高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 熱力學(xué)第一定律復(fù)習(xí)練習(xí)題

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 熱力學(xué)第一定律復(fù)習(xí)練習(xí)題，共12頁。試卷主要包含了下列過程可能發(fā)生的是，下列設(shè)想符合能量守恒定律的是等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第三章　熱力學(xué)定律2　熱力學(xué)第一定律3　能量守恒定律基礎(chǔ)過關(guān)練題組一　熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.(2020江蘇徐州一中高二下月考)密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁,此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)(　　)A.內(nèi)能增大,放出熱量   B.內(nèi)能減小,吸收熱量C.內(nèi)能增大,對外界做功  D.內(nèi)能減小,外界對其做功2.(多選)下列過程可能發(fā)生的是(　　)A.物體吸收熱量,同時對外做功,內(nèi)能增加B.物體吸收熱量,同時對外做功,內(nèi)能減少C.外界對物體做功,同時物體吸熱,內(nèi)能減少D.外界對物體做功,同時物體放熱,內(nèi)能增加3.(2019山東安丘一中高二下月考)一定量的氣體在某一過程中,外界對氣體做了8×104 J的功,氣體的內(nèi)能減少了1.2×105 J,則下列各式中正確的是(　　)A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 JB.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 JC.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×105 JD.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J題組二　能量守恒定律的理解和應(yīng)用4.(多選)下列設(shè)想符合能量守恒定律的是(　　)A.利用永久磁鐵間的作用力造一臺永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動的機(jī)器B.做成一條船利用河水的能量逆水航行C.通過太陽照射飛機(jī)使飛機(jī)起飛D.不用任何燃料使河水升溫5.(多選)如圖所示,汽缸放置在水平地面上,質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,兩氣室中均充有氣體,汽缸、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,活塞最終靜止在原位置下方h處,設(shè)活塞移動前后甲氣室中氣體內(nèi)能的變化量為ΔE,不計氣體重心改變的影響,重力加速度為g,下列說法正確的是(　　)A.甲氣室中氣體體積減小,溫度升高B.ΔE>mghC.ΔE<mghD.ΔE=mgh題組三　熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合6.(2019山東濟(jì)南部分重點中學(xué)高二下檢測)(多選)如圖所示,絕熱的容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮分子間的作用力),用電阻絲緩慢對其加熱時,絕熱活塞無摩擦地上升,下列說法正確的是(　　)A.單位時間內(nèi)氣體分子對活塞碰撞的次數(shù)減少B.電流對氣體做功,氣體對外做功,氣體內(nèi)能可能減少C.電流對氣體做功,氣體又對外做功,其內(nèi)能可能不變D.電流對氣體做的功一定大于氣體對外做的功7.(2019四川宜賓敘州二中高三上期末)(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如p-T圖中從a到b的直線所示。在此過程中(　　)A.氣體的體積減小B.氣體對外界做功C.氣體的內(nèi)能不變D.氣體先從外界吸收熱量,后向外界放出熱量8.(2020江西臨川一中高三上月考)如圖,汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體,活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡,活塞距缸口0.2 m,活塞面積為10 cm2,大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa,物重50 N,活塞質(zhì)量及一切摩擦不計,緩慢升高環(huán)境溫度,使活塞剛好升到缸口,封閉氣體吸收了60 J的熱量,那么封閉氣體的壓強(qiáng)將　　　　(填“增加”“減小”或“不變”),氣體內(nèi)能的變化量為　　　　J。   
能力提升練題組一　熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.(2020江蘇徐州一中高二下月考,)固定的水平汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。假設(shè)汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好,環(huán)境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動,如圖所示,則在拉動活塞的過程中,關(guān)于汽缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論,其中正確的是(　　)A.氣體對外做功,氣體內(nèi)能不變B.氣體對外做功,氣體內(nèi)能減小C.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能不變D.氣體從外界吸熱,氣體內(nèi)能減小2.(2019浙江金華三校高二下檢測,)如圖所示,給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面。在緩慢放水過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內(nèi)氣體(　　)A.從外界吸熱     B.對外界做負(fù)功C.分子平均動能減小    D.內(nèi)能增加題組二　能量守恒定律的理解和應(yīng)用3.(2020河南林州一中高二下調(diào)研,)如圖所示,直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加熱氣體,使兩部分氣體均勻混合,設(shè)在此過程中氣體吸熱Q,氣體內(nèi)能增量為ΔU,則(　　)A.ΔU=Q　　　　　　　　B.ΔU<QC.ΔU>Q　　　　　　　　D.無法比較4.(2019陜西榆林二中高二下期末,)如圖所示的容器中,A、B各有一個可自由移動的活塞,活塞下面是水,上面是大氣,大氣壓恒定,A、B的底部由帶閥門K的管道相連,整個裝置與外界絕熱,原先A中水面比B中高,打開閥門,使A中的水逐漸向B中流,最后達(dá)到平衡,在這個過程中(　　)A.大氣壓力對水做功,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.大氣壓力對水不做功,水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對水不做功,水的內(nèi)能增加題組三　熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合5.(2020吉林長春二中高二下月考,)(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A,其中A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程。該循環(huán)過程中,下列說法正確的是(　　)A.A→B過程中,氣體對外界做功,吸熱B.B→C過程中,氣體分子的平均動能減小C.C→D過程中,單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少D.D→A過程中,外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增加6.(2020江蘇南京中華中學(xué)高二下段考,)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,V-T圖像如圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c時壓強(qiáng)分別為pb和pc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則(深度解析)A.pb>pc,Qab>Qac　　　　　　　　B.pb>pc,Qab<QacC.pb<pc,Qab>Qac　　　　　　　　D.pb<pc,Qab<Qac7.(2019湖南雅禮中學(xué)高考模擬,)絕熱汽缸倒扣在水平地面上(底部沒有密封),缸內(nèi)裝有一電熱絲,光滑的絕熱活塞上方封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,活塞下吊著一重為G的重物,活塞重為G0,活塞的橫截面積為S,開始汽缸內(nèi)封閉氣柱的高為h,氣體的溫度為T1,大氣壓強(qiáng)為p0?，F(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱,活塞緩慢下降(物體始終未碰到地面),當(dāng)氣體吸收熱量為Q時,活塞下降了h。(1)氣體的溫度升高了多少?(2)氣體的內(nèi)能增加了多少?
答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.D　不計分子勢能時,氣體的內(nèi)能由溫度決定,當(dāng)溫度降低時,內(nèi)能減小。塑料瓶變扁,內(nèi)部氣體體積減小,外界對它做了功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,它會放出熱量,故D正確。2.ABD　當(dāng)物體吸收的熱量多于對外做的功時,物體的內(nèi)能增加,故A正確;當(dāng)物體吸收的熱量少于對外做的功時,物體的內(nèi)能減少,故B正確;外界對物體做功,同時物體吸熱,則物體的內(nèi)能增加,故C錯誤;當(dāng)物體放出的熱量少于外界對物體做的功時,物體的內(nèi)能增加,故D正確。3.B　外界對氣體做功,W取正值,即W=8×104 J;內(nèi)能減少,ΔU取負(fù)值,即ΔU=-1.2×105 J。根據(jù)ΔU=Q+W,可得Q=ΔU-W=-1.2×105 J-8×104 J=-2×105 J,B正確。4.BCD　利用磁場可能使磁鐵所具有的磁場能轉(zhuǎn)化為機(jī)器的動能,但機(jī)器不可能永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動,故A錯。讓船先靜止在水中,設(shè)計一臺水力發(fā)電機(jī)獲得足夠電能,然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動能使船逆水航行;同理可使太陽能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動能,實現(xiàn)飛機(jī)起飛,故B、C正確。設(shè)計水壩利用河水的重力勢能發(fā)電,電能可轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水升溫,另外,重力勢能還可以通過水輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能使水升溫,故D正確。5.AB　在絕熱過程中,甲氣室中氣體體積減小,外界對它做正功,內(nèi)能增加,溫度升高,故A正確。乙氣室中氣體體積增加,它對外界做功,內(nèi)能減少;活塞下落,重力勢能減少,設(shè)乙氣室中氣體對活塞的力做功為W乙,且為正功,由能量守恒定律可以得出ΔE=mgh+W乙,故C、D錯誤,B正確。6.AD　由題意知,氣體壓強(qiáng)不變,活塞上升,氣體體積增大,由理想氣體狀態(tài)方程知,氣體溫度升高,氣體內(nèi)能增加,電流對氣體做的功一定大于氣體對外做的功,故B、C錯誤,D正確;由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋知,溫度升高,氣體分子對活塞的作用力增大,而壓強(qiáng)不變,因此單位時間內(nèi)氣體分子對活塞的碰撞次數(shù)減少,故A正確。7.AC　由圖示圖線可知,由a到b過程氣體溫度保持不變而氣體壓強(qiáng)p增大,由玻意耳定律pV=C可知,氣體體積V減小,故A正確;氣體體積減小,外界對氣體做功,W>0,故B錯誤;由圖示圖線可知,從a到b過程氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變,ΔU=0,故C正確;由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知,Q=ΔU-W=-W<0,氣體向外界放出熱量,故D錯誤。8.答案　不變　50解析　設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0,封閉氣體的壓強(qiáng)為p,物體受到的重力為G,活塞的面積為S,對活塞,由平衡條件得p0S=pS+G?；钊徛礁卓谶^程中,p0、S、G均不變,則封閉氣體的壓強(qiáng)p不變。活塞向上移動,氣體對外做功,W取負(fù)值,W=-pSh=-(p0S-G)h=-10 J,氣體吸收的熱量為Q=60 J,由熱力學(xué)第一定律可以知道,氣體內(nèi)能的變化量ΔU=Q+W=50 J。能力提升練1.A　氣體體積變大,氣體對外做功,又汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好,環(huán)境的溫度保持不變,則氣體做等溫變化,內(nèi)能不變。氣體內(nèi)能不變,又對外做功,由熱力學(xué)第一定律得氣體從外界吸熱,故A正確,B、C、D錯誤。2.A　緩慢放水過程中,車胎體積增大,胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,氣體膨脹對外界做正功,選項B錯;胎內(nèi)氣體溫度不變,故分子平均動能不變,選項C錯;由于不計分子間勢能,氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān),溫度不變,內(nèi)能不變,選項D錯;由ΔU=W+Q知ΔU=0,W<0,故Q>0,氣體從外界吸熱,選項A正確。3.B　因為A的密度小,B的密度大,兩部分氣體混合均勻后整體的重心升高,重力勢能增加,吸收的熱量一部分用來增加氣體內(nèi)能,一部分用來增加系統(tǒng)的重力勢能,根據(jù)能量守恒定律可知ΔU<Q,故選項B正確。4.D　根據(jù)連通器原理,打開閥門K后,最終A、B中的水面將相平,如圖所示A中水面下降,B中水面上升,設(shè)A的橫截面積為S1,水面下降距離為h1,B的橫截面積為S2,水面上升距離為h2,由于水的總體積保持不變,則有S1h1=S2h2,A中大氣壓力對水做的功W1=p0S1h1,B中大氣壓力對水做的功W2=-p0S2h2,大氣壓力對水做的總功W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2,因為S1h1=S2h2,所以W=0,即大氣壓力對水不做功;由于水的重心降低,重力勢能減小,由能量守恒定律知水的內(nèi)能增加。故D正確,A、B、C錯誤。5.ABD　A→B過程中,氣體體積增大,氣體對外界做功,溫度不變,內(nèi)能不變,氣體吸熱,故選項A正確。B→C過程中,絕熱膨脹,氣體對外做功,內(nèi)能減小,溫度降低,氣體分子的平均動能減小,故選項B正確。C→D過程中,等溫壓縮,體積變小,分子的數(shù)密度變大,單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多,故選項C錯誤;D→A過程中,絕熱壓縮,外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增加,故選項D正確。6.C　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,得V=T,所以圖像中與O點連線的斜率越大,表示壓強(qiáng)越小,即pb<pc;經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c,溫度變化情況相同,所以ΔU相等,又因經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b,氣體體積增大,對外做功,W為負(fù)值,而經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c,氣體體積不變,對外不做功,W為零,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可知Qab>Qac,故C正確。名師點睛本題綜合考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用,內(nèi)能的概念,熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。圖線反映了氣體體積的變化情況,由此可以知道外界與氣體之間做功的情況。7.答案　(1)T1　(2)Q+(G+G0)h-p0Sh解析　(1)活塞下降的過程,缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生的是等壓膨脹根據(jù)蓋-呂薩克定律有=,即=,解得T2=2T1所以氣體的溫度升高了ΔT=T2-T1=T1。(2)汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為p=p0-活塞向下運動的過程中,氣體對外做功,W取負(fù)值W=-pSh=(G+G0)h-p0Sh根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能的增加量為ΔU=Q+W=Q+(G+G0)h-p0Sh。