物理选修33 热力学第一定律 能量守恒定律一课一练

这是一份物理选修33 热力学第一定律 能量守恒定律一课一练，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成．当稳压阀打开以后，燃气以气态从气罐里出来，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧．则以下说法中正确的是( )
A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少
C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程
D．燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用
解析： 燃气由液态变为气态的过程中体积膨胀，对外做功，故A选项正确，燃气在膨胀过程中克服分子间引力做功分子势能增大，故B选项错误，由熵增原理可知C选项A确，D选项错误．
答案： AC
2．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )
A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变
解析： a内气体向真空中扩散，体积膨胀，但不做功，A错误．由于是绝热器不从外界吸收热量，据热力学第一定律Δu＝W＋Q可知气体内能不变，B正确。a内气体为理想气体，理想气体内能只与温度有关，内能不变，气体的温度不变，由玻义耳定律知气体的压强减小，C错误D正确．
答案： BD
3．如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间光滑接触且不漏气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．关于气缸内气体，下列说法中正确的是( )
A．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少
B．所有分子的速率都增加
C．分子平均动能增大
D．对外做功，内能减少
答案： AC
4．一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2>T1，则该过程中( )
A．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热
C．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功解析： 理想气体没有分子势能，因此温度升高时，气体的内能增加，故A对；由于不能确定做功情况，因此气体有可能吸热，也有可能放热，应选A、B.
答案： AB
5.如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是( ) A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
解析： 从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故答案A错；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程．故答案B对；气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，答案C正确；气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故答案D对．
答案： BCD
6．如图所示的导热气缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，如果迅速向下压活塞时气体的温度会骤然升高(设为甲过程)．如果缓慢地向下压活塞时，里面的气体温度不变(设为乙过程)．已知甲、乙两个过程中气体初态和末态的体积相同，不考虑活塞与气缸的摩擦，则下列说法正确的是( )
A．甲过程中气体的内能增加，乙过程中气体的内能不变
B．两过程中外界对气体做的功一样多
C．乙过程中气体的压强不变，甲过程中气体的压强不断增大
D．乙过程的末态气体压强比甲过程的末态气体压强小
解析： 温度是理想气体分子平均动能的标志，由题意知甲过程中气体温度升高，乙过程中气体温度不变，所以A项正确．
外界对气体做功W＝eq \x\t(p)·ΔV，体积变化相同，但甲过程平均压强大于乙过程平均压强，B项错；乙过程为等温压缩过程，压强变大，C项错．
可以将两过程末态看做一个等容过程，甲过程末态温度较高，压强较大，D项正确．
答案： AD
7．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小
解析： 气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．
答案： A 8．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )
A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少
C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加
解析： 对理想气体绝热压缩时，外界对气体做功，由热力学第一定律得，气体的内能增加，温度升高，又因气体体积减小，分子密度增大，温度升高，分子平均动能增大，故气体的压强增大，C对．
答案： C
9．一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是( )
A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变
B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变
C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等
解析： 由a到b的过程是等温过程，所以内能不发生变化，气体体积减小，所以外界对气体做功，放出热量；由b到c的过程中，是等压变化，体积增大，温度升高，内能增加，而体积增大，所以气体对外界做功，应该吸收热量，虽然压强不变，但是气体分子热运动变得剧烈，碰撞次数改变．答案： AD
二、非选择题
10．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程________．(填选项前的编号)
①气体从外界吸收热量2.0×105 J ②气体向外界放出热量2.0×105 J ③气体从外界吸收热量2.0×104 J ④气体向外界放出热量6.0×104 J
解析：
答案： ②
11． (1)如图所示，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，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )
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
(2)如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填 “增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．
解析： (1)形状记忆合金进入水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，故A、B、C错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D对．
(2)加热后，气体温度升高，平均动能增大．
ΔU＝Q＋W＝Q－p0S0d＝Q－p0(V2－V1)
答案： (1)D (2)增大 Q－p0(V2－V1)
12．如图所示，一定质量理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J．求过程Ⅱ中气体是吸热还是放热，热量是多少？
解析： 气体由状态A经过程Ⅰ过程Ⅱ又回到状态A，初末状态内能不变，由热力学第一定律：
ΔU＝W＋Q，
可得：0＝420－300＋200＋Q，Q＝－320 J，
所以第二过程中气体放热320 J.
答案： 放热 320 J