課后作業(yè)2一熱力學(xué)第一定律(2019人教版選擇性必修第三冊(cè))

課后作業(yè)(二)熱力學(xué)第一定律1．關(guān)于內(nèi)能的變化，以下說(shuō)法正確的是()A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B．物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律，ΔU＝W＋Q，物體內(nèi)能的變化與做功及熱傳遞兩個(gè)因素均有關(guān)，物體吸收熱量，內(nèi)能也不一定增大，因?yàn)槲矬w可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能有可能不變或減少，A錯(cuò)；物體對(duì)外做功，還有可能吸收熱量、內(nèi)能可能不變或增大，B錯(cuò)、C正確；放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少，D錯(cuò)誤．答案C2．關(guān)于物體內(nèi)能的變化情況，下列說(shuō)法中正確的是()A．吸熱的物體，其內(nèi)能一定增加B．體積膨脹的物體，其內(nèi)能一定減少C．放熱的物體，其內(nèi)能也可能增加D．絕熱壓縮的物體，其內(nèi)能一定增加解析做功和傳熱都可以改變物體的內(nèi)能，不能依據(jù)一種方式的變化就判斷內(nèi)能的變化．答案CD3．下列過(guò)程可能發(fā)生的是()A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加解析當(dāng)物體吸收的熱量多于對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當(dāng)物體吸收的熱量少于對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，則物體的內(nèi)能必增加，C錯(cuò)誤；當(dāng)物體放出的熱量少于外界對(duì)物體做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，D正確．答案ABD4．如圖所示是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()A．溫度升高，內(nèi)能增加600JB．溫度升高，內(nèi)能減少200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低，內(nèi)能減少200J解析對(duì)一定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，對(duì)氣體來(lái)說(shuō)，分子間距較大，分子勢(shì)能為零，內(nèi)能等于所有分子動(dòng)能的和，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確．答案A5．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體()A．從外界吸熱 B．對(duì)外界做負(fù)功C．分子平均動(dòng)能減小 D．內(nèi)能增加解析胎內(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(guò)程．溫度不變，分子平均動(dòng)能和內(nèi)能不變．體積增大，氣體對(duì)外界做正功．根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體一定從外界吸熱．答案A6．如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開(kāi)口向下壓入水中．設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無(wú)泄漏，不計(jì)氣體分子間的相互作用，則被淹沒(méi)的金屬筒在緩緩下降過(guò)程中，筒內(nèi)空氣體積減小，空氣一定()A．從外界吸熱 B．內(nèi)能增大C．向外界放熱 D．內(nèi)能減小解析本題考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)第一定律，由于不計(jì)氣體分子之間的相互作用，且整個(gè)過(guò)程緩慢進(jìn)行，所以可看成溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)B、D均錯(cuò)；熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中氣體體積減小，外界對(duì)氣體做了功，式中W取正號(hào)，ΔU＝0，所以Q為負(fù)，即氣體向外放熱，故選項(xiàng)A錯(cuò)、C對(duì)．正確答案為C.答案C7．如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開(kāi)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(guò)程中()A．氣體對(duì)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，溫度不變答案BD8．如圖所示，a，b，c，d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的是()A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)c到b，氣體放熱C．從狀態(tài)a到d，氣體對(duì)外做功D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱解析從狀態(tài)d到c，溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對(duì)外做功，還要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故A錯(cuò)；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過(guò)程，同時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過(guò)程，故B對(duì)；氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過(guò)程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個(gè)等容變化過(guò)程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過(guò)程中氣體的體積沒(méi)有變化，就沒(méi)有做功，氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果，故D對(duì)．答案BCD9．如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小解析本題考查了熱力學(xué)第一定律，理解做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，M向下滑的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能增大，A正確。答案A10．一定量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則該理想氣體的()A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小解析由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5×104J，W＝－1.0×104J可知ΔU大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯(cuò)；氣體對(duì)外做功，體積增大，密度減小，C錯(cuò)，D對(duì)。答案D11．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面。在緩慢放水過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體()A．從外界吸熱 B．對(duì)外界做負(fù)功C．分子平均動(dòng)能減小 D．內(nèi)能增加解析緩慢放水過(guò)程中，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體膨脹對(duì)外界做正功，選項(xiàng)B錯(cuò)；胎內(nèi)氣體溫度不變，故分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)C錯(cuò)；由于不計(jì)分子間勢(shì)能，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，內(nèi)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A正確。答案A12．如圖所示容器中，A，B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定。A、B底部由帶有閥門(mén)K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱。原先A中水面比B中高，打開(kāi)閥門(mén)，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡。在這個(gè)過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是()A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加解析由W＝P·S·Δh＝P·ΔV可知大氣壓力對(duì)A、B兩管中水做功代數(shù)和為零，但由于水的重心下降，重力勢(shì)能減小，由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加，D對(duì)。答案D13.如圖所示，活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在直立圓筒形導(dǎo)熱的氣缸中，活塞上堆放細(xì)沙，活塞處于靜止，現(xiàn)逐漸取走細(xì)沙，使活塞緩慢上升，直到細(xì)沙全部取走。若活塞與氣缸之間的摩擦可忽略，則在此過(guò)程中()A．氣體對(duì)外做功，氣體溫度可能不變B．氣體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C．氣體壓強(qiáng)減小，內(nèi)能可能不變D．氣體從外界吸熱，內(nèi)能一定增加解析由于氣缸為導(dǎo)熱的，則可與外界進(jìn)行熱交換，細(xì)沙減少時(shí)，氣體膨脹對(duì)外做功，可能由于與外界進(jìn)行熱交換吸熱使內(nèi)能不變。答案AC14.如圖所示，倒懸的導(dǎo)熱汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可無(wú)摩擦地上下移動(dòng)，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個(gè)重為G的物體，大氣壓強(qiáng)恒為p0，起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T(mén)0時(shí)，活塞到汽缸底面的距離為L(zhǎng).當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下降，該過(guò)程中活塞下降了0.1L，汽缸中的氣體吸收的熱量為Q.求：(1)汽缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量ΔU；(2)最終的環(huán)境溫度T.解析(1)密封氣體的壓強(qiáng)p＝p0－(G/S)密封氣體對(duì)外做功W＝pS×0.1L由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W得ΔU＝Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)該過(guò)程是等壓變化，由蓋—呂薩克定律有eq\f(LS,T0)＝eq\f(L＋0.1LS,T)解得T＝1.1T0答案(1)Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)1.1T015．如圖所示，兩個(gè)截面積都為S的圓柱形容器，右邊容器高為H，上端封閉，左邊容器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的質(zhì)量為M的活塞．兩容器由裝有閥門(mén)的極細(xì)管道相連，容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的．開(kāi)始時(shí)閥門(mén)關(guān)閉，左邊容器中裝有理想氣體，平衡時(shí)活塞到容器底的距離為H，右邊容器內(nèi)為真空．現(xiàn)將閥門(mén)緩慢打開(kāi)，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達(dá)到新的平衡，此時(shí)理想氣體的溫度增加為原來(lái)的1.4倍，已知外界大氣壓強(qiáng)為p0，求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量．解析理想氣體發(fā)生等壓變化．設(shè)封閉氣體壓強(qiáng)為p，分析活塞受力有pS＝Mg＋p0S設(shè)氣體初態(tài)溫度為T(mén)，活塞下降的高度為x，系統(tǒng)達(dá)到新平衡，由蓋—呂薩克定律eq\f(HS,T)＝eq\f(H－x＋HS,1.4T)解得x＝eq\f(3,5)H又因系統(tǒng)絕熱，即Q＝0外界對(duì)氣體做功為W＝pSx根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W所以ΔU＝eq\f(3,5)(Mg＋p0S)H答案eq\f(3,5)(Mg＋p0S)H16．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過(guò)等壓、等容和等溫過(guò)程完成一個(gè)循環(huán)，A、B