高中物理 第4章 熱力學定律與能量守恒 4_1 熱力學第一定律 4_2 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷程學業(yè)分層測評 滬科版選修3-3

《高中物理 第4章 熱力學定律與能量守恒 4_1 熱力學第一定律 4_2 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷程學業(yè)分層測評 滬科版選修3-3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 熱力學定律與能量守恒 4_1 熱力學第一定律 4_2 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷程學業(yè)分層測評 滬科版選修3-3（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

4.1 熱力學第一定律 4.2 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷程 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．如圖413所示，為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高．關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是(　　) 圖413 A．這個裝置可測定熱功當量 B．做功增加了水的熱量 C．做功增加了水的內(nèi)能 D．功和熱量是完全等價的，無區(qū)別 E．在絕熱過程中，做功一定增加水的內(nèi)能 【解析】　將做功過程和吸熱過程在同等條件下比較，可測出熱功當量，故A正確；做功增加了水的內(nèi)能，熱量只是熱傳遞過程中內(nèi)能改變的量度，故B錯誤，C正確；做功和傳熱產(chǎn)生的效果相同，但功和熱量是不同的概念，D錯誤． 【答案】　ACE 2．下列所述現(xiàn)象中屬于利用熱傳導的方式來傳熱的是 (　　) A．冬天，用手去拿室外的鐵塊，手感到冷 B．夏天，開空調(diào)后一段時間整個房間內(nèi)溫度降低 C．在地面上曬小麥 D．冬天，用暖水袋暖手 E．用金屬柄的鐵勺子舀沸騰的熱水時燙手 【解析】　冬天，室外的鐵塊溫度低，手溫度高，用手拿鐵塊時，手上的熱量直接通過熱傳導的方式傳到鐵塊上．用暖水袋暖手，道理同上．開空調(diào)后整個房間內(nèi)溫度降低，是空氣通過對流的方式使熱空氣降溫．曬小麥是依靠太陽熱輻射來吸收熱量的，所以A、D、E正確． 【答案】　ADE 3．在熱力學第一定律的表達式ΔU＝W＋Q中，關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正確的是(　　) A．物體對外界做功時W為負 B．物體吸收熱量時，Q為正 C．內(nèi)能減少時，ΔU為正 D．內(nèi)能增加時，ΔU為正 E．W為正，Q為負時，ΔU一定為零 【解析】　根據(jù)公式ΔU＝W＋Q及W、Q、ΔU的符號法則得A、B、D正確． 【答案】　ABD 4．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說法中，正確的是(　　) 【導學號：35500041】 A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能 C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 E．跳高運動員跳起時，體內(nèi)的化學能轉(zhuǎn)化為機械能 【解析】　核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，生石灰放入水中使水溫升高，是化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 【答案】　ABE 5. 某物體溫度升高了，這說明(　　) A．該物體一定吸收了熱量 B．該物體可能放出了熱量 C．外界對物體可能做了功 D．物體可能吸收了熱量 E．外界對物體一定做了功 【解析】　由ΔU＝Q＋W來分析，物體溫度升高了，一定有物體的內(nèi)能增加，ΔU>0，要滿足ΔU>0可能有多種情況：①W>0，Q＝0；②W＝0，Q>0；③W>0，Q>0；④W>0，Q<0，W>|Q|；⑤W<0，Q>0，Q>|W|.由①否定選A；④與選項B一致，①③④與選項C一致；②③⑤與選項D一致，故選項B、C、D正確． 【答案】　BCD 6．景頗族祖先發(fā)明的點火器如圖414所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃，對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中 (　　) 圖414 A．氣體溫度升高，壓強不變 B．氣體溫度升高，壓強變大 C．氣體對外界做正功 D．外界對氣體做正功 E．氣體的內(nèi)能增加 【解析】　壓縮氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，體積變小，壓強增大，所以B、D、E正確． 【答案】　BDE 7．器壁導熱較好的汽缸放在恒溫環(huán)境中，如圖415所示．汽缸內(nèi)封閉著一定量的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計．當緩慢推動活塞(忽略摩擦)Q向左運動的過程中，有下列說法： 圖415 ①活塞對氣體做功，氣體的平均動能增加； ②活塞對氣體做功，氣體的平均動能不變； ③氣體的單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強增大； ④氣體的單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強不變； ⑤活塞對氣體做功，氣體的內(nèi)能不變． 其中不正確的是(　　) A．①③　　　　　 B．①④ C．②③ D．②④ E．③⑤ 【解析】　解決本題的關(guān)鍵是理解緩慢推動活塞Q的物理含義．推動活塞Q使活塞對氣體做功，本來氣體的溫度應(yīng)升高，但是由于緩慢推動活塞，所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到周圍環(huán)境中，由于環(huán)境溫度恒定，所以汽缸內(nèi)氣體的溫度不變，氣體的平均動能不變，忽略分子力時，氣體的內(nèi)能不變，①錯誤，②⑤正確．由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，所以單位面積上汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此，氣體的壓強增大，③正確，④錯誤． 【答案】　ABD 8．一定量的氣體內(nèi)能增加了3105 J， (1)若吸收了2105 J的熱量，則是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做了多少焦耳的功？ (2)若氣體對外界做了4105 J的功，則是氣體放熱還是從外界吸熱？放出或吸收的熱量是多少？ 【解析】　(1)由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W 得W＝ΔU－Q＝3105 J－2105 J＝1105 J 外界對氣體做功． (2)由ΔU＝Q＋W得Q＝ΔU－W＝3105 J－ (－4105 J)＝7105 J 氣體從外界吸熱． 【答案】　(1)外界對氣體做功　1105 J (2)氣體從外界吸熱　7105 J [能力提升] 9．如圖416所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞．今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減?。艉雎曰钊c容器壁間的摩擦，則被密封的氣體的下列說法不正確的是(　　) 【導學號：35500042】 圖416 A．溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少 B．溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少 C．溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加 D．溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加 E．分子的平均動能增加，分子對器壁單位面積碰撞的沖力增大 【解析】　由F對密閉的氣體做正功，容器及活塞絕熱，則系統(tǒng)與外界傳遞的熱量Q＝0，由功和內(nèi)能的關(guān)系知，理想氣體內(nèi)能增大，溫度升高，再根據(jù)＝C，V減小，p增大．選項A、B、D不正確． 【答案】　ABD 10．如圖417所示，A、B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)．當氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(　　) 圖417 A．體積必然變大 B．不可能經(jīng)過體積減小的過程 C．外界必然對氣體做正功 D．氣體必然從外界吸熱 E．氣體必然對外界做功 【解析】　本題是氣體狀態(tài)變化、圖像與熱力學第一定律結(jié)合的綜合分析題．連接OA、OB，得到兩條等容線，故有VB＞VA，所以A正確；由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B錯誤；因為氣體體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤，E正確；因為氣體對外界做功，而氣體的溫度又升高，內(nèi)能增大，由熱力學第一定律知氣體一定從外界吸熱，D正確． 【答案】　ADE 11．一定質(zhì)量的氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問： (1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做多少功？ 【解析】　(1)由熱力學第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J. (2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從2狀態(tài)回到1狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從1狀態(tài)到2狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化，則從2狀態(tài)到1狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J．即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根據(jù)熱力學第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界對氣體做功80 J. 【答案】　(1)增加了160 J　(2)外界對氣體做功80 J 12．如圖418所示是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉的空氣柱長度為22 cm，現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長度變?yōu)? cm，人對活塞做功100 J，大氣壓強為p0＝1105 Pa，不計活塞重力．問： 圖418 (1)若用足夠長的時間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強為多大？ (2)若以適當?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1 cm2) 【解析】　(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強為p，活塞的橫截面積為S，l0＝22 cm， l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS 緩慢壓縮氣體溫度不變，由玻意耳定律得： p0V0＝pV，解得：p＝1.1106 Pa. (2)大氣壓力對活塞做功：W1＝p0S(l0－l)＝2 J 人做功W2＝100 J，由熱力學第一定律得： ΔU＝W1＋W2＋Q，將Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J. 【答案】　(1)1.1106 Pa　(2)82 J