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    高中物理选修3-3课时作业:第十章 第3节 练习
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    高中物理人教版 (新课标)选修33 热力学第一定律 能量守恒定律综合训练题

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    这是一份高中物理人教版 (新课标)选修33 热力学第一定律 能量守恒定律综合训练题,共6页。

    外界对系统做功,W____0;系统对外界做功,W____0.
    系统从外界吸热,Q____0;系统向外界放热,Q____0.
    系统内能增加,ΔU____0;系统内能减小,ΔU____0.
    2.能量既不会____________,也不会____________,它只能从一种形式________为另一种形式,或者从一个物体________到别的物体,在________或________的过程中,能量的总量保持不变.
    3.任何机器对外界做功都要消耗能量,能量转化和守恒定律的发现使人们进一步认识到:任何一部机器,只能使能量从____________转化为____________形式,而不能无中生有地________能量.因此,第一类永动机是____________制成的,因为它违背了____________.
    4.关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( )
    A.物体吸收热量,内能一定增大
    B.物体对外做功,内能一定减少
    C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变
    D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变
    5.一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
    6.“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
    【概念规律练】
    知识点一 热力学第一定律
    1.一定质量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少了1.2×105 J,则下列各式中正确的是( )
    A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 J
    B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J
    C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×104 J
    D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J
    2.下列关于物体内能的说法正确的是( )
    A.物体吸收热量,内能一定增加
    B.物体放出热量,内能一定减少
    C.当做功和热传递同时存在时,物体的内能可能不变
    D.物体对外做功,内能可能增加
    知识点二 能量守恒定律
    3.如图1所示,A、B是两个完全相同的铁球,A放在绝热板上,B用绝热绳悬挂,现只让它们吸收热量,当它们升高相同的温度时,它们所吸收的热量分别为QA、QB,则( )
    图1
    A.QA=QB B.QAC.QA>QB D.无法确定QA、QB的大小
    4.水能不产生污染物,是一种清洁能源,位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6 000 m3,而且一年四季流量稳定,瀑布落差50 m,若利用这一资源发电,设其效率为50%,估算发电机的输出功率.(g取10 m/s2)
    【方法技巧练】
    热力学第一定律的应用技巧
    5.一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105 Pa的状况下,体积从20 L膨胀到30 L,这一过程中气体从外界吸热4×103 J,则气体内能的变化为( )
    A.增加了5×103 J B.减少了5×103 J
    C.增加了3×103 J D.减少了3×103 J
    6.如
    图2
    图2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( )
    A.体积必然变大
    B.有可能经过体积减小的过程
    C.外界必然对气体做正功
    D.气体必然从外界吸热
    1.某系统的初状态具有内能1 J,在外界对它做0.5 J的功后,它放出0.2 J的热量,系统在这个过程中内能的增量是( )
    A.0.7 J B.0.3 J C.0.66 J D.-0.34 J
    2.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
    图3
    3.如图3所示,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时( )
    A.氢气的温度不变 B.氢气的压强减小
    C.氢气的体积增大 D.氧气的温度升高
    图4
    4.如图4,一绝热容器被隔板K隔开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
    5.一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过一系列变化后又回到开始的状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量.则在整个过程中一定有( )
    A.Q1-Q2=W2-W1 B.Q1-Q2=W1-W2
    C.W1=W2 D.Q1=Q2
    图5
    6.如图5所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的p—eq \f(1,V)图线,则在此过程中( )
    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
    图6
    7.如图6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,dc平行于纵坐标轴,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
    8.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
    9.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象所包含的相同物理过程是( )
    A.物体克服阻力做功
    B.物体的动能转化为其他形式的能量
    C.物体的势能转化为其他形式的能量
    D.物体的机械能转化为其他形式的能量
    图7
    10.如图7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,共同摆起一定高度,则下面有关能的转化的说法中正确的是( )
    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.子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能,另一部分转变成沙箱和子弹的机械能

    11.
    图8
    在图8所示的两端开口的“U”形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高.现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔEk;大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得
    ①W1=0 ②W2-W3=ΔEk
    ③W2-W3=Q=ΔU ④W3-Q=ΔU
    其中,正确的是( )
    A.①②③ B.①②④ C.②③ D.①③
    12.空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2×105 J的功,同时空气的内能增加了1.5×105 J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少?
    13.一定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,是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功?做了多少功?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,这一过程做功情况怎样?
    14.一铁球从高H处由静止落到地面上,回弹速率是落地速率的一半,设撞击所转化的内能全部使铁球温度升高,则铁球的温度升高多少?(设铁的比热容为c,各物理量取国际制单位)
    第3节 热力学第一定律 能量守恒定律
    课前预习练
    1.外界向它传递的热量 外界对它所做的功 ΔU=W+Q
    > < > < > <
    2.凭空产生 凭空消失 转化 转移 转化 转移
    3.一种形式 另一种 创造 不可能 能量守恒定律
    4.C
    5.BD
    6.B
    课堂探究练
    1.B
    点评 热力学第一定律的表达式为ΔU=W+Q,应用时要熟练掌握各物理量的符号法则.
    2.CD
    点评 本题易错之处是有些同学把吸热和内能混为一谈.不假思索就认为物体吸热内能增加,物体放热内能减少而错选A、B.而A和B中只谈到一种改变内能的方式,但并不能否认还可能存在着另一种改变内能的方式——做功.
    3.C
    点评 应用能量守恒定律解决问题时,首先应明确有哪几种能量参与转化或转移,哪些增、哪些减,然后利用守恒观点列出方程求解.
    4.1.5×109 W
    解析 水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能.
    每秒钟流下的水的质量为:m=ρV=1×103×6 000 kg=6×106 kg.
    每秒钟水减少的机械能为:E=mgh=6×106×10×50 J=3×109 J.
    设发电机的输出功率为P,则由能量守恒定律可得:Eη=Pt,
    解得P=3×109×50% W=1.5×109 W.
    点评 能量守恒定律是普遍适用的定律,在解决有关能量转化问题时,必须想到利用能量守恒定律.
    5.C
    方法总结 若气体等压变化,压强为p,体积变化为ΔV,则气体做功W=p·ΔV.
    6.ABD
    方法总结 (1)一定质量的理想气体的内能只由温度决定,与体积无关.
    (2)应注意W+Q=ΔU和eq \f(pV,T)=C及图象的巧妙结合,综合分析.
    课后巩固练
    1.B
    2.A
    3.BCD
    4.BD
    5.A
    6.C
    7.BCD
    8.D
    9.AD
    10.D
    11.B
    12.5×104 J
    解析 选择被压缩的空气为研究对象,根据的热力学第一定律有ΔU=W+Q
    由题意可知W=2×105 J,ΔU=1.5×105 J,代入上式得
    Q=ΔU-W=1.5×105 J-2×105 J=-5×104 J.
    负号表示空气向外释放热量,即空气向外界传递的热量为5×104 J.
    13.外界对气体做功,做功为1.6×105 J
    气体对外界做功,做功为1.0×105 J
    解析 由题意知Q=2.6×105 J,ΔU=4.2×105 J,根据ΔU=Q+W,代入可得W=1.6×105 J,W为正值,外界对气体做功,做功为1.6×105 J.
    同理由题意可知Q′=2.6×105 J,ΔU′=1.6×105 J,利用热力学第一定律得W′=-1.0×105 J,这说明气体对外界做功(气体体积变大),做功为1.0×105 J.
    14.eq \f(3gH,4c)
    解析 设落到地面时的速率为v,由v2=2gH得落地时
    v=eq \r(2gH)
    则铁球在与地面撞击时损失的动能ΔE=eq \f(1,2)mv2-eq \f(1,2)m(eq \f(v,2))2=eq \f(3,8)mv2=eq \f(3,8)m·2gH=eq \f(3,4)mgH
    由能量守恒定律得,损失的动能全部转化为铁球的内能则ΔU=ΔE=eq \f(3,4)mgH=Q
    由Q=cmΔt得Δt=eq \f(Q,cm)=eq \f(\f(3,4)mgH,cm)=eq \f(3gH,4c)
    即铁球温度升高eq \f(3gH,4c)

    题号
    1
    2
    3
    4
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    6
    7
    8
    9
    10
    11
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