高三物理下学期每日午练 28.docx
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高三物理下学期每日午练28
3热力学第一定律能量守恒定律课时对点练
一、选择题
考点一 热力学第一定律的理解和应用
1.(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减为原来的一半,不计温度的变化,二氧化碳可视为理想气体,则此过程中( )
A.封闭气体对外界做正功
B.封闭气体向外界传递热量
C.封闭气体分子的平均动能不变
D.封闭气体从外界吸收热量
答案 BC
解析 因为不计气体的温度变化,气体分子的平均动能不变,即ΔU=0,选项C正确;因为气体体积减半,故外界对气体做功,即W>0,选项A错误;根据热力学第一定律:
ΔU=W+Q,可知Q<0,即气体向外界传递热量,选项B正确,D错误.
2.如图1所示是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体,对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,缸内气体的( )
图1
A.温度升高,内能增加600J
B.温度升高,内能减少200J
C.温度降低,内能增加600J
D.温度降低,内能减少200J
答案 A
解析 对一定质量的气体,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800J+(-200J)=600J,ΔU为正表示内能增加了600J.内能增加,气体分子的平均动能增加,温度升高,选项A正确.
3.(多选)下列过程可能发生的是( )
A.物体吸收热量,对外做功,同时内能增加
B.物体吸收热量,对外做功,同时内能减少
C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少
D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加
答案 ABD
解析 当物体吸收的热量多于物体对外做的功时,物体的内能就增加,A正确;当物体吸收的热量少于物体对外做的功时,物体的内能就减少,B正确;外界对物体做功,同时物体吸热,则物体的内能必增加,C错误;当物体放出的热量少于外界对物体做的功时,物体的内能增加,D正确.
4.一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下,体积从20L膨胀到30L,这一过程中气体从外界吸热4×103J,则气体内能的变化为( )
A.增加了5×103JB.减少了5×103J
C.增加了3×103JD.减少了3×103J
答案 C
解析 气体等压膨胀过程对外做功W=pΔV=1.0×105Pa×(30-20)×10-3m3=1.0×103J.这一过程气体从外界吸热Q=4×103J.由热力学第一定律ΔU=W+Q,由于气体对外做功,W应取负值,则可得ΔU=-1.0×103J+4.0×103J=3.0×103J,即气体内能增加了3×103J.故选项C正确.
5.(多选)如图2所示为简易测温装置,玻璃管中一小段水银封闭了烧瓶内一定质量的气体,当温度升高时( )
图2
A.瓶内气体的密度增大
B.瓶内气体分子的平均动能增加
C.外界对瓶内气体做正功
D.热传递使瓶内气体的内能增加
答案 BD
解析 由题图可知,当温度升高时容器内气体的变化为等压膨胀,故瓶内气体的密度减小,气体分子的平均动能增加,瓶内气体对外做正功,选项B正确,A、C错误;由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,瓶内气体内能增加是由于气体从外界吸收了热量,故选项D正确.
考点二 能量守恒定律的理解和应用
6.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块,并从中穿出.对于这一过程,下列说法中正确的是( )
A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B.子弹减少的动能等于木块增加的动能
C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
答案 D
7.“第一类永动机”不可能制成,是因为( )
A.不符合机械能守恒定律
B.违背了能量守恒定律
C.做功产生的热不符合热功当量
D.找不到合适的材料和合理的设计方案
答案 B
8.如图3所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动.离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是( )
图3
A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量
B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
答案 D
解析 轻推转轮后,叶片开始转动,由能量守恒定律可知,叶片在热水中吸收的热量一部分释放到空气中,另一部分使叶片在热水中伸展做功,所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量,D正确.
考点三 气体实验定律与热力学第一定律的综合应用
9.(多选)如图4所示为某同学设计的喷水装置,内部装有2L水,上部密封1atm的空气0.5L,保持阀门关闭,再充入1atm的空气0.1L,设在所有过程中空气可看做理想气体,且温度不变,下列说法正确的有( )
图4
A.充气后,密封气体压强增加
B.充气后,密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后,密封气体对外界做正功
D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光
答案 AC
解析 温度不变,分子平均动能不变,充气后由于气体的质量增大,温度、体积基本不变,气体的压强增大,选项A对,B错;打开阀门后,水减少,气体膨胀,密封气体对水做正功,选项C对;如果水全排出,气体压强为p3,p3(2+0.5)=p1(0.5+0.1)得p3=0.24p1 二、非选择题 10.(理想气体状态方程及热力学第一定律的综合应用) (1)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是________. A.若气体的内能不变,其状态也一定不变 B.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大 C.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关 D.当气体温度升高时,内能一定增大 图5 (2)如图5所示的汽缸中封闭着一定质量的理想气体,活塞和汽缸导热性能良好,活塞与汽缸间无摩擦,汽缸开口始终向上.在室温为27℃时,活塞距汽缸底部距离h1=10cm,之后将汽缸放置在冰水混合物中,此时外界大气压强为1atm,则: ①在冰水混合物中,活塞距汽缸底部距离h2=____cm. ②此过程中气体内能________(选填“增大”或“减小”),气体将________(选填“吸热”或“放热”). 答案 (1)CD (2)①9.1 ②减小 放热 解析 (1)当气体的内能不变时,气体可能在发生等温变化,故状态可能变化,选项A错误;由理想气体状态方程 =C可知,当气体的温度不断升高时,压强可能升高,也可能降低,还可能保持不变,选项B错误;气体温度每升高1K,内能的增量相同,但气体做功情况不同时气体所吸收的热量也不同,选项C正确;当气体温度升高时,气体的内能一定增大,选项D正确. (2)①由题意可知,汽缸内气体的变化为等压变化,由盖—吕萨克定律可得 = ,解得h2=9.1cm. ②放入冰水混合物后缸内气体温度降低,故内能减小;由于温度降低,气体体积减小,故外界对气体做正功;由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,汽缸内气体内能减小是由于气体向外放热引起的. 11.(气体实验定律与热力学第一定律的综合应用)如图6所示,一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环,A、B、C状态参量如图所示,气体在状态A的温度为27℃,求: 图6 (1)气体在状态B的温度TB; (2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q. 答案 (1)600K (2)2p0V0 解析 (1)A到B过程是等压变化,由盖—吕萨克定律得 = 代入数据得TB=600K (2)根据热力学第一定律有ΔU=Q+W 其中ΔU=0,W=-2p0V0 解得Q=2p0V0(吸热). 12.(气体实验定律与热力学第一定律的综合应用)如图7所示,导热材料制成的截面积相等、长度均为45cm的汽缸A、B通过带有阀门的管道连接.初始时阀门关闭,厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧,在A内充满压强pA=2.8×105Pa的理想气体,B内充满压强pB=1.4×105Pa的理想气体,忽略连接汽缸的管道体积,室温不变,现打开阀门,求: 图7 (1)平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强; (2)自打开阀门到平衡,B内气体是吸热还是放热(简要说明理由). 答案 (1)15cm 2.1×105Pa (2)放热,理由见解析 解析 (1)设平衡后活塞向右移动的距离为x,活塞向右移动达到稳定后,对A气体,有pALS=p(L+x)S 对B气体,有pBLS=p(L-x)S 得x=15cm p=2.1×105Pa (2)活塞C向右移动,对B中气体做功,而气体做等温变化,内能不变,由热力学第一定律可知B内气体放热.
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