高中物理-熱力學(xué)第一定律能量守恒定律練習(xí)

1、高中物理-熱力學(xué)第一定律能量守恒定律練習(xí)我夯基我達(dá)標(biāo).一定量的某種氣體，對外界做了 4.0 X105 J的功，其內(nèi)能增加了 2.5 X105 J, 則在此過程中，該氣體 （填“吸收”或“放出”）熱量 J.思路解析：由題意可知， W=4.0X105 J, AU=2.5X105 J,由熱力學(xué)第一定律 AU=W+QT彳# Q=AU-W=2.5X 105 J-（- 4.0X105） J=6.5 X105 J.答案：吸收 6.5 X105.在一個大氣壓下，1 kg 100 C的水變?yōu)? kg 100 C的水蒸氣的過程，下列 說法中正確的是（）A.內(nèi)能不變，對外界做功，一定是吸熱過程B.內(nèi)能增加，吸收的熱

2、量等于內(nèi)能的增加C.內(nèi)能不變，吸收的熱量等于對外界做的功D.內(nèi)能增加，向外界吸熱，吸收的熱量等于對外界做的功和增加的內(nèi)能思路解析：水變成同溫度的水蒸氣時，分子間距從 0增大到約100,體積要擴(kuò) 大約1 000倍，故需克服大氣壓力對外做功，同時克服分子力做功，分子勢能增 加內(nèi)能增加.由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W則Q=AU-W,其中W為負(fù)值，故選項(xiàng)D 正確.答案：D3.下列說法中正確的是（）A.液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動是做無規(guī)則運(yùn)動的液體分子撞擊微粒而引起的B.物體的溫度越高,其分子的平均動能越大C.物體里所有分子動能的總和叫做物體的內(nèi)能D.只有傳熱才能改變物體的內(nèi)能思路解析：懸浮在液體中的微粒之

3、所以能夠做無規(guī)則運(yùn)動，是液體分子對固體小微粒的撞擊不平衡而引起的，A正確.溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高， 分子平均動能越大，B正確.物體的內(nèi)能是物體里所有分子動能和分子勢能的總 和，C錯誤.改變物體的內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，所以 D錯誤.答案：AB一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始經(jīng)過一系列變化后又回到開始狀態(tài)，用W表示外界對氣體做功， W表示氣體對外界做功，Q表示氣體吸收的熱量，Q表 示氣體放出的熱量，則整個過程中一定有（）A.Qi-Q2=W-WB.Q 產(chǎn)QC.W2=W D.Q iQ思路解析：一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始經(jīng)過一系列變化后又回到開始 狀態(tài)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

4、可得 A正確.答案：A.請指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況.（1）鉆木取火；（2）氣體膨脹做功；（3）水電站水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；（4）電動水 泵將水抽到高處；（5）植物的光合作用；（6）木柴燃燒；（7）爆竹因火藥爆炸升空； （8）風(fēng)吹動帆船前進(jìn).思路解析：首先分清過程和過程前后能量形式及其增減情況.答案：（1）摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）氣體對外膨脹做功，內(nèi)能減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（3）水輪機(jī)轉(zhuǎn)動，消耗機(jī)械能，發(fā)電機(jī)發(fā)電，得到電能，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；（4）電動水泵消耗電能，將水抽到高處，機(jī)械能增加，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（5）植物利用太陽光進(jìn)行化學(xué)合成，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；（6）木柴燃

5、燒發(fā)熱發(fā)光，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能； 火藥爆炸，化學(xué)能減少，爆竹升空，機(jī)械能增加，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（8）風(fēng)流動具有機(jī)械能，船前進(jìn)，具有機(jī)械能，能量發(fā)生轉(zhuǎn)移.一塊0 C的冰雹自高空落下，若它落地時，它的勢能全部轉(zhuǎn)化為它的內(nèi)能，且熔化成同質(zhì)量同溫度的水，那么它是從距地面多高的高空中自由落下的？（冰的熔化熱是入=80 cal/g,g 取10 m/s2）思路解析：據(jù)題意列方程mgh=Jm.,由于J=4.2 J/calh=4200 8010h=4200 8010m=33 600 m.答案：33 600 m我綜合我發(fā)展.在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液體變成同溫度氣態(tài)，具體積 由1.04

6、3 cm3變?yōu)? 676 cm 3,已知水的汽化熱為2 263.8 J/g, 求:(1)體積膨脹時氣體對外界做的功 W氣體吸收的熱量Q氣體增加的內(nèi)能A U.思路解析：取1 g水為研究系統(tǒng)，大氣視作外界.1 g沸騰的水變成同溫度的氣 需要吸收熱量，同時由于氣體體積膨脹，系統(tǒng)要對外做功，所以有AUCk.(1)氣體在等壓(大氣壓)下膨脹做功：W=p(W-Vi)=1.013 X 105x (1 676 -1.043) X 10-6 J=169.7 J.(2)氣體吸熱：C=ML=2 263.8 J.(5)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：A U=C+W=2 263.8 J+(-169.7) J=2 094.1 J.

7、答案：(1)169.7 J (2)2 263.8 J (3)2 094.1 J.如圖10-3-2所示，一個質(zhì)量m=100 g的金屬塊恰能從一個長L=4 m、傾斜角=30的斜面的頂端勻速下滑至底端，損失的機(jī)械能有20哪金屬塊吸收，求在下滑過程中產(chǎn)生的內(nèi)能及金屬塊升高的溫度.金屬塊的比熱容為98J/(kg - C)圖 10-3-2思路解析：金屬塊勻速下滑過程中動能不變，機(jī)械能的減少量即重力勢能的減少量為mgLsin 0 ,這部分機(jī)械能通過摩擦生熱轉(zhuǎn)化成了等值的內(nèi)能C=A Ep=mgLsin9 =100X 10-3 x 9.8 x 4X sin30 J=1.96 J而其中20%的內(nèi)能被金屬塊吸收，所

8、以金屬塊增加的內(nèi)能為AU=C =4- Q=20* 1.96 J=0.392 J又因?yàn)镼 =cm At所以 At= C 0.392 C =0.04 C.cm 98 0.1答案：0.04 C我創(chuàng)新我超越9.用兩種不同的金屬絲組成一個回路，觸點(diǎn)1插在熱水中，觸點(diǎn)2插在冷水中， 如圖10-3-3所示，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象.下列有關(guān)溫差 發(fā)電現(xiàn)象的說法中正確的是（）康銅核圖 10-3-3A.該實(shí)驗(yàn)符合能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第一定律B.該實(shí)驗(yàn)中有部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能C.該實(shí)驗(yàn)中，熱水的溫度不變化，冷水的溫度升高D.該實(shí)驗(yàn)中熱水的溫度降低，冷水的溫度不變化思路解析：溫差發(fā)電現(xiàn)象

9、中內(nèi)能并沒有全部轉(zhuǎn)化為電能答案：B10.“和平號”空間站已于2001年3月23日成功地墜落在太平洋海域，墜落過 程可簡化為從一個近圓軌道（可近似看作圓軌道）開始，經(jīng)過與大氣摩擦，空間站 的絕大部分經(jīng)過升溫、熔化，最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海.此過程中， 空間站原來的機(jī)械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分 能量E通過其他方式散失（不考慮墜落過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需的能量）.（1）試用以下各物理量的符號表示散失能量E的公式；（2）根據(jù)下列數(shù)據(jù)，算出E的數(shù)值.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）墜落開始時，空間 站的質(zhì)量 n0=1.17X105 kg ;軌道距地面的高度為h=146 km

10、；地球半徑R=6.4X 106 m墜落空間范圍內(nèi)重力加速度取 g=10 m/s2；入海殘片白質(zhì)量為m=1.2x 104 kg ；入海殘片的溫度升高A t=3 000 K ;入海殘片的入海速度為聲速v=340 m/s ;空間站材料每千克升溫1 K平均所需能量C=1.0X 103 J.每銷毀1 kg材料平均所需能量仙=1.0 X107 J.思路解析：本題以社會關(guān)注的“和平號”空間站墜落事件為背景，考查綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律、能量守恒定律解決實(shí)際問題的能力.通過建模計算空間站初態(tài)機(jī) 械能總量，分析墜落過程中的能量轉(zhuǎn)化并應(yīng)用守恒觀點(diǎn)列出方程是解答本題的關(guān) 鍵.應(yīng)用能量守恒定律解決物理問題時，應(yīng)弄清物理過

11、程和狀態(tài)，分析參與轉(zhuǎn)化 的能量有哪幾種，哪些增加，哪些減少，然后由守恒觀點(diǎn)列出方程.(1)根據(jù)題給條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度 g取10 m/s2,若以地 面為重力勢能零點(diǎn)，墜落過程開始時空間站在近圓軌道的重力勢能為Ep=mgh以v表示空間站在近圓軌道上的速度，由牛頓定律可得R0 =mg r其 中 r 為 軌 道 半 徑， 則 r=R+h1由式可得空間站在近圓軌道上的動能為Ek= - mg(R+h)2由式得，近圓軌道上空間站的機(jī)械能為E=E+Ek=mg( - R+- h) 22在墜落過程中，用于銷毀部分所需的能量為 Q汽=(m-m)u用于殘片升溫所需的能量 Q 汽=cmA t殘 片

12、 動 能 為 E 殘 =mV2用E表示以其他方式散失的能量，由能量守恒得E=Q殘+Q汽+E殘+ER 312.由 止匕 得 E =mg( 一 h)-(m0-m)p- mv-cmAt.2 22將數(shù)據(jù)代入得：E =2.9 X 1012 J.答案： E，=mg( R 且 h)-(m 0-m) n -1 mV-cm A t2 22(2)2.9 X1012 J11.有人試圖制造一臺“永久”的發(fā)電機(jī).設(shè)計思想如下：先利用外界供給的電能， 使電動機(jī)轉(zhuǎn)動，再讓電動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電.發(fā)電機(jī)發(fā)出電后，一部分電供給電 動機(jī)繼續(xù)使用，電動機(jī)不再利用外界供給的電能；一部分電供給用戶使用.這樣, 一旦這個發(fā)電機(jī)發(fā)出電來，它就可以不再使用外界的能量，自己“源源不斷”地 發(fā)