人教版物理選修33：第10章 熱力學定律 第1節(jié) 課堂作業(yè) 含解析

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1、 第十章　第1節(jié) 基礎(chǔ)夯實 一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題) 1．下列哪個實例說明做功改變了系統(tǒng)的內(nèi)能( B ) A．熱水袋取暖 B．用雙手摩擦給手取暖 C．把手放在火爐旁取暖 D．用嘴對手呵氣給手取暖 解析：雙手摩擦做功，使手的內(nèi)能增加，感到暖和；A、C、D都是通過熱傳遞來改變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項B正確。 2．如圖是壓力保溫瓶的結(jié)構(gòu)簡圖，活塞a與液面之間密閉了一定質(zhì)量的氣體。假設(shè)封閉氣體為理想氣體且與外界沒有熱交換，則向下壓a的過程中，瓶內(nèi)氣體( A ) A．內(nèi)能增大　　　 B．體積增大 C．壓強不變 D．溫度不變 解析：向下壓a的過程中，外界

2、對氣體做功，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大，選項A正確。向下壓a的過程中，瓶內(nèi)氣體體積減小，壓強增大，溫度升高，選項B、C、D錯誤。 3．下列有關(guān)焦耳及焦耳實驗的說法中正確的有( D ) A．焦耳是法國物理學家，他的主要貢獻是焦耳定律及熱功當量 B．焦耳實驗中用到的容器可以用普通玻璃杯代替 C．焦耳實驗中的研究對象是容器中的水 D．焦耳實驗中要使容器及其中的水升高相同的溫度，實驗中懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度可以不相同，但做功必須相同 解析：焦耳是英國物理家，A錯誤；焦耳實驗的要求是研究對象為絕熱系統(tǒng)，普通玻璃杯達不到絕熱要求，B錯誤；實驗的研究對象是容器及其中的水組成的系統(tǒng)，C錯誤；要使水及容器

3、升高相同的溫度即內(nèi)能增加相同，則必須做功相同，D正確。 4．如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動，管塞會被沖開。管塞被沖開前( D ) A．外界對管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．管內(nèi)氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小 C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強變大 D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強變大 解析：克服繩與金屬管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度升高。通過熱傳遞，乙醚的內(nèi)能增大，溫度升高，直至沸騰，管塞會被沖開。管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強變大。選項D正確。 5．早些年農(nóng)村的小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具，鐵絲的一端纏繞棉花，用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi)，將筆芯

4、的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來，然后用力推鐵絲，馬鈴薯小塊高速飛出，能打出十幾米遠。下列說法正確的是( AC ) A．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高 B．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體對外做功 C．馬鈴薯小塊高速飛出的動能來自于氣體內(nèi)能 D．馬鈴薯小塊高速飛出時外界對筆芯內(nèi)氣體做功 解析：在快速推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體經(jīng)歷絕熱壓縮的過程，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，故筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高，故A正確；在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體被壓縮，是外界對氣體做功，故B錯誤；封閉氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，推出馬

5、鈴薯，故馬鈴薯小塊高速飛出的動能來自于氣體內(nèi)能，這里的氣體類似彈簧，故C正確，D錯誤。 二、非選擇題 6．冬季，由于溫度太低，很難啟動摩托車(在農(nóng)村啟動195型拖拉機也會遇到類似情況)。這時駕駛者往往先關(guān)閉油門，連續(xù)踏下啟動搖桿若干次，然后再打開油門，踏下啟動搖桿即可啟動，運用的原理是什么？ 答案：連續(xù)踏下啟動搖桿，活塞不斷壓縮氣缸里的氣體做功，增加氣體的內(nèi)能，使氣體的溫度升高，當達到汽油的燃點后，即可啟動。 7．有一個10m高的瀑布，水流在瀑布頂端時速度為2m/s，在瀑布底與巖石的撞擊過程中，有10%的動能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，請問水的溫度上升了多少攝氏度？[已知水的比熱容為4.2×103

6、J/(kg·℃)，g取10m/s2] 答案：2.4×10－3℃ 解析：根據(jù)機械能守恒定律知，水流到達瀑布底時的動能Ek＝mv2＋mgh。 水吸收熱量Q與溫度變化Δt滿足關(guān)系Q＝cmΔt。 由題意知，有10%的動能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，所以 (mv2＋mgh)×10%＝cmΔt。 代入數(shù)據(jù)得：Δt＝2.4×10－3℃。 能力提升 一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題) 1.如圖所示，瓶內(nèi)裝有少量的水，瓶口已塞緊，水上方空氣中有水蒸氣，用打氣筒向瓶內(nèi)打氣，當塞子從瓶口跳出時，瓶內(nèi)出現(xiàn)“白霧”，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以用下面三句話解釋：甲，水蒸氣凝結(jié)成小水珠；乙，瓶內(nèi)氣體推動瓶

7、塞做功，內(nèi)能減小；丙，溫度降低。三句話正確的順序是( B ) A．甲、乙、丙　　　 B．乙、丙、甲 C．丙、甲、乙 D．乙、甲、丙 解析：根據(jù)題意因果順序的進程為：空氣推動瓶塞做功——空氣內(nèi)能減小——瓶內(nèi)空氣溫度降低——瓶內(nèi)水蒸氣液化成小水珠即“白霧”，而瓶塞跳起的原因是用打氣筒往瓶內(nèi)打氣使氣體壓強增大所致。 2．(四川成都2016年高二檢測)如圖所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣。以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中( D ) A．E甲不變，E乙減小 B．E甲不變，E乙增大 C．E甲增大，E乙不變

8、 D．E甲增大，E乙減小 解析：本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都歷經(jīng)絕熱過程，內(nèi)能改變?nèi)Q于做功的情況。對甲室內(nèi)的理想氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小。 3.如圖所示，氣缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，氣缸、活塞是絕熱的且不漏氣。開始活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉，活塞最終靜止在距原位置下方h處，設(shè)活塞移動前后甲氣體內(nèi)能的變化量為ΔE，不計氣體重心改變的影響，下列說法正確的是( B ) A．ΔE＝mgh B．ΔE>mgh

9、 C．ΔE

10、內(nèi)能減少，所以關(guān)閉開關(guān)時，筒內(nèi)氣體溫度較外界偏低，再經(jīng)過較長時間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同。對筒內(nèi)剩余氣體分析，屬等容升溫過程，壓強要升高，大于外界氣壓，所以再打開開關(guān)時，筒內(nèi)氣體要流向筒外。 5．如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻置于氣缸中，熱敏電阻與氣缸外的歐姆表連接，氣缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細沙緩緩漏出。則下列說法正確的是( ACD ) A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大 B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小 C．

11、氣體的壓強增大，體積減小 D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn) 解析：沙子漏出，活塞上移壓縮氣體，氣體的體積減小內(nèi)能增大，故A、C正確，B錯誤；溫度升高，熱敏電阻的阻值變小，歐姆表指針右偏，D正確。 二、非選擇題 6．汽車內(nèi)胎放完氣后，氣門的溫度可達到0℃以下，請你解釋一下原因。 答案：以內(nèi)胎中的氣體為系統(tǒng)，氣體推動周圍大氣做功，(對外界氣體做功)大氣的內(nèi)能增加，內(nèi)胎中的氣體內(nèi)能減少，溫度降低。如果在較短時間內(nèi)做較多的功，氣門來不及吸熱，氣門溫度就可達到0℃以下。 7．如圖所示為焦耳測定熱功當量的實驗裝置，若重物P、P′的質(zhì)量共為m＝26.320kg，每次下落的高度均為h＝160.5cm，共下落n＝20次，量熱器及其中的水和其他物體的平均熱容量為c＝6316cal/℃，實驗中測得溫度升高Δt＝0.31℃，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)算出熱功當量的值。(熱功當量J＝) 答案：4.23J/cal 解析：重物下落n＝20次共做功 W＝nmgh 量熱器中的水及容器等溫度升高Δt需吸熱Q＝cΔt 由熱功當量的定義得 J＝＝ ＝ ≈4.23J/cal。