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[随堂检测]1.在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是()A.外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正B.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负C.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正D.外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负解析:选C.外界对物体做功时W为正,反之为负;吸热时Q为正,反之为负;内能增加时ΔU为正,反之为负.故C正确.2.有人设计了如图所示的永动机,靠磁铁的吸引使车辆获得行驶的能量.但是这类永动机没有制成,是因为()A.不符合机械能守恒定律B.违背了能量转化和守恒定律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解析:选B.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律,故B项正确.3.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体()A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小解析:选AC.实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想气体.充气袋被挤压,气体体积减小,外界对气体做正功,则W0,即气体对外界做负功,由于袋内气体与外界无热交换,即Q=0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知,内能增大,温度升高,选项A、C正确;根据理想气体状态方程pVT=C可判断压强一定增大,选项B、D错误.4.(多选)关于气体的内能,下列说法正确的是()A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加解析:选CDE.温度相同的气体分子平均动能相同,仅质量相同,分子质量不同的气体,所含分子数不同,气体的动能也不同,所以内能不一定相同,A项错误;气体的内能与整体运动的机械能无关,B项错误;理想气体等温压缩过程中,其内能不变,C项正确;理想气体不考虑分子间相互作用力,分子势能为零,一定量的气体,分子数量一定,温度相同时分子平均动能相同,由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和,所以D项正确;由盖-吕萨克定律可知,一定量的理想气体,等压膨胀过程中,温度一定升高,则其内能一定增加,E项正确.5.如图所示,为一汽缸内封闭的一定质量气体的p-V图线,当该系统从状态a沿过程acb到达状态b时,有335J的热量传入系统,系统对外界做功126J.求:(1)沿adb过程,系统对外界做功42J,则有多少热量传入系统?(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时,外界对系统做功84J,问系统吸热还是放热?吸收或放出了多少热量?解析:(1)根据热力学第一定律得:ΔU=Wacb+Qacb=Wadb+Qadb代入数值:-126J+335J=-42+Qadb得:Qadb=251J.(2)根据题意ΔUab=-ΔUba代入数值:-126J+335J=-(84J+Qba)得:Qba=-293J即放热293J.答案:(1)251J(2)放热放出了293J热量[课时作业]一、单项选择题1.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么()A.外界对胎内气体做功,气体内能减小B.外界对胎内气体做功,气体内能增大C.胎内气体对外界做功,内能减小D.胎内气体对外界做功,内能增大解析:选D.中午,车胎内气体温度升高,内能增大,车胎体积增大,气体对外做功.选项D正确.2.一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过一系列变化后又回到开始的状态.用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则在整个过程中一定有()A.Q1-Q2=W2-W1B.Q1-Q2=W1-W2C.W1=W2D.Q1=Q2解析:选A.气体初、末状态相同,内能相同,由热力学第一定律知ΔW+ΔQ=0,即W2-W1=Q1-Q2,故选项A正确.3.关于能量守恒定律,下列说法正确的是()A.焦耳第一个完整提出能量转化与守恒原理B.能量在转移或转化过程中会不断减少C.能量守恒定律是自然界内存在统一的有力证据D.放在太阳下的一盆水温度升高违反了能量守恒定律解析:选C.迈那是第一个完整提出能量转化与守恒原理的人,而不是焦耳,故A项错;能量在转移或转化过程中是不变的,B项错;能量守恒定律是自然界内存在统一的第一个有力证据,C项对;放在太阳下的一盆水温度升高不违反能量守恒定律,D项错.4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动,在这一过程中()A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转化为内能,总能量逐渐减少D.机械能逐渐转化为内能,总能量不变解析:选D.汽车在关闭发动机后能匀速运动,说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用,所以汽车的机械能不守恒,一部分机械能转化为内能,但能的总量保持不变,故应选D.5.对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中,下列说法正确的是()A.水的内能增加,对外界做功,一定是吸热B.水的内能不变,对外界做功,从外界吸热C.水的内能减少,对外界不做功,向外界放热D.水的内能增加,对外界做功,向外界放热解析:选A.在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中,温度不变但要吸收热量,体积增大,对外做功;由于温度不变,体积增大,所以分子的动能不变,分子势能增加,内能增加.故A正确.6.如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞.用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数.打开卡子,胶塞冲出容器口后()A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加解析:选C.打开卡子,胶塞冲出容器口,密封气体体积增大,气体膨胀对外做功,气体内能减少,同时温度计示数变小,温度降低.7.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104J的功,气体的内能减少了1.2×105J,则下列各式中正确的是()A.W=8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=4×104JB.W=8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104J,ΔU=1.2×105J,Q=2×105JD.W=-8×104J,ΔU=-1.2×105J,Q=-4×104J解析:选B.因为外界对气体做功,W取正值,即W=8×104J,内能减少,ΔU取负值,即ΔU=-1.2×105J,根据ΔU=Q+W,可得Q=ΔU-W=-1.2×105J-8×104J=-2×105J,B正确.二、多项选择题8.下列对能量的转化和守恒定律的认识正确的是()A.某种形式的能量减少,不一定存在其他形式能量的增加B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了解析:选BC.A选项是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的.B选项是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中是守恒的.这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移.任何永动机都是不可能制成的.所以A错误,B、C正确.D选项中石子的机械能在变化,比如受空气阻力作用,机械能可能减少,但机械能并没有消失,能量守恒定律表明能量既不会创生,也不会消失.故D错误.9.关于物体内能及其变化,下列说法正确的是()A.物体的温度改变时,其内能必定改变B.物体对外做功,其内能不一定改变;向物体传递热量,其内能不一定改变C.若物体与外界不发生热交换,物体的内能也可能改变D.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变解析:选BCD.物体的温度改变,分子的平均动能改变,分子势能变化情况不确定,所以内能不一定改变,A错误;做功和热传递都可以改变内能,单纯对物体做功或向物体传递热量,内能不一定改变,B正确;物体与外界不发生热交换,可能做功,其内能可能改变,C正确;由热力学第一定律ΔU=Q+W知D正确.10.如图所示,A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态,当气体从状态A变化到状态B时()A.体积必然变大B.不可能经过体积减小的过程C.外界必然对气体做功D.气体必然从外界吸热解析:选AD.题图告诉我们,从状态A到状态B,压强p减小,温度T升高,由理想气体的状态方程可知,体积必然变大,A正确;两个状态中间的过程不清楚,B错误;由热力学第一定律,知TBTA,则内能UBUA,即ΔU0,而从A到B,体积增大,气体对外做功W0,所以Q0,D正确,C错误.三、非选择题11.如图所示,圆柱形容器内用活塞封闭一定质量的理想气体,已知容器横截面积为S,活塞重为G,大气压强为p0.若活塞固定,封闭气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q1;若活塞不固定,仍使封闭气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q2.不计一切摩擦,在活塞可自由移动时,封闭气体温度升高1℃,活塞上升的高度h应为多少?解析:活塞固定时,由热力学第一定律,气体增加的内能ΔU=Q1;活塞不固定时,设外界对气体做功为W,活塞上升的高度为h,则ΔU=Q2+W=Q2-(p0Sh+Gh)对活塞由能量守恒定律得Gh=W内-p0sh联立可得:W=-W内=-(p0Sh+Gh)故h=Q2-Q1p0S+G.答案:Q2-Q1p0S+G12.如图所示是一个半径R=0.3m的半球状容器.一小铁块由边缘的A点从静止开始沿内壁下滑,当滑到容器底部的B点时,容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍,在它下滑的过程中内能增量的80%被铁块吸收,那么铁块温度升高多少摄氏度?(铁的比热容是462J/(kg·℃),g取10m/s2)解析:小铁块滑到B点时满足F-mg=mv2R(v为小铁块在B点的速度)①F=1.25mg②从A点滑到B点,由能的转化和守恒定律mgR-12mv2×80%=cmΔt③联立①②③式得Δt=4.5×10-3℃.答案:4.5×10-3℃
本文标题:2019-2020学年高中物理 第三章 热力学基础 第二节 热力学第一定律 第三节 能量守恒定律随堂
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