2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 熱力學(xué)第一定律 課時(shí)跟蹤檢測(十五)熱力學(xué)第一定律(含解析)粵教版選修3-3

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1、熱力學(xué)第一定律 1.關(guān)于物體的內(nèi)能及其變化,以下說法正確的是(  ) A.物體的溫度改變時(shí),其內(nèi)能必定改變 B.物體對外做功,其內(nèi)能不一定改變,向物體傳遞熱量,其內(nèi)能也不一定改變 C.物體對外做功,其內(nèi)能必定改變,物體向外傳出一定熱量,其內(nèi)能必定改變 D.若物體與外界不發(fā)生熱交換,則物體的內(nèi)能必定不改變 解析:選B 溫度變化物體的分子動能變化,但內(nèi)能可能不變,A錯(cuò);改變內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞,由熱力學(xué)第一定律可知B正確,C、D錯(cuò)。 2.[多選](2016·全國卷Ⅲ)關(guān)于氣體的內(nèi)能,下列說法正確的是(  ) A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體,內(nèi)能一定相同 B.氣體溫度不變,

2、整體運(yùn)動速度越大,其內(nèi)能越大 C.氣體被壓縮時(shí),內(nèi)能可能不變 D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中,內(nèi)能一定增加 解析:選CDE 氣體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度和體積決定,質(zhì)量和溫度都相同的氣體,內(nèi)能可能不同,A錯(cuò)誤。內(nèi)能與物體的運(yùn)動速度無關(guān),B錯(cuò)誤。氣體被壓縮時(shí),同時(shí)對外傳熱,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能可能不變,C正確。一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),D正確。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,一定量的某種理想氣體在壓強(qiáng)不變的情況下,體積變大,則溫度一定升高,內(nèi)能一定增加,E正確。 3.[多選]如圖,一絕熱容器被隔板K隔成a、b兩部分。已知a內(nèi)有

3、一定量的稀薄氣體,b內(nèi)為真空,抽開隔板K后a內(nèi)氣體進(jìn)入b,最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中(  ) A.氣體對外界做功,內(nèi)能減少 B.氣體不做功,內(nèi)能不變 C.氣體壓強(qiáng)變小,溫度降低 D.氣體壓強(qiáng)變小,溫度不變 解析:選BD 絕熱容器的稀薄氣體與外界沒有熱傳遞,Q=0,稀薄氣體向真空擴(kuò)散沒有做功,W=0。根據(jù)熱力學(xué)第一定律稀薄氣體的內(nèi)能不變,則溫度不變,A、C錯(cuò)誤,B正確。稀薄氣體擴(kuò)散體積增大,壓強(qiáng)必然減小,D正確。 4.如圖是密閉的氣缸,外力推動活塞P壓縮氣體,對缸內(nèi)氣體做功800 J,同時(shí)氣體向外界放熱200 J,缸內(nèi)氣體的(  ) A.溫度升高,內(nèi)能增加600 J B.溫度升

4、高,內(nèi)能減少200 J C.溫度降低,內(nèi)能增加600 J D.溫度降低,內(nèi)能減少200 J 解析:選A 由熱力學(xué)第一定律,ΔU=Q+W=-200 J+800 J=600 J,內(nèi)能增加600 J,則溫度一定升高,A正確。 5.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(jì)氣體分子間的相互作用,則被淹沒的金屬筒在緩慢下降的過程中,筒內(nèi)空氣的體積減小并且(  ) 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:選C 筒緩慢下降過程是等溫過程,氣體體積減小,外界對氣體做正功,W為正,又因?yàn)椴挥?jì)氣體分子間的相互作用,氣體內(nèi)

5、能僅由溫度決定,溫度不變,ΔU=0,由熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU,知Q=ΔU-W,因此,Q為負(fù)值,即向外界放熱。故C正確。 6.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(jì)分子勢能)(  ) A.內(nèi)能增大,放出熱量 B.內(nèi)能減小,吸收熱量 C.內(nèi)能增大,對外界做功 D.內(nèi)能減小,外界對其做功 解析:選D 不計(jì)分子勢能時(shí)瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能只與其溫度有關(guān),溫度降低時(shí)其內(nèi)能減小。塑料瓶變扁時(shí)瓶內(nèi)空氣體積減小,外界對其做功。再由熱力學(xué)第一定律知此過程中瓶內(nèi)空氣要放出熱量,故只有D正確。 7.給旱區(qū)送水的消防車停于水平面,在緩緩放水的過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計(jì)分子

6、勢能,則胎內(nèi)氣體(  ) A.從外界吸熱 B.對外界做負(fù)功 C.分子平均動能減少 D.內(nèi)能增加 解析:選A 胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個(gè)溫度不變,壓強(qiáng)減小,體積增大的過程。不計(jì)分子勢能,溫度不變,分子平均動能和內(nèi)能不變。體積增大氣體對外界做正功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w一定從外界吸熱,A正確。 8.[多選]如圖,水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分,隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動,右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時(shí)隔板靜止,左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流,通電一段時(shí)間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí),與初始狀態(tài)相比(  ) A.右邊氣體

7、溫度升高,左邊氣體溫度不變 B.左右兩邊氣體溫度都升高 C.左邊氣體壓強(qiáng)增大 D.右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量 解析:選BC 當(dāng)電熱絲通電后,右邊的氣體溫度升高氣體膨脹,將隔板向左推,對左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能增加,氣體的溫度升高。根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大,A錯(cuò)誤,B、C正確;右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功,D錯(cuò)。 9.[多選](2017·江蘇高考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其V-T圖像如圖所示。下列說法正確的有(  ) A.A→B的過程中,氣體對外界做功 B.A→B的過程中,氣體放出熱量

8、 C.B→C的過程中,氣體壓強(qiáng)不變 D.A→B→C的過程中,氣體內(nèi)能增加 解析:選BC 由題圖可知,從A到B氣體的體積減小,外界對氣體做功,A項(xiàng)錯(cuò)誤;從A到B過程氣體的溫度不變,內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體放出熱量,B項(xiàng)正確;從B到C過程中是一個(gè)常數(shù),氣體發(fā)生的是等壓變化,氣體的溫度降低,內(nèi)能減少,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.[多選]如圖所示,密閉氣缸左側(cè)導(dǎo)熱,其余部分絕熱性能良好,絕熱輕活塞K把氣缸分隔成體積相等的兩部分,K與氣缸壁的接觸是光滑的,兩部分中分別充有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b,氣體分子之間相互作用勢能可忽略,當(dāng)外界環(huán)境溫度緩慢降低到某一值后,a、b各

9、自達(dá)到新的平衡(  ) A.a(chǎn)的體積減小了,壓強(qiáng)降低了 B.b的溫度降低了 C.散失熱量后a的分子熱運(yùn)動比b的分子熱運(yùn)動激烈 D.a(chǎn)減少的內(nèi)能小于b減少的內(nèi)能 解析:選AB 由于左側(cè)導(dǎo)熱,導(dǎo)致a部分內(nèi)能減小,對擋板K的分子作用力變小,擋板向左運(yùn)動,a的體積減小了;同時(shí),b部分氣體膨脹,壓強(qiáng)變小,此時(shí)a、b兩部分壓強(qiáng)相同,A正確。b部分氣體膨脹,對外做功,內(nèi)能減小,溫度降低,B正確。擋板受力平衡,a體積小,單位時(shí)間內(nèi)碰撞擋板的分子數(shù)多,a部分單個(gè)分子的平均動能小于b部分的,就是說散失熱量后a的分子熱運(yùn)動沒有b的分子熱運(yùn)動激烈,C錯(cuò)。同理,溫度是氣體分子平均動能的標(biāo)志,a的內(nèi)能小于b的內(nèi)

10、能,D錯(cuò)。 11.若對物體做1 200 J的功,可使物體溫度升高3 ℃,改用熱傳遞的方式,使物體溫度同樣升高3 ℃,那么物體應(yīng)吸收多少熱量?如果對該物體做3 000 J的功,物體的溫度升高5 ℃,表明該過程中,物體應(yīng)吸收或放出多少熱量? 解析:做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的,因此物體用做功方式溫度升高3 ℃,如用吸熱方式,也使溫度升高3℃應(yīng)吸收1 200 J的熱量。 由題意知:1 200 J=cm×3, 物體溫度升高5℃時(shí)增加的內(nèi)能 ΔU=cm×5=×5 J=2 000 J, 由熱力學(xué)第一定律有: Q=ΔU-W=(2 000-3 000) J=-1 000 J, 因此,物

11、體放出1 000 J的熱量。 答案:1 200 J 放出1 000 J的熱量 12.爆米花酥脆可口、老少皆宜,是許多人喜愛的休閑零食,如圖為高壓爆米花的裝置原理圖,玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱,迅速打開容器蓋后,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠1=27℃,大氣壓為p0,已知密閉容器打開前的氣體壓強(qiáng)達(dá)到4p0。試分析: (1)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15 kJ,并向外釋放了20 kJ的熱量,容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少? 解析:(1)根據(jù)查理定律:= p1=p0,T1=300 K,p2=4p0。 解得:T2=1 200 K,t2=927℃。 (2)由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W, 得ΔU=(-20)+(-15) kJ=-35 kJ, 故內(nèi)能減少35 kJ。 答案:(1)927℃ (2)內(nèi)能減少35 kJ - 5 -

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