高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 热力学第一定律课时训练

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第三章　第一节A组·基础达标1．关于热传递，下列说法中正确的是(　　)A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量【答案】B【解析】热传递的实质是物体间内能的转移，故A错误．热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B正确，C错误．物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错误．2．出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)(　　)A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小【答案】B【解析】质量一定的气体，由理想气体状态方程体积不变温度升高，则压强增大，内能增大，则A、C错误；体积不变气体不做功，内能增大则吸收热量，则B正确，D错误．3．(多选)下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的(　　)A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C．冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高【答案】BD【解析】A是电流做功改变内能的，不是热传递；B是汽水与人体间有温度差，汽水吸热造成的，它属于热传递；C是摩擦做功改变内能的，也不属于热传递；D是太阳给热水器传热，通过热传递的方法改变物体内能的，故B、D正确．4．如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前(　　)A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增大，压强变大【答案】D【解析】克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增大，温度升高．通过热传递，乙醚的内能增大，温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增大，压强变大，D正确．5．(多选)下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是(　　)A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为引力时，随着分子间的距离增大，分子力先增大后减小，分子势能增大D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大【答案】CD【解析】当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错误，C正确．当分子力表现为斥力时，分子间距离r<r0，随分子间距离的减小，分子力和分子势能都增大，D正确．6．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞．用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器后(　　)A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加【答案】C【解析】根据功是能量转化的量度，对外做了多少功，就意味着转化了多少能量．本实验中由于是厚壁容器，打开卡子后，气体迅速膨胀，这样的过程可以当作绝热过程，由此判断，转化的应是系统的内能，即气体对外做功，系统的内能减少，温度降低，C正确．7．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)(　　)A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少【答案】C【解析】抽掉隔板后，气体膨胀，体积增大，但由于右侧为真空，所以气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，故C正确．B组·能力提升8．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．用E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中，下列说法不正确的是(　　)A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小【答案】D【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对于甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小；所以选项D正确．9．如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac到达状态c；设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qa b和Qa c，则(　　)A．Tb>Tc，Qa b>Qa c B．Tb＝Tc，Qa b>Qa cC．Tb>Tc，Qa b<Qa c D．Tb＝Tc，Qa b<Qa c【答案】B【解析】因为pbVb＝pcVc，故Tb＝Tc，所以ac和ab两个过程的内能变化量相同；而ac过程是个等容过程，做功是零，故Qac＝ΔU，又因为ab过程是个等压过程，体积增大，故气体对外做功，故Qa b＝ΔU＋W，所以Qa b>Qa c，B正确．10．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　)A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小【答案】A【解析】本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑动的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．11．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　)　　　　　　　A　　　　　　　　　B　　　　　　　　　C　　　　　　　　D【答案】B【解析】当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能Ep减小．当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大．当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小．故B正确．12．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来，根据图像回答：(1)从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小，试说明理由．(2)图中分子势能为零的点选在什么位置，在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？解：(1)如果分子间距离约为10－10 m数量级，分子的作用力的合力为零，此距离为r0．当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大．如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大．从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大．所以说，在平衡位置处是分子势能最低点．(2)由题图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置．因为分子在平衡位置处是分子势能的最低点，据题图也可以看出：在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零．(3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，最低点的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能大于等于零．13．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3．已知水的汽化热为2 263.8 J/g．求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU．解：取1 g水为研究系统，1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸．(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10－6 J＝169.7 J．(2)气体吸热Q＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J．(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝2 263.8 J＋(－169.7) J＝2 094.1 J．