J－120J＝220J，即從a狀態(tài)到c狀態(tài)，理想氣體的內能增加了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能增加還是220J，所以可以判定此過程吸收熱量，再根據熱力學第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220J＋40J＝260J.12．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)氣體增加的內能ΔU.解：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