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1、3热力学第一定律能量守恒定律课时过关能力提升1.一定量的理想气体在某一过程中,外界对气体做了8104 J的功,气体的内能减少了1.2105 J,则下列各式正确的是()A.W=8104 J,U=1.2105 J,Q=4104 JB.W=8104 J,U=-1.2105 J,Q=-2105 JC.W=-8104 J,U=1.2105 J,Q=2104 JD.W=-8104 J,U=1.2105 J,Q=-4104 J解析:由符号法则可知,外界对气体做功W取正,气体内能减少,U为负值,代入热力学第一定律表达式得Q=-2105J。故选项B正确。答案:B2.如图为某种椅子升降部分的结构示意图,M、N两筒
2、间密闭了一定质量的理想气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中()A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小解析:M筒向下滑动的过程中压缩气体,对气体做功,又由于气体不与外界发生热交换,根据热力学第一定律可知气体的内能增加,选项A正确。答案:A3.一定质量的理想气体,从状态A变化到另一个状态B的过程中,内能增加了160 J,则下列关于内能变化的说法不可能的是()A.从A到B的绝热过程中,外界对气体做功160 JB.从A到B的单纯热传递过程中,外界对气体传递了160 J的
3、热量C.从A到B过程中吸热280 J,并对外做功120 JD.从A到B过程中放热280 J,外界对气体做功120 J解析:由热力学第一定律U=W+Q可知,选项A、B、C可能,选项D不可能。答案:D4.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量解析:这四个现象中物体的运动过程都受到阻力作用,汽车主要是受制动阻力,流星、降落伞受空
4、气阻力,条形磁铁下落受磁场阻力。因而物体都克服阻力做功,选项A正确。四个物体的运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式的能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之是机械能转化为其他形式的能,选项D正确。答案:AD5.一定质量的理想气体状态变化过程如图所示,第1种变化是从A到B,第2种变化是从A到C。比较两种变化过程,则()A.A到C过程气体吸收热量较多B.A到B过程气体吸收热量较多C.两个过程气体吸收热量一样D.两个过程气体内能增加相同解析:在p-T图中,等容线是过原点的倾斜直线, 由题图可知VCVAVB,故从AC,气体对外做功较多,由TB=TC可知两过程内能增量相同,根据U=
5、W+Q可知,从AC,气体吸收热量较多,选项A、D正确而B、C错误。答案:AD6.如图所示,两个完全相同的金属球A和B,其中A球放在不导热的水平面上,B球用不导热的细线悬挂起来,现供给两球相同的热量,它们的温度分别升高了tA、tB,则()A.tAtBB.tAtBC.tA=tBD.tA、tB无法比较解析:本题考查热力学第一定律与能量守恒相结合。两球受热后体积都要增大,A球因为放在不导热的水平面上,受热膨胀后,重心升高,重力做负功,根据能量转化和守恒定律可知,A球吸收的热量一部分转化成自身的内能,使温度升高,另一部分需要克服重力做功,使重力势能增加;对于B球,同样要受热膨胀,膨胀时重心下降,重力做正
6、功,同样由能量转化和守恒定律可知,B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能,从而使温度升高,由以上分析可知,B球增加的内能要比A球多,B球的温度升高得多,所以有tAtB。故正确选项为B。答案:B7.如图,水平放置的密封汽缸内被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在汽缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源,当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比()A.右边气体温度升高,左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析:通电后
7、,右边气体吸收热量,温度升高,压强增大,推动隔板,对左边气体做功,由热力学第一定律可知左边气体温度升高,内能增加,压强变大,选项A错误,选项B、C正确;由于右边气体吸热的同时,膨胀对左边气体做功,所以内能的增加小于电热丝放出的热量,选项D错误。答案:BC8.一物理实验爱好者开展探究性课外活动研究气体压强、体积、温度三量间的变化关系。导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体(即分子势能可忽略的气体),汽缸固定不动,缸内活塞可自由滑动且不漏气。一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止。现给沙桶底部钻一个小洞,细沙慢慢漏出,外部环境温度恒定,则()A.
8、绳的拉力对沙桶做正功,所以气体对外界做功B.外界对气体做功,温度计示数不变C.气体体积减小,同时从外界吸热D.外界对气体做功,温度计示数增加解析:汽缸导热良好,细沙慢慢漏出,故活塞缓慢上升,有足够的时间与外界进行热交换,故温度不变,而压强变大。由热力学第一定律可得体积减小,外界对气体做功,而内能又不变,故向外界放热,选项B正确。答案:B9.重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)()A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做功,分子平均动能减小解析:气体发生
9、等容变化,根据查理定律可知,温度升高,则压强增大;气体体积不变,则对外不做功;温度升高,内能增加,根据热力学第一定律可知,从外界吸收热量,选项B正确。答案:B10.在将空气(不计分子势能)压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶内空气的质量保持不变,且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减少 kJ,空气(选填“吸收”或“放出”)的总热量为 kJ。解析:理想气体的内能仅与温度有关,故将空气压缩装入气瓶的过程中并不改变空气的内能,只有潜入海底过程才改变其内能,所以两个过程中,空气的内能共减少5kJ。由热力学第一定
10、律U=W+Q知,U=-29kJ,故空气放出的总热量为29kJ。答案:5放出2911.水能发电不产生污染物,故水能是一种清洁能源。位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6 000 m3,而且是一年四季流量稳定,瀑布落差50 m,若利用这一资源发电,设其效率为50%,估算发电机的输出功率。(g取10 m/s2)解析:水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能。每秒流下的水的质量为m=V=11036000kg=6106kg每秒水减少的机械能为E=mgh=61061050J=3109J设发电机的输出功率为P,则由能量守恒定律可得E=Pt解得P=310950%W=1.5109W。答案:1.5109 W资
