高中物理魯科版3第五章熱力學定律第1節(jié)熱力學第一定律 學業(yè)分層測評1

學業(yè)分層測評(十一)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．在熱力學第一定律的表達式ΔU＝W＋Q中，關于ΔU、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正確的是()A．物體對外界做功時W為負B．物體吸收熱量時，Q為正C．內能減少時，ΔU為正D．內能增加時，ΔU為正E．W為正，Q為負時，ΔU一定為零【解析】根據公式ΔU＝W＋Q及W、Q、ΔU的符號法則得A、B、D正確．【答案】ABD2．下列關于能量轉化的現象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能B．電燈發(fā)光是電能轉化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉化為內能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能E．跳高運動員跳起時，體內的化學能轉化為機械能【解析】核電站發(fā)電是核能轉化為電能，生石灰放入水中使水溫升高，是化學能轉化為內能．【答案】ABE3.某物體溫度升高了，這說明()A．該物體一定吸收了熱量B．該物體可能放出了熱量C．外界對物體可能做了功D．物體可能吸收了熱量E．外界對物體一定做了功【解析】由ΔU＝Q＋W來分析，物體溫度升高了，一定有物體的內能增加，ΔU>0，要滿足ΔU>0可能有多種情況：①W>0，Q＝0；②W＝0，Q>0；③W>0，Q>0；④W>0，Q<0，W>|Q|；⑤W<0，Q>0，Q>|W|.由①否定選A；④與選項B一致，①③④與選項C一致；②③⑤與選項D一致，故選項B、C、D正確．【答案】BCD4．一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量×104J，氣體對外界做功×104J，則該理想氣體的()A．密度增大B．密度減小C．溫度降低D．溫度升高E．內能增加【解析】由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝×104J，W＝－×104J可知ΔU大于零，氣體內能增加，溫度升高，C錯，D、E對；氣體對外做功，體積增大，密度減小，B對，A錯．【答案】BDE5．下列關于第一類永動機的說法正確的是()A．第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器B．第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學第一定律C．第一類永動機不能制成的原因是技術問題D．第一類永動機終究有一天能夠實現E．第一類永動機不可能制成是因為違背了能量的轉化和守恒定律【解析】第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷對外做功的機器，這是人們的美好愿望，但它違背了熱力學第一定律．這也是它不能制成的原因．故A、B、E三項正確，C、D兩項錯誤．【答案】ABE6．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內空氣(不計分子勢能)()A．內能增大B．內能減小C．對外界做功D．外界對其做功E．放出熱量【解析】氣體降溫則內能減小，變扁則體積減小，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體一定放出熱量．故選項B、D、E正確．【答案】BDE7．空氣壓縮機在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中空氣做功為2×105J，空氣的內能增加了×105J，則氣體____(選填“吸”或“放”)熱為______J.【解析】由熱力學第一定律：ΔU＝Q＋W得：×105J＝2×105J＋Q，所以Q＝－5×104J，故放熱．【答案】放5×1048．水能是一種清潔能源．位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流速達每秒6000m3，而且是一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50m．若利用這一資源發(fā)電，設其效率為50%，估算發(fā)電機的輸出功率.【導學號：30110063】【解析】每秒流下的水量m＝Vρ＝6000×103kg，由能的轉化和守恒知mgh×50%＝Pt.式中m取6000×103kg，t取1s，h＝50m，解得P＝×109W.【答案】×109W[能力提升]9．如圖5-1-3所示，A、B兩點表示一定質量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)．當氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時()圖5-1-3A．體積必然變大B．不可能經過體積減小的過程C．外界必然對氣體做正功D．氣體必然從外界吸熱E．氣體必然對外界做功【解析】本題是氣體狀態(tài)變化、圖象與熱力學第一定律結合的綜合分析題．連接OA、OB，得到兩條等容線，故有VB＞VA，所以A正確；由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B錯誤；因為氣體體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤，E正確；因為氣體對外界做功，而氣體的溫度又升高，內能增大，由熱力學第一定律知氣體一定從外界吸熱，D正確．【答案】ADE10．如圖5-1-4所示，一絕熱容器被隔板K隔開a、b兩部分．已知a內有一定量的稀薄氣體，b內為真空，抽開隔板K后，a內氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中()【導學號：30110064】圖5-1-4A．氣體對外界做功B．氣體不做功C．氣體壓強變小，溫度降低D．氣體壓強變小，溫度不變E．內能不變【解析】絕熱容器內的稀薄氣體與外界沒有熱交換，Q＝0.稀薄氣體向真空中擴散沒有做功，W＝0.根據熱力學第一定律知稀薄氣體的內能不變，則溫度不變．稀薄氣體體積增大，壓強必減?。x項B、D、E正確．【答案】BDE11．一定質量的氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程中，吸收熱量280J，并對外做功120J，試問：(1)這些氣體的內能發(fā)生了怎樣的變化？(2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做多少功？【解析】(1)由熱力學第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J.(2)由于氣體的內能僅與狀態(tài)有關，所以氣體從2狀態(tài)回到1狀態(tài)過程中內能的變化應等于從1狀態(tài)到2狀態(tài)過程中內能的變化，則從2狀態(tài)到1狀態(tài)的內能應減少160J．即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，根據熱力學第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界對氣體做功80J.【答案】(1)增加了160J(2)外界對氣體做功80J12．如圖5-1-5所示是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉的空氣柱長度為22cm，現在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長度變?yōu)?cm，人對活塞做功100J，大氣壓強為p0＝1×105Pa，不計活塞重力．問：圖5-1-5(1)若用足夠長的時間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強為多大？(2)若以適當的速度壓縮氣體，向外散失的熱量為20J，則氣體的內能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1cm2)【解析】(1)設壓縮后氣體的壓強為p，活塞的橫截面積為S，l0＝22cm，l＝2cm，V0＝l0S，V＝lS