人教版 (新课标)选修33 热力学第一定律 能量守恒定律学案

训练3　热力学第一定律　能量守恒定律

 [概念规律题组]

1．“第一类永动机”不可能制成，是因为         (　　)

 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．找不到合适的材料和合理的设计方案

2．如图1是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的                                                                                                                                                                        (　　)

图1

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

3．某气体温度升高了(体积不变)，可能的原因是        (　　)

A．气体一定吸收了热量       B．气体可能放出了热量

C．外界对气体可能做了功      D．气体可能吸收了热量

4．外界压缩气体做功20 J，下列说法中正确的是        (　　)

A．气体内能一定增加20 J

B．气体内能增加必定小于20 J

C．气体内能增加可能小于20 J

D．气体内能不变

5．如图2，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分．已知a内有一定质量的稀薄气体，b内为真空．抽离隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中              (　　)

图2 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

6．一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

(　　)

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

[方法技巧题组]

7．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是     (　　)

A．机械能守恒

B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化

D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒

8．下列对能量守恒定律的认识不正确的是         (　　)

A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量的增加

B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加

C．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

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了

9．如图3所示为冲击摆实验装置，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，则下面有关能量的转化的说法中正确的是                                                                                                  (　　)

图3

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热能

C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能

D．子弹动能的一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机

械能

10．如图4所示，是一定质量的理想气体从状态A经B至C的p－图线，则在此过程中

(　　)

图4

A．气体的内能改变

B．气体的体积增大

C．气体向外界放热

D．气体对外界做功11．如图5所示，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                                                                                                                                                                                                    (　　)

图5

A．体积必然变大

B．有可能经过体积减小的过程

C．外界必然对气体做功

D．气体必然从外界吸热

12. 风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮，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升h的高度，效率为80%，则单位时间最多可提升水的质量m＝________.

[创新应用题组]

13．一定质量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J．问：

(1)是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？

(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能只增加了1.6×105 J，计算结果W＝－1.0×105 J，是负值，怎样解释这个结果？

(3)在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，W、Q和ΔU为正值或负值各代表什么物理意义？

答案

1．B　2.A  3．A　4．C  5．BD　6．BD　7．D　8．D　9．D　10．C　11．ABD　

12.

13．见解析

解析　(1)根据ΔU＝W＋Q得W＝ΔU－Q，将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入式中得：W＝1.6×105 J>0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功．

(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能增加了1.6×105 J，即ΔU＝1.6×105 J，则W＝－1.0×105 J，说明气体对外界做了1.0×105 J的功．

(3)在公式ΔU＝W＋Q中，ΔU>0，物体内能增加；ΔU<0，物体内能减少．Q>0，物体吸热；Q<0，物体放热．W>0，外界对物体做功；W<0，物体对外界做功．