发布时间 : 星期六 文章2018-2019学年物理同步人教版选修3-3课时跟踪检测：（十三） 热力学第一定律 能量守恒定律 Word版含解析更新完毕开始阅读89af38256394dd88d0d233d4b14e852459fb391a
课时跟踪检测（十三） 热力学第一定律 能量守恒定律
1.如图所示是密闭的汽缸, 外力推动活塞P压缩气体, 对缸内气体做功800 J, 同时气体向外界放热200 J, 缸内气体的( )
A．温度升高, 内能增加600 J B．温度升高, 内能减少200 J C．温度降低, 内能增加600 J D．温度降低, 内能减少200 J
解析：选A 由W＋Q＝ΔU得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J, 一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关, ΔU>0, 故温度升高。
2．第一类永动机是不可能制成的, 这是因为第一类永动机( ) A．不符合机械能守恒定律 B．违背了能量守恒定律 C．无法解决机械摩擦问题
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, 是因为它违背了能量守恒定律。 3．下列说法正确的是( ) A．物体放出热量, 其内能一定减小 B．物体对外做功, 其内能一定减小
C．物体吸收热量, 同时对外做功, 其内能可能增加 D．物体放出热量, 同时对外做功, 其内能可能不变
解析：选C 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知, 若物体放出热量, 外界对物体做正功, 则ΔU不一定为负值, 即内能不一定减小, 故A项错误；同理可分析出, B项和D项错误, C项正确。
4．[多选](2016·全国卷Ⅲ)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 气体的内能由物质的量、温度和体积决定, 质量和温度都相同的气体, 内能可能不同, A错误。内能与物体的运动速度无关, B错误。气体被压缩时, 同时对外传热, 根据热力学第一定律知内能可能不变, C正确。一定量的某种理想气体的内能只与温度有关,
D正确。根据理想气体状态方程, 一定量的某种理想气体在压强不变的情况下, 体积变大, 则温度一定升高, 内能一定增加, E正确。
5.如图所示为冲击摆实验装置, 一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合为一体, 共同摆起一定高度, 在此过程中有关能量转化的说法中正确的是( )
A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B．子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能 C．子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能
D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能, 另一部分转变为沙箱和子弹的机械能 解析：选D 子弹在射入沙箱瞬间, 要克服摩擦阻力做功, 有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能, 一部分动能变成沙箱和子弹的机械能, 故D正确。
6.[多选]如图为某同学设计的喷水装置, 内部装有2 L水, 上部密封1 atm的空气0.5 L, 保持阀门关闭, 再充入1 atm的空气0.1 L, 设在所有过程中空气可看作理想气体, 且温度不变, 下列说法正确的有( )
A．充气后, 密封气体压强增加
B．充气后, 密封气体的分子平均动能增加 C．打开阀门后, 密封气体对外界做正功 D．打开阀门后, 不再充气也能把水喷光
解析：选AC 温度不变, 分子平均动能不变, 充气后由于气体的质量增大, 温度、体积基本不变, 气体的压强增大, 选项A对、B错；打开阀门后, 水减少, 气体膨胀, 密封气体对水做正功, 选项C对；如果水全排出, 气体压强为p3, p3(2＋0.5)＝p1(0.5＋0.1)得
p3＝0.24p1＜p1, 故不再充气不能把水喷光, 选项D错。
7.如图所示, 一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中, 气体压强p＝1.0×105 Pa, 吸收的热量Q＝7.0×102 J, 求此过程中气体内能的增量。
解析：一定质量的理想气体等压变化, 由盖—吕萨克定律得, VAVBTA＝TB,
VATB－
则VB＝T＝8.0×103m3。
A
气体对外做的功W＝p(VB－VA)＝2.0×102 J, 根据热力学第一定律ΔU＝Q－W,
解得ΔU＝5.0×102 J。 答案：ΔU＝5.0×102 J
8.如图所示, 两个可导热的汽缸竖直放置, 它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)。两汽缸各有一活塞, 质量分别为m1和m2, 活塞与汽缸壁无摩擦。活塞的下方为理想气体, 上方为真空。当气体处于平衡状态时, 两活塞位于同一高度h。(已知m1＝3m, m2＝2m)
(1)在两活塞上同时各放一质量为m的物块, 求气体再次达到平衡后两活塞的高度差。(假定环境的温度始终保持为T0)
(2)在达到上一问终态后, 环境温度由T0缓慢上升到T, 试问在这个过程中, 气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？(假定在气体状态变化过程中, 两活塞均不会碰到汽缸顶部)
解析：(1)设左、右活塞的面积分别为S′和S。由于气体处于平衡状态, 故两活塞对气体的压强相等,
即
3mg2mg3
＝, 由此得S′＝S。
S2S′
在两活塞上各加一质量为m的物块后, 气体所受右端压强恒大于左端, 所以右活塞降至汽缸底部, 所有气体在左汽缸中。
2mg5Sh8mg3Sx
在初态, 气体的压强为S, 体积为；在末态, 气体的压强为, 体积为(x为左
23S22mg5Sh8mg3Sx5
活塞的高度), 由玻意耳定律得S·＝·, 由上式解得x＝h。
23S24
8mg
(2)当温度由T0上升至T时, 气体的压强始终为。
3S
T5Th
设x′是温度达到T时左活塞的高度, 由盖吕萨克定律得x′＝x＝,
T04T0气体对活塞做的功为
T5T
－1?＝5mgh?－1?, W＝Fs＝F·(x′－x)＝4mg·h??T0?4?T0?由热力学第一定律知, 在此过程中气体吸收热量。 T5
－1? 吸热 答案：(1)h (2)5mgh??T0?4