高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册4.1 热力学第一定律精练

【基础】第1节热力学第一定律-4优选练习

一．填空题

1．如图所示，是探究实验“比较不同物质的吸热能力”的实验装置．左右两图中，除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外，其余都相同．完成该实验还需要         ，在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是          （选填：相同的．不同的）

2．热传递和         是改变物体内能的两种途径．若一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4×105J．外界对气体所做的功  Ｊ

3．改变内能的方法有        和         它们两种是等价的

4．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B．C和D后再回到状态A。 其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。 这就是著名的“卡诺循环”。

（1）该循环过程中，下列说法正确的是       。

A.过程中，外界对气体做功

B. 过程中，气体分子的平均动能增大

C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D. 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

（2）该循环过程中，内能减小的过程是       （选填“”．“”．“”或“”）。 若气体在过程中吸收63kJ 的热量，在过程中放出38kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为       kJ。

5．如图，活塞将一定质量的理想气体封闭于导热汽缸中，活塞可沿气缸内壁无摩擦滑动．通过加热使气体温度从T1升高到T2，此过程中气体吸热12J，气体膨胀对外做功8J，则气体的内能增加了        J；若将活塞固定，仍使气体温度从T1升高到T2，则气体吸收的热量为      J

6．某热机在工作中从高温热库吸收了8×106 kJ的热量，同时有2×106 kJ的热量排放给了低温热  库（冷凝器或大气），则在工作中该热机对外做了　　　　kJ的功，热机的效率　　　 ％．

7．在一间隔热很好的密闭房间中,把正在工作的电冰箱门打开,室内空气温度将__________(选填”升高”．”不变”或”降低”),其原因是_________________________.

8．蒸汽机．内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1．Q2．W三者之间满足的关系是________．热机的效率η＝不可能达到100%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．

9．某同学从冰箱冷冻室中取出经较长时间冷冻的空烧瓶后，迅速把一个气球紧密地套在瓶口上，并将烧瓶放进盛有热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．烧瓶和气球里的气体内能      （选填“增大”．“不变”或“减小”），外界对气体      （选填“做正功”．“做负功”或“不做功”）

10．为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了如图所示的实验：在2个相同的烧杯中分别装有质量．初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
（1）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质           ．
（2）分析下表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量          （大于/小于）沙子吸收的热量．
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，          （沙子/水）升高的温度更高．
（4）实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与（3）结论不符，你认为可能的原因是                   ，所以要用搅拌棒搅动沙子．

11．如图所示，气缸与活塞封闭了一定质量的理想气体．气缸和活塞间无摩擦，且均可与外界进行热交换．若外界环境的温度缓慢升高，则封闭气体的体积将  （增大．减小．不变），同时      （吸热．放热．既不吸热也不放热）

12．一辆汽车停在路边卸货的过程中，可假设车胎内气体温度不变，且车胎不漏气，不计分子势能，则胎内气体        （吸热/放热）．远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过      （做功/热传递）把机械能转变为内能．

13．空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J．试问：

(1)此压缩过程中，气体         (选填“吸收”或“放出”)的热量等于          J.

(2)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程从状态1变化到状态2，其中表示等压变化的是        (选填“A”．“B”或“C”)，该过程中气体的内能        (选填“增加”．“减少”或“不变”)．

14．做功与热传递对_______________是等效的,但从能的转化观点来看.它们的区别在于:做功是_______________________________;热传递则是_________________________.

15．能量守恒定律说能量不会        也不会           它只能从一种形式转化为另一种形式或一个物体转移到另一个物体，而能量的总量                       

16．如图所示，当一定质量的理想气体气体由状态a沿acb到达状态b，气体对外做功为126J．吸收热量为336J；当该气体由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对气体做功为84J，则该过程气体是      热（选填“吸”或“放”），传递的热量等于      J

17．一个汽缸里的气体膨胀时推动活塞做了310J的功，同时气体从外界吸收了420J的热量，则气体的内能       （填“增加”或“减小”）了        J

18．能源的利用过程,实质上是能量的_________过程.

参考答案与试题解析

1．【答案】温度计；相同的

【解析】根据Q=Cm△t，实验还需要温度计，用来测量食用油和水的温度．由于加热食用油和水时用的是相同的热源，在加热相同的时间内食用油和水吸热的热量是相同的

2．【答案】做功  ，1.4×105

【解析】

3．【答案】做功   热传递

【解析】做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们都可以改变物体的内能，
但热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程．
同时它们虽然是两种不同的改变物体内能的方法，但是它们取得的最终的效果是相同的，所以是等效的

4．【答案】(1)C    (2)    25

【解析】

5．【答案】4    4

【解析】由热力学第一定律公式△U=W+Q=12-8=4J，知气体的内能增加了4J；
若将活塞固定W=0，仍使气体温度从T1升高到T2，气体内能的增量相同，根据热力学第一定律知，气体吸收的热量全部用来增加内能，所以仍然是4J．

6．【答案】6×106，75

【解析】

7．【答案】升高,电动机工作时部分电能转化为热能

【解析】

8．【答案】Q1－Q2＝W　内　机械

【解析】本题考查热力学第一定律．由热力学第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝W.

9．【答案】增大．做负功

【解析】由于热水的温度较高，将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，逐渐膨胀起来对外做功

10．【答案】吸收的热量；大于；沙子；沙子导热性能不好

【解析】（1）实验采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量就多，因此实验中用加热时间表示水和沙子吸热的多少．
（2）因为质量相同的水和沙子，升高相同温度，水的比热容大于沙子的比热容，根据吸收热量的计算公式Q=cm△t知，水吸收的热量大于沙子吸收的热量；
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，水的比热容大于沙子的比热容，根据吸收热量的计算公式Q=cm△t可知，沙子的温度变化的大．
（4）由于沙子的导热性能不好，故在刚开始加热时，沙子局部温度可能低于水的温度，所以要不断用搅拌棒进行搅拌；

11．【答案】增大，吸热

【解析】当外界环境的温度缓慢升高时，气缸内理想气体压强不变．根据盖-吕萨克定律V/T＝c得知，温度升高，体积增大．
由题气缸内理想气体温度升高，内能增大，△U＞0，气体膨胀，气体对外界做功，W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q得
Q＞0，则气体吸热．

12．【答案】吸热，做功

【解析】汽车在卸货的过程中，压强减小，而气体温度不变，所以体积变大，气体对外做功，内能不变，需要吸收热量；“钻木取火”是通过做功的方法增加内能；

13．【答案】(1)放出　5×104　(2)C　增加

【解析】

14．【答案】改变物体的内能,能量的转化,能量的转移

【解析】

15．【答案】凭空产生；凭空消失；保持不变

【解析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律

16．【答案】放，294J

【解析】acb过程，W1=-126J，Q1=336J，由热力学第一定律得：△u=W1+Q1=210J，气体内能增加200J，当气体由状态b沿曲线ba返回状态a时，整个过程内能变化为0．则△U′=-210J，b到a过程中，W2=84J，由热力学第一定律得：△u′=W2+Q2=-210J，Q2=294J，故气体为放热，传递的热量为294J．

17．【答案】增加，110

【解析】气体吸收了420J的热量，故Q=420J；
对外做的功是310J，故W=-310J；
根据热力学第一定律，有：△U=Q+W=420J-310J=110J．即增加了110J

18．【答案】转化和传递

【解析】