高二物理人教版选修3-3同步课时作业10.3热力学第一定律 能量守恒定律

10.3热力学第一定律能量守恒定律
一、单选题
1.下列说法中正确的是（）
A.第一类永动机违背能量守恒定律
B.热量不能从低温物体传到高温物体
C.单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性
D.一定质量的10 ℃的水变成10 ℃的水蒸气，系统的内能保持不变
2.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态和初态相比( )
A.气体内能一定增加
B.气体内能一定减小
C.气体内能一定不变
D.气体内能是增是减不能确定
3.下列说法正确的是( )
A.物体从外界吸收热量，其内能一定增加
B.物体对外界做功，其内能一定减少
C.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大
D.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水中某处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低.此过程中( )
A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功
B.封闭的二氧化碳气体压强一定增大
C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大
D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量
5.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800J,同时气体向外界放热200J,缸内气体的( )
A.温度升高,内能增加600J
B.温度升高,内能减少200J
C.温度降低,内能增加600J
D.温度降低,内能减少200J
6.如图所示,导热性良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态.现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体( )
A.对外做功,其内能减少
B.温度不变,与外界无热量交换
C.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小
D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少
7.如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,最后回到状态A,完成循环.下列说法正确的是( )
A.从状态A 到状态B 是等温变化
B.在状态A 时所有分子的速率都比在状态C 时的小
C.从状态A 到状态B ,气体对外界做的功为
0012p V
D.整个循环过程中,气体从外界吸收的热量为
0012
p V
二、多选题
8.行驶中汽车制动后滑行一段距离后停下;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.上述不同现象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
9.如图所示,在p V 图像中,直线ab 表示一定质量的理想气体由状态a 变化到状态b 的过程,则下列说法正确的是( )
A.气体一直对外界做功
B.气体的温度先升高后降低
C.气体的内能一直增加
D.气体先向外界放出热量,后从外界吸收热量
10.如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.在自发扩散过程中，气体对外界做功
D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
11.吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。

使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲),吸盘中的空气被挤出一部分。

然后将锁扣扳下(如图乙),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出,这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。

若气体可视为理想气体,在拉起吸盘的过程中,吸盘内气体的温度始终不变,则在拉起吸盘后( )
A.吸盘内气体的压强比拉起前气体的压强小
B.吸盘内空气的密度等于外界空气的密度
C.吸盘内气体的内能不变
D.此过程中吸盘内的气体要放出热量
12.如图所示,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到状态B时( )
A.体积必然变大
B.有可能经过体积减小的过程
C.外界必然对气体做正功
D.气体必然从外界吸热
参考答案
1.答案：A
解析：第一类永动机违背了热力学第一定律，即能量守恒定律，故A 正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但引起其他变化时可以，故B 错误；单晶体有规则的形状，在物理性质上表现为各向异性，多晶体没有规则的形状，在物理性质上表现为各向同性，非晶体在物理性质上表现为各向同性，故C 错误；一定质量的10 ℃的水变为10 ℃的水蒸气，需要吸热，内能增加，故D 错误。

2.答案：D
解析：气体吸收热量0Q >,气体对外做功0W <,若||||Q W >,根据热力学第一定律知0U ∆>,内能增加;若||||Q W <,则0U ∆<,内能减小;若||||Q W =,则0U ∆=,内能不变。

3.答案：D
解析：由热力学第一定律ΔU W Q =+知，物体吸收热量，内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减小，AB 错误；温度是分子平均动能的标志，物体温度降低，其分子热运动的平均动能减小，物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，C 错误，D 正确.
4.答案：B
解析：气体体积减小为原来的一半,外界对气体做正功,故A 错误;随着气体进入海水的深度增大,海水的压强增大,则气体的压强一定增大,故B 正确;温度降低,气体分子的平均动能减小,故C 错误;温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律U W Q ∆=+可知,封闭的二氧化碳气体向外界放出热量,故D 错误.
5.答案：A
解析：本题考查气体的内能、热力学第一定律,对气体做功800J,同时气体放出热量200J,由热力学第一定律知800J 200J 600J U W Q ∆=+=-=,即气体的温度会升髙,内能增加600J,故A 正确。

6.答案：D 解析：由于圆筒形气缸导热性良好且外界环境温度不变,则气体发生等温变化,气体内能不变,故A 错误;由于气体发生等温变化,内能不变,缓慢取走铁砂,由平衡条件可知,气体压强减小,则体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律U W Q ∆=+可知,气体要从外界吸收热量,故B 错误;由于温度不变,分子平均动能不变,但单个分子的速率不一定不变,可能变大,也可能变小,则无法确定单个分子碰撞缸壁时的平均作用力大小的变化,故C 错误;由于气体发生等温变化,内能不变,缓慢取走铁砂,由平衡条件可知,气体压强减小,则体积增大,分子平均动能不变,则单位时间内对活塞的碰撞次数减少,故D 正确. 7.答案：D
解析：从状态A 到状态B ,气体体积和压强都增大,根据理想气体状态方程pV C T
=可知,温度一定升
高,A 错误;从状态C 到状态A ,压强不变,体积减小,根据理想气体状态方程pV C T
=可知,温度一定降低,分子的平均速率减小,但平均速率是统计规律,对于具体某一个分子并不适应,故不能说在状态A 时所有分子的速率都比在状态C 时的小,B 错误;从状态A 到状态B ,压强的平均值
0002322p p p p +==,气体对外界做功大小1003()2
B A p V V V W p =-=,
C 错误;从状态B 到状态C 为等容变化,气体对外界不做功,即20W =,从状态C 到状态A 为等压变化,体积减小,外界对气体做功300000(2)W p V V p V =-=,对于整个循环过程,内能不变,0U ∆=,根据热力学第一定律U W Q ∆=+得,1230Q W W W -++=,解得0012
Q p V =
,D 正确. 8.答案：AD 解析：行驶中汽车制动后滑行一段距离后停下,汽车克服阻力做功,机械能转化为内能;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰,流星克服阻力做功,机械能转化为内能、光能;降落伞在空中匀速下降,克服阻力做功,机械能转化为内能.
9.答案：AC
解析：由于气体体积膨胀,一定对外界做功,A 正确;由题图可知,P V 、的关系表达式为1344V p =-+,气体从状态a 到状态b 的过程中,根据理想气体状态方程
pV C T =(恒量),可得21313169()()44244V V V T C C
-
+--+==,可知状态a 变化到状态b 的过程,气体的温度一直升高,内能一直增加,B 错误,C 正确;整个过程中,气体一直对外做功,内能一直增加,根据热力学第一定律可知,气体一直从外界吸收热量,D 错误.
10.答案：ABD
解析：本题考查热力学第一定律.气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A 正确，C 错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因气缸绝热，故气体内能增大，BD 正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项E 错误.
11.答案：AC
解析：在吸盘被拉起的过程中,吸盘内封闭气体的体积增大,温度不变,由玻意耳定律可知吸盘内气体的压强减小,A 正确;在锁扣未扳下之前,吸盘内空气密度与外界空气密度相同,当锁扣扳下之后,由于吸盘内气体的质量不变,但体积增大,所以其密度减小,B 错误;一定质量的理想气体的内能仅与温度有关,在锁扣扳下的整个过程中气体的温度不变,所以气体的内能不变,C 正确;在锁扣扳下的过程中,由于气体的体积增大,所以气体对外界做功,但气体的内能又不发生变化,故由热力学第一定律U W Q ∆=+可知,此过程中气体要从外界吸收热量,D 错误。

12.答案：ABD
解析：连接OA OB
、得到两条等容线,由pV
C
T
=知
B A
V V
>,故A正确。

由于没有限制自状态A变化
到状态B的过程,所以可先减小气体的体积再增大气体的体积至B状态,故B正确。

也可使气体体积不断增大,所以可以只有气体对外做功,故C错误。

因为气体对外做功,而理想气体的温度升高,则内能增大,由U W Q
∆=+知,0
Q>,气体从外界吸热,故D正确。