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  • 2021-05-31 发布

2020版高中物理课时分层作业14热力学第一定律能量守恒定律新人教版选修3-3

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课时分层作业(十四)‎ ‎(时间:40分钟 分值:100分)‎ ‎[基础达标练]‎ 一、选择题(本题共6小题,每小题6分)‎ ‎1.(多选)下列过程,可能发生的是(  )‎ A.物体吸收热量,对外做功,同时内能增加 B.物体吸收热量,对外做功,同时内能减少 C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少 D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加 E.物体对外界做功,同时物体放热,内能增加 ABD [根据热力学第一定律ΔU=W+Q,做功和热传递都可以改变物体的内能,故由此可确定A、B、D正确,C、E错误.]‎ ‎2.(多选)如图所示,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小,下列说法中正确的是(  )‎ A.从外界吸热 B.向外界放热 C.分子势能不变 D.内能减小 E.内能不变 BCE [水温恒定,即空气分子平均动能不变;不计分子间相互作用,即分子势能不变,由此可知空气内能不变.筒内空气体积减小,说明外界对空气做功,根据热力学第一定律知空气放出热量.正确选项为B、C、E.]‎ ‎3.(多选)—物体获得一定初速度后,沿着一粗糙斜面上滑,在上滑过程中,物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是(  )‎ A.机械能守恒 B.总能量守恒 C.机械能和内能增加 D.机械能减少,内能增加 E.摩擦力对物体做负功 BDE [物体沿斜面上滑的过程中,有摩擦力对物体做负功,所以物体的机械能减少.由能量转化和守恒定律知,内能应增加,能的总量不变,B、D、E正确.]‎ ‎4.(多选)如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对汽缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,汽缸内气体的下列说法不正确的是(  ) ‎ 6‎ 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 E.气体分子对器壁的压强增大 BCD [对一定质量的气体,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800 J+(-200 J)=600 J,ΔU为正表示内能增加了600 J,对气体来说,分子间距较大,分子势能为零,内能等于所有分子动能的和,内能增加,气体分子的平均动能增加,温度升高,且体积减小,选项AE正确,故选B、C、D.]‎ ‎5.(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,艾绒即可点燃,对筒内封闭的气体,在此压缩过程中的下列说法中不正确的是(  ) ‎ A.气体温度升高,压强不变 B.气体温度升高,压强变大 C.气体对外界做正功,气体内能增加 D.外界对气体做正功,气体内能减少 E.外界对气体做正功,气体内能增加 ACD [由于套筒内封闭着一定质量的气体,当猛推推杆时推杆迅速压缩气体,外界对气体做正功.由于这一过程进行得很快,可以看成是一个近似的绝热过程,即整个系统来不及向外界传递热量.根据热力学第一定律,这时外力做的功只能用来增加气体的内能,这就使气体分子的运动加剧,引起气体分子平均动能增加,气体温度升高,所以艾绒即刻被点燃.由于被封闭的气体质量不变,温度升高,而体积变小,则由气体状态方程知压强变大.故B、E选项正确,其他选项都错.]‎ ‎6.(多选)如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走.若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中的下列说法中正确的是(  ) ‎ 6‎ A.气体对外做功,气体温度可能不变 B.气体对外做功,内能可能不变 C.气体压强可能增大,内能可能不变 D.气体从外界吸热,内能一定增加 E.气体压强减小,温度可能不变 ABE [由于汽缸是导热的,则可以与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变,但压强减小.]‎ 二、非选择题(14分)‎ ‎7.一定质量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:‎ ‎(1)这些气体的内能发生了怎样的变化? ‎ ‎(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做多少功?‎ ‎[解析] (1)由热力学第一定律可得 ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J.‎ ‎(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化,则从2状态到1状态的内能应减少160 J.即ΔU′=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J.‎ ‎[答案] (1)增加了160 J (2)外界对气体做功80 J ‎[能力提升练]‎ 一、选择题(本题共4小题,每小题6分)‎ ‎1.(多选)如图所示,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如pV图中从a到b的直线所示.在此过程中(  ) ‎ A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 6‎ C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 BCD [一定量的理想气体从a到b的过程,由理想气体状态方程=可知,Tb>Ta,即气体的温度一直升高,选项A错误;根据理想气体的内能只与温度有关,可知气体的内能一直增加,选项B正确;由于从a到b的过程中气体的体积增大,所以气体一直对外做功,选项C正确;根据热力学第一定律,从a到b的过程中,气体一直从外界吸热,选项D正确;气体吸收的热量一部分增加内能,一部分对外做功,选项E错误.]‎ ‎2.(多选)关于物体内能的变化,以下说法中不正确的是(  )‎ A.物体吸收热量,内能—定增大 B.物体对外做功,内能一定减少 C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变 D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变 E.物体放出热量,外界对物体做功,内能可能不变.‎ ABD [根据热力学第一定律ΔU=W+Q,物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功),物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关.物体吸收热量,但有可能同时对外做功,故内能有可能不变甚至减小,故A错,同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减少,B错;若物体吸收的热量与对外做的功相等,则内能可能不变,C正确;同理,E正确;若物体放热同时对外做功,物体内能一定减少,故D错.]‎ ‎3.(多选)关于一定量的气体,下列叙述不正确的是(  )‎ A.气体吸收的热量可以完全转化为功 B.气体体积增大时,其内能一定减小 C.气体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.外界对气体做功,气体的内能一定增加 E.外界对气体做功,气体内能可能减少 BCD [如果气体等温膨胀,则气体的内能不变,吸收的热量全部用来对外做功,A正确;当气体体积增大时,对外做功,若同时吸收热量.且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时,内能不会减少,所以B错误;若气体吸收热量同时对外做功,其内能也不一定增加,C错误;若外界对气体做功的同时气体向外放出热量,且放出的热量多于外界对气体所做的功,则气体内能不但未增加反而减少,所以D错误,E正确,故选B、C、D.]‎ ‎4.(多选)如图所示,绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力),用电阻丝缓慢对其加热时,绝热活塞无摩擦地上升,下列说法正确的是(  ) ‎ 6‎ A.单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少 B.电流对气体做功,气体对外做功,气体内能可能减少 C.电流对气体做功,气体对外做功,其内能一定增加 D.电流对气体做的功一定大于气体对外做功 E.电流对气体做的功一定等于气体对外做的功 ACD [由题意知,气体压强不变,活塞上升,体积增大,由为恒量知,气体温度升高,内能一定增加,由能的转化和守恒知,电流对气体做功一定大于气体对外做功,B错,D项正确;由气体压强的微观解释知温度升高,气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大,而压强不变;单位时间内对活塞的冲击力不变.因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少,A对.]‎ 二、非选择题(本题共2小题,共26分)‎ ‎5.(12分)风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上,设空气密度为ρ,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高到h的高度,效率为80%,求单位时间内最多可提升的水的质量m.‎ ‎[解析] 设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m0,则m0=πd2·vt·ρ 风的动能Ek=m0v2=πd2v3tρ 根据题意:πd2v3tρ×50%×80%=mgh,则=.‎ ‎[答案]  ‎6.(14分)如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为22 cm,现在用竖直向下的外力F压缩气体,使封闭空气柱长度变为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p0=1×105 Pa,不计活塞重力.问:‎ 6‎ ‎(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体,求压缩后气体的压强为多大?‎ ‎(2)若以适当的速度压缩气体,向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S=1 cm2)‎ ‎[解析] (1)设压缩后气体的压强为p,活塞的横截面积为S,l0=22 cm l=2 cm,V0=l0S,V=lS 缓慢压缩气体温度不变,由玻意耳定律得:‎ p0V0=pV,解得:p=1.1×106 Pa.‎ ‎(2)大气压力对活塞做功:W1=p0S(l0-l)=2 J 人做功W2=100 J,由热力学第一定律:‎ ΔU=W1+W2+Q,将Q=-20 J代入解得ΔU=82 J.‎ ‎[答案] (1)1.1×106 Pa (2)82 J 6‎