学年高中物理第十章热力学定律热力学第一定律能量守恒定律课后检测含解析新人教版选修-.doc

《学年高中物理第十章热力学定律热力学第一定律能量守恒定律课后检测含解析新人教版选修-.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中物理第十章热力学定律热力学第一定律能量守恒定律课后检测含解析新人教版选修-.doc（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3热力学第一定律能量守恒定律记一记热力学第一定律能量守恒定律知识体系一个分析分析第一类永动机失败的原因两个定律热力学第一定律、能量守恒定律 辨一辨1.物体吸收热量，内能一定增大()2物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变()3某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加()4不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器第一类永动机是不可能制成的()5石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了()想一想1.一定质量的理想气体，做等压膨胀，在变化过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能增加了，还是减少了？提示：气体的变化为等压膨胀，一定是对外做

2、功；理想气体在等压膨胀过程中需要从外界吸收热量由盖吕萨克定律可知，理想气体在等压膨胀过程中温度升高，内能一定增加2有一种所谓“全自动机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？提示：这不是永动机；手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表发条做机械运动假设将此手表长时间放置不动，它就会停下来思考感悟：练一练1.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是()A机械制造的技术没有过关B违反了牛顿运动定律C违反了电荷守恒定律D违反了能量守恒定律解析：第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量的转化和守恒定律答

3、案：D2在一个与外界没有热交换的房间内翻开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A降低B升高C不变 D无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，消耗了电能，系统总内能增加答案：B3气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是()A减小20 J B增大20 JC减小220 J D增大220 J解析：研究对象为气体，对外做功W100 J，吸收热量Q120 J，由热力学第一定律有UWQ100 J120 J20 J.U0，说明气体的内能增加答案：B4在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块对此过程，以下说法中正确的选项是()A摩擦力(

4、子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量B摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能D子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和解析：对木块由动能定理可判断出A项正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D三项错误，应选A项答案：A要点一 热力学第一定律的理解和应用1.给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，假设车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，那么胎内气体()A从外界吸热 B对外界做负功C分子平均动能减小 D内能增加解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，B项

5、错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，C项错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，D项错；由UWQ知U0，W0，气体从外界吸热，A项正确答案：A2如图为某种椅子与其升降局部的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，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：此题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体

6、内能增大，A项正确答案：A3一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 J的功，气体的内能减少了1.2105 J，那么以下各式中正确的选项是()AW8104 J，U1.2105 J，Q4104 JBW8104 J，U1.2105 J，Q2105 JCW8104 J，U1.2105 J，Q2104 JDW8104 J，U 1.2105 J，Q4104 J解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W8104 J；内能减少，U取负值，即U1.2105 J；根据热力学第一定律UWQ，可知QUW1.2105 J8104 J2105 J，即B选项正确答案：B4.如下图容器中，A，B各有一个可自由移动的轻

7、活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热原先A中水面比B中高，翻开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后到达平衡，在这个过程中，下面说法正确的选项是()A大气压力对水做功，水的内能增加B水克服大气压力做功，水的内能减少C大气压力对水不做功，水的内能不变D大气压力对水不做功，水的内能增加解析：翻开阀门K，由于水的重力作用，A中的水逐渐流向B中，运动一段时间后到达平衡状态，A和B中的水面静止在同一高度上A中水面下降hA，B中水面上升hB，相当于A管中SAhA体积的水移到B管，且SAhASBhB，这局部水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减少，大气压力

8、做功情况是大气压对A管中的水做正功，对B管中的水做负功，所以，大气压力对水做的总功为p0SAhAp0SBhB，因为SAhASBhB，所以大气压对水做的总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水的重力做功，由能量守恒知重力势能转化为内能，应选项D正确答案：D要点二 能量守恒定律的理解和应用5.(多项选择)以下设想符合能量守恒定律的是()A利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B做成一条船利用河水的能量逆水航行C通过太阳照射飞机使飞机起飞D不用任何燃料使河水升温解析：利用磁场可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦的不可防止性，动能最终会转化为内能，使转动停止，故A项错让船先静止

9、在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C两项正确设计水坝利用河水的重力势能发电，电能可转化为内能使水升温，另外，重力势能还可以通过水轮机叶片转化为水的内能使水升温，故D项正确答案：BCD6第一类永动机是不可能制成的，这是因为此类永动机()A不符合机械能守恒定律B违背了能量守恒定律C做功产生的热不符合热功当量D找不到适宜的材料和合理的设计方案解析：第一类永动机是指不需要消耗任何能量就能对外做功的机器，因此第一类永动机不可能制成不是因为找不到适宜的材料和合理的设计方案，而是因为它违背了能量守恒定律，应选B

10、.答案：B7.如下图为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的高度，那么以下有关能量转化的说法中正确的选项是()A子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B子弹的动能转变成了沙箱和子弹的机械能C子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D子弹的动能一局部转变成沙箱和子弹的内能，另一局部转变成沙箱和子弹的机械能解析：子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一局部动能转变成沙箱和子弹的内能，另一局部动能转变成沙箱和子弹的机械能答案：D根底达标1.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5104 J，气体对外界做功1.0104 J，那么该理想气体的()A温度降低，密度增大B温度降低

11、，密度减小C温度升高，密度增大D温度升高，密度减小解析：由UWQ可得理想气体内能变化：U1.0104 J2.5104 J1.5104 J0，故温度升高，A、B两项均错因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由m/V可知密度变小，故C项错误，D项正确答案：D2.(多项选择)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如下图使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动以下说法中正确的选项是()A小球机械能不守恒B小球能量正在消失C小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D总能量守恒，但小球的机械能减少解析：小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克

12、服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A项正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B项错误；小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C项错误，D项正确答案：AD3.如下图，一演示用的“永动机转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水，推动转轮转动离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，以下说法正确的选项是()A转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C转动的叶片不断搅动热水，水

13、温升高D叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析：形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、C三项错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一局部转化成叶片的动能，一局部释放于空气中，故D项正确答案：D4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：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，一局部机械能转化为内能，但能的总量保持不变，应选D.答案：D5

14、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，那么在整个过程中一定有()AQ1Q2W2W1 BQ1Q2CW1W2 DQ1Q2解析：因为该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，所以内能没有变化，U0.根据热力学第一定律可知W1W2Q1Q2U0，即Q1Q2W2W1，故A正确答案：A6以下说法正确的选项是()A随着科技的开展，第一类永动机是可能制成的B太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C“既要马儿跑，又让马儿不吃草违背

15、了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D有种“全自动手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可能凭空产生的解析：第一类永动机违背了能量守恒定律，故永远无法制成，A项错误；太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成其他形式的能量，B项错误；马儿奔跑时同样需要消耗能量，故“既要马儿跑，又让马儿不吃草违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C项正确；不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动手表是不存在的，它违背了能量守恒定律，D项错误答案：C7.(多项选择)如图，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

16、能一直增加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解析：一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程可知，TbTa，即气体的温度一直升高，A项错误；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，B项正确；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，C项正确；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，D项正确；气体吸收的热量一局部增加内能，一局部对外做功，E项错误答案：BCD8.导热性能良好的汽缸和活塞，密封一定质量的理想气体，汽缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，那么这一过程中()A

17、外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B缸内气体放出热量，内能增大C汽缸内每个气体分子的动能都保持不变D单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小解析：由于汽缸和活塞导热性能良好，且环境温度不变，因此在将活塞向下缓慢移动一段距离的过程中，气体温度不变，气体内能不变，由UW Q可知，外界对气体做功，内能不变，气体将放出热量，故A项正确，B项错误；温度不变，说明气体分子平均动能不变，而并非指每个气体分子的动能均保持不变，故C项错误；气体温度不变，体积缩小，根据理想气体状态方程可知，其压强增大，单位时间内撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，故D项错误答案：A9如下图的两端开口的U形管中，盛有同种液体，

18、并用阀门K将液体隔成左、右两局部，左边液面比右边液面高现翻开阀门K，从翻开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为U，动能变化量为Ek；大气对液体做功为W1，重力做功为W2，液体克服阻力做功为W3，由功能关系可得：W10W2W3EkW2W3QUW3QU其中正确的选项是()A BC D解析：由动能定理可知W2W3W1Ek，其中W1pV左pV右0，可知、正确由热力学第一定律UWQ得UW3Q，可知正确、错误综合以上分析可知B正确答案：B10.如下图，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气体内能一定增加B气体压强变大C气体对外界做功

19、D气体对外界放热解析：由图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量综上可知，C项对，A、B、D项错答案：C11.如下图，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，假设活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，那么在此过程中()A气体对外做功，气体温度可能不变B气体对外做功，内能一定减少C气体压强可能增大，内能可能不变D气体从外界吸热，内能一定增加解析：由于汽缸是导热的，那么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

20、热交换吸热使内能不变答案：A12.如下图，带有光滑活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体，将一个半导体NTC热敏电阻R(阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表A组成闭合回路，汽缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能假设发现电流表的示数增大时，以下判断错误的选项是()A气体内能一定增大 B气体体积一定增大C气体一定对外做功 D气体压强一定减小解析：气体用活塞封闭，故气体的压强不变，故D项错误电流表示数增大，那么由闭合电路欧姆定律可知，电路中电阻R减小；根据半导体热敏电阻的性质可知，汽缸内温度升高，由气体状态方程C可得，气体体积一定增大、气体对外界做功，气体内能只与温

21、度有关，故内能一定增大，故A、B、C三项正确此题选错误的，应选D项答案：D能力达标13.2022全国卷某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同此时，容器中空气的温度_(选填“高于“低于或“等于)外界温度，容器中空气的密度_(选填“大于“小于或“等于)外界空气的密度解析：容器与活塞绝热性能良好，容器中空气与外界不发生热交换(Q0)，活塞移动的过程中，容器中空气压强减小，那么容器中空气正在膨胀，体积增大，对外界做功，即W0. 根据热力学第一定律UQW可知：容器中空气内能减小

22、，温度降低，容器中空气的温度低于外界温度根据理想气体状态方程有C，又，联立解得：.对容器外与容器内质量均为m的气体，因容器中空气压强和容器外空气压强相同，容器内温度低于外界温度，那么容器中空气的密度大于外界空气的密度答案：低于大于14一定质量的气体从外界吸收了4.2105 J的热量，同时气体对外做了6105 J的功，问：(1)气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子的平均动能是增加还是减少？解析：(1)气体从外界吸收的热量为Q4.2105 J气体对外做功W6105 J由热力学第一定律UWQ(6105 J)(4.2105 J)1.8105 JU为负，说明气

23、体的内能减少了所以，气体内能减少了1.8105 J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，所以气体分子的平均动能一定减少了答案：(1)减少1.8105 J(2)增加(3)减少15目前地热资源主要用来发电和供暖假设有85 的地热水，质量为4105 kg，经过散热器放热后的水温为35 ，那么这些地热水放出了多少热量？c水4.2103 J/(kg)解析：地热水的质量：m4105 kg，地热水放出的热量：Q放c水 mt4.2103 J/(kg)4105 kg(85 35 )8.41010J.答案：8.41010 J