高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练
高中物理热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律检测题新人教版选修33(可编辑修改word版)
第十章热力学定律3 热力学第一定律能量守恒定律A 级抓基础1.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )A.降低B．升高C．不变D．无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加．答案：B2.如图所示是密闭的气缸，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( )A.温度升高，内能增加 600 JB.温度升高，内能减少 200 JC.温度降低，内能增加 600 JD.温度降低，内能减少 200 J解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU 为正表示内能增加了 600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项 A 正确．答案：A3.在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q 中关于ΔU、W、Q 各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A.外界对物体做功时W 为正，吸热时Q 为负，内能增加时ΔU 为正B.物体对外界做功时W 为负，吸热时Q 为正，内能增加时ΔU 为负C.物体对外界做功时W 为负，吸热时Q 为正，内能增加时ΔU 为正D.外界对物体做功时W 为负，吸热时Q 为负，内能增加时ΔU 为负解析：外界对物体做功时W 为正，反之为负；吸热时Q 为正，反之为负；内能增加时ΔU 为正，反之为负．故 C 正确．答案：C4．(多选)一定质量的理想气体，如果体积膨胀，同时吸收热量，下列关于该气体内能变化的说法中正确的是( )A．如果气体对外做的功大于吸收的热量，气体内能将减少B．如果气体对外做的功小于吸收的热量，气体内能将减少C．如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能将不变D．如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能可能改变解析：体积膨胀，则气体的压力一定对外做功．W<0，吸收热量Q>0，所以气体内能的变化要比较二者的大小关系，由W＋Q＝ΔU 可知 A、C 正确．答案：AC5.对于一个大气压下 100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是( )A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知 A 对．答案：A6.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小解析：本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项 B、D 均错．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W 取正号，ΔU＝0，所以Q 为负，即气体向外放热，故选项 A 错，C 对．正确选项为 C.答案：CB 级提能力7.重庆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，分子平均动能减小解析：温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D 项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B 项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C 项错．答案：B8．(多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是( )A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是分子平均动能的标志，A 错；松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，由于隔板导热，最终温度相同，系统与外界无热交换，最终温度等于初始温度，B 错，C、D 正确．答案：CD9.分别以p、V、T 表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0)．若分别经历如下两种变化过程：①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1＝T0)；②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热．在上述两种变化过程中，如果V1＝V2>V0，则( )A．p1>p2，T1>T2B．p1>p2，T1<T2C．p1<p2，T1<T2D．p1<p2，T1>T2解析：过程①是等温膨胀，遵守玻意耳定律，过程②是绝热膨胀，系统对外做功，内能减少，温度降低，遵循理想气体状态方程，故 A 正确．答案：A10. 某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( )A ．外界对气体做功，内能增大B ．外界对气体做功，温度计示数不变C ．气体体积减小，温度计示数减小D ．外界对气体做功，温度计示数增大解析：因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．答案：B11. 如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B .此过程中，气体压强 p ＝1.0×105 Pa ，吸收的热量 Q ＝7.0×102J ，求此过程中气体内能的增量．V A V B解析：等压变化，T A ＝TB ，对外做的功 W ＝p (V B －V A )．根据热力学第一定律ΔU ＝Q －W ， 解得ΔU ＝5.0×102 J.答案：ΔU ＝5.0×102 J12. 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 cm 3 变为 1 676 cm 3.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.解析：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＝mL＝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.答案：(1)169.7 J (2)2 263.8 J(3)2 094.1 J。
最新人教版高中物理选修3-3第十章《热力学第一定律 能量守恒定律》达标训练
更上一层楼基础·巩固1.下列说法正确的是（）A.液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的B.物体的温度越高，其分子的平均动能越大C.物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能D.只有传热才能改变物体的内能解析：悬浮在液体中的微粒之所以能够做无规则运动，是液体分子对固体小微粒的撞击不平衡而引起的，A正确.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，B正确.物体的内能是物体里所有分子动能和分子势能的总和，C错误.改变物体的内能的方式有两种：做功和热传递，所以D错误.答案：AB2.下列对能量的转化和守恒定律的认识，正确的是（）A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加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——永动机是不可制成的D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒.在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移.不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的.机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的.A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的.B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的.这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移.任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律.所以A、B、C正确.D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失.故D是错的.答案：ABC3.在一个大气压下，1 kg 100 ℃的水变为1 kg 100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是（）A.内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B.内能增加，吸收的热量等于内能的增加C.内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能解析：水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1 000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU=Q+W，则Q=ΔU-W，其中W为负值，故选项D正确.答案：D4.一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，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，则整个过程中一定有（）A.Q1 - Q2 =W2 - W1B.Q1 =Q2C.W2=W1D.Q1＞Q2解析：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状态，根据热力学第一定律可得A正确.5.下列说法正确的是（）A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量转化和守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律，违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的.A错.太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错.马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源于食物中储存的化学能，C 正确.所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走时，如果把这种表放在桌面上静置两天，它一定会停摆的，D错.答案：C6.试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量.（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止____________；（2）在阻尼振动中,单摆的振幅越来越小,最后停下来___________________；（3）你用力蹬自行车上一个斜坡___________________；（4）植物的光合作用___________________；（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰___________________；（6）用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处________________；解析：（1）发动机熄火之后,速度减小,即机械能减小,速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用,此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转化为内能.（2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，即单摆的机械能减小，单摆的振幅减小的原因是受到空气阻力的作用，此过程中将产生内能，显然，此过程是：机械能转化为内能. （3）你用力蹬自行车上斜坡时，感觉到疲劳，即消耗体能，你的化学能减小，此过程中你的高度升高，自行车将受到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能.所以，此过程是：化学能转化为机械能和内能.（4）植物的光合作用是：太阳能转化为化学能.（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰，此过程是：太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能.（6）此过程是：化学能转化为电能，然后电能转化为机械能.答案：（1）机械能转化为内能（2）机械能转化为内能（3）化学能转化为机械能和内能（4）太阳能转化为化学能（5）太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能（6）化学能转化为电能，然后电能转化为机械能7.如图10-3-7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.则下列有关能的转化的说法中正确的是（）图10-3-7A.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势能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解析：自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能克服阻力、摩擦力做功，增加了内能.答案：D8.如图10-3-8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（）图10-3-8A.氢气的温度不变B.氢气的压强减小C.氢气的体积增大D.氧气的温度升高解析：氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，所以氢气产生的压强大，活塞将向氧气一方移动.当拔掉销子后，由于氢气物质的量多，压强大，会推动活塞向O2一方移动，这时H2对外做功，又无热传递，由ΔU=W +Q可知，H2内能减少，温度降低，对O2而言，外界对它做功，体积减小，由ΔU=W +Q，无热传递的情况下，O2内能增加，温度升高.答案：BCD9.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体.若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（）A.将热量传给气体，其温度必升高B.压缩气体，其温度必升高C.压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变D.压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高解析：做功和热传递是改变物体内能的两种物理方式.据Q+W=ΔU可知，气体既被压缩又吸热，则内能增加，温度必升高.答案：D10.如图10-3-9所示，固定容器及可动活塞都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙.现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（）图10-3-9A.外力对乙做功；甲的内能不变B.外力对乙做功；乙的内能不变C.乙传递热量给甲；乙的内能增加D.乙的内能增加；甲的内能不变解析：活塞P 缓慢地向B 移动过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律知，内能增加，温度升高而大于甲的温度，热量由乙传递给甲，故选C.答案：C11.(2005全国高考)如图10-3-10所示，绝热隔板K 把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K 与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a 和b.气体分子之间相互作用势能可忽略，现通过电热丝对气体a 加热一段时间后，a 、b 各自达到新的平衡（ ）图10-3-10A.a 的体积增大了，压强变小了B.b 的温度升高了C.加热后a 的分子热运动比b 的分子热运动更激烈D.a 增加的内能大于b 增加的内能解析：a 气体吸收热量，体积增大，使隔板K 压缩b 气体，由热力学第一定律可知，b 气体内能增大，即温度升高，B 正确.对a 、b 两部分气体来说，加热前p 、V 、T 皆相等，加热后，p a =p b ，v a ＞v b ，由TpV =常数可知，T a ＞T b ,所以C 、D 正确. 答案：BCD12.(2006江苏高考)用隔板将一绝热容器隔成A 和B 两部分，A 中盛有一定质量的理想气体，B 为真空（如图10-3-11甲所示）.现把隔板抽去，A 中的气体自动充满整个容器（如图乙），这个过程称为气体的自由膨胀.下列说法正确的是（ ）图10-3-11A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后，气体的压强不变C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A 部分解析：抽去隔板后，气体做无规则热运动，故A 错.因容器绝热,故Q=0，又因气体自由膨胀,故W=0，由热力学第一定律ΔU= W +Q ，可知ΔU=0，则气体的温度不变，C 项正确.由TpV =C可知P 减小，故B 错.气体在足够长的时间内不会自动回到A 部分，而是做无规则热运动，故D 错.答案：C13.(2006北京高考)某体育馆内有一恒温游泳池，水温等于室温，现有一个气泡从水池底部缓缓上升.那么在上升过程中，泡内气体（可视为理想气体）（ ）A.分子间的平均距离增大B.分子平均动能减小C.不断吸热D.压强不断减小解析：气泡处在恒温的水池中，可认为温度不变，故平均动能不变，选项B 错.气泡从水池底部缓缓上升的过程中，其压强在不断减小，由气体压强的微观解释可知，体积必在增大，对外做功，而温度不变，对理想气体而言，其内能不变，由热力学第一定律知，气体必不断从外部环境中吸热，故选项A 、C 、D 正确.答案：ACD14.风沿水平方向以速度v 垂直吹向一直径为d 的风车叶轮上，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高h 的高度，效率为80%.则单位时间最多可提升的水的质量m=_______________________.解析：设在t 时间内吹在风车上的空气的质量为m 1=41πd 2vtρ 风的动能E k =21m 1v 2=81πd 2v 3tρ. 根据题意：81πd 2v 3tρ×50%×80%=mgh 则t m =ghv d 2032ρπ. 答案：gh v d 2032ρπ。
热力学第一定律练习题
第一章 热力学第一定律练习题一、判断题（说法对否）：1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。
2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。
3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。
其热的概念与热力学相同。
4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。
5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。
6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。
7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。
8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。
9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。
10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。
11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。
12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也不相同。
13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。
14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。
16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。
若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。
17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。
已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。
18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。
物理(人教版选修33)练习第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律(活页作业)
活页作业(十三)热力学第一定律能量守恒定律1．关于物体内能的改变，下列说法中正确的是()A．能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递B．物体吸收热量，它的内能一定增加C．物体放出热量，它的内能一定减少D．外界对物体做功，物体的内能不一定增加解析：当物体从外界吸收的热量与对外界做的功正好相等时，物体的内能不变；当物体对外做功时，如果同时吸收热量，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就可能增加．答案：AD2．下列关于能量转化的现象说法中，正确的是()A．用太阳灶烧水是太阳能转化为内能B．电灯发光是电能转化为内能C．核电站发电是电能转化为内能D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能解析：核电站是核能转化为电能，生石灰使水温升高是化学能转化为内能．答案：AB3.如图所示是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体．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，则缸内气体的()A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J解析：由热力学第一定律W＋Q＝ΔU得：ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600 J>0，故温度一定升高，A选项正确．答案：A4．一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是()A．不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大B．若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大C．若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变D．若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大解析：斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙，木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块机械能减小，由能量守恒定律它的内能将增大．故D 项正确．答案：D5．一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 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，及符号的规定知，W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，可解得Q＝－2×105 J，所以选B.答案：B6.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体．将一个半导体NTC热敏电阻R置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表A组成闭合回路，汽缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能．若发现电流表的读数增大时，以下判断正确的是()A．气体一定对外做功B．气体体积一定增大C．气体内能一定增大D．气体压强一定增大解析：电流表读数增大，说明热敏电阻温度升高，由于汽缸绝热，故气体温度升高，则内能一定增大，C项正确；气体压强也一定增大，D项正确．答案：CD7．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不段升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E ．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：理想气体的内能只由温度决定，由理想气体状态方程pV T＝C 可知，若气体的压强和体积都不变，温度T 也不变，所以内能也一定不变，A 、E 选项正确．若气体的内能不变，则温度T 不变，但气体的压强和体积可以改变，B 项错误．若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，C 项错误．由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，D 选项正确．答案：ADE8.如图所示，一个质量为20 kg 的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg ，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm ，现在在活塞上方加－15 kg 的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm.求在这一过程中气体的内能增加多少？(g 取10 m/s 2，不考虑活塞的大气压力及摩擦阻力)解析：由能的转化与守恒定律可知，内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少，ΔU ＝ΔE ＝(M ＋m )gh ＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2J ＝20 J.答案：20 J9．一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J 的热量，同时气体对外做了6×105J 的功，问：(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子的平均动能是增加还是减少？解析：(1)气体从外界吸热为Q ＝4.2×105 J气体对外做功W ＝－6×105 J由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ＝－6×105 J ＋4.2×105 J＝－1.8×105 JΔU 为负，说明气体的内能减少了．所以，气体内能减少了1.8×105 J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了．(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了．答案：(1)减少 1.8×105 J(2)增加(3)减少。
人教版高中物理选修三 第3章 第2-3节 热力学第一定律 能量守恒定律 基础练习(word版含答案)
人教版高中物理选修三第3章第2-3节热力学第一定律能量守恒定律基础一、单项选择题（共6小题；共24分）1. 下列说法正确的是A. 物体的动能增加其内能也一定增加B. 扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动C. 一定质量的气体膨胀对外做功气体内能一定增加D. 随着分子间的距离增大分子间的引力、斥力都减小2. 下列说法正确的是A. 物体放出热量，其内能一定减小B. 物体对外做功，其内能一定减小C. 物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D. 物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变3. 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。
开箱时，密闭于气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4. 如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c，设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac。
则A. T b>T c，Q ab>Q acB. T b>T c，Q ab<Q acC. T b=T c，Q ab>Q acD. T b=T c，Q ab<Q ac5. 在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是A. 外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负6. 一定质量的理想气体，在温度升高的过程中A. 气体的内能一定增加B. 外界一定对气体做功C. 气体一定从外界吸收热量D. 气体分子的平均动能一定不变二、双项选择题（共3小题；共12分）7. 一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现A. 先等压膨胀，再等容减小压强B. 先等压减小体积，再等容减小压强C. 先等容增大压强，再等压增大体积D. 先等容减小压强，再等压增大体积8. 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，线圈中产生感应电流。
人教版高中物理选修3-3练习：(十三)热力学第一定律能量守恒定律
课时追踪检测（十三）热力学第必定律能量守恒定律1.如下图是密闭的汽缸，外力推进活塞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 ()A．温度高升，内能增添600 JB．温度高升，内能减少200 JC．温度降低，内能增添600 JD．温度降低，内能减少200 J分析：选 A由W＋Q＝U 得U＝ 800 J＋ (－ 200 J)＝ 600 J，必定质量的理想气体的内能大小只与温度相关，U >0，故温度高升。
2．第一类永动机是不行能制成的，这是因为第一类永动机()A．不切合机械能守恒定律B．违反了能量守恒定律C．没法解决机械摩擦问题分析：选 B第一类永动机不行能制成，是因为它违反了能量守恒定律。
3．以下说法正确的选项是()A．物体放出热量，其内能必定减小B．物体对外做功，其内能必定减小C．物体汲取热量，同时对外做功，其内能可能增添D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变分析：选 C由热力学第必定律U＝ W＋ Q 可知，若物体放出热量，外界对物体做正功，则U 不必定为负值，即内能不必定减小，故 A 项错误；同理可剖析出， B 项和 D 项错误， C 项正确。
4． [多项选择 ](2016 全·国卷Ⅲ )对于气体的内能，以下说法正确的选项是()A．质量和温度都同样的气体，内能必定同样B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．必定量的某种理想气体的内能只与温度相关E．必定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能必定增添分析：选 CDE 气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都同样的气体，内能可能不一样， A 错误。
内能与物体的运动速度没关， B 错误。
气体被压缩时，同时对外传热，依据热力学第必定律知内能可能不变， C 正确。
必定量的某种理想气体的内能只与温度相关， D 正确。
依据理想气体状态方程，必定量的某种理想气体在压强不变的状况下，体积变大，则温度必定高升，内能必定增添， E 正确。
高中物理选择性必修三每日一练(第三章热力学定律)
3．D 【详解】A．a→b 过程气体体积增大，气体对外界做功，则W 0 等温变化，内能不变 U 0 由热力学第一定律 U W Q 可知 Q 0 所以气体吸收热量，故 A 错误；
B．c→d 过程中，等温压缩，内能不变，外界对气体做功，故 B 错误；
C．a→b
过程温度为
T1，c→d
过程温度为
T2，根据理想气体状态方程
每日一练
高中物理选择性必修三第三章热力学定律
第 1、2 节 热力学第一定律
一、单选题 1．关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是（ ）
A．系统的温度改变时，其内能必定改变 B．系统对外做功，其内能不一定改变；系统向外传递热量，其内能不一定改变 C．对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变 D．若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 2．根据热力学定律，下列说法正确的是（ ） A．气体被缓慢压缩时，内能可能不变 B．对能源的过渡消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” C．一定质量的理想气体，在压强减小、体积增大时，一定从外界吸收热量 D．一定质量的理想气体，在温度降低、体积增大时，一定从外界吸收热量 3．卡诺循环（Carnot cycle）是只有两个热源的简单循环。如图所示是卡诺循环的 P-V 图像，卡诺循环包 括四个过程：a→b 等温过程；b→c 绝热膨胀过程；c→d 等温过程； d→a 绝热压缩过程。整个过程中封闭 气体可视为理想气体，下列说法正确的是（ ） A．a→b 过程，气体放出热量 B．c→d 过程，气体对外界做功 C．a→b 过程温度为 T1，c→d 过程温度为 T2，则 T1＜ T2 D．b→c 过程气体对外做功为 W1，d→a 过程外界对气体做功为 W2，则 W1 =W2 二、多选题 4．关于温度和内能的理解，下列说法正确的是（ ） A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大 B．系统的内能是由系统的状态决定的 C．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能 D．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 5．关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A．由公式 U Q W 可知，热传递和对物体做功都可以改变物体的内能 B．1g100C 水的内能小于 1g100C 水蒸气的内能 C．对于质量和温度相同的氢气和氧气，它们的内能相同
最新人教版高中物理选修3-3第十章《热力学第一定律 能量守恒定律》教材习题点拨
教材习题点拨问题与练习1．由热力学第一定律知：ΔU ＝Q ＋W ＝－210J ＋900 J ＝690 J ．2．(1)把活塞和气缸固定，使空气升温，属于等容升温过程，W ＝0，空气内能的变化等于吸收的热量Q 1，即ΔU ＝Q 1．如果让活塞可以自由滑动，气缸内空气做等压升温变化，气体体积增加，气体对外界做功，W ＜0，由热力学第一定律知ΔU ＝Q 2＋W ．由于空气升高相同的温度，两种情况中内能增量相同，则Q 2＝ΔU －W ＞Q 1．(2)气体在等压升温过程中体积膨胀，对外界做功，而在等容升温过程中不需对外界做功，由Q 1＞Q 2及Q ＝cm Δt 可判定升高相同的温度，吸收热量多的比热容大．3．设阳光直射时地面上每平方米每分钟接收的太阳能量为P ，P ·S ·t ＝cm Δtm i n /J 102.4min /J 203.016.0102.443⨯=⨯⨯⨯⨯=∆=St t cm P ． 4．按一层楼3m 计算20层的高度：h ＝20×3m ＝60m ．设单位时间内落下的水的质量为m ，并将所有机械能转化为内能被水全部吸收，则有ΔE ＝Q ，即cm Δt ＝mgh ，C 143.0C 102.460103︒=︒⨯⨯==∆c gh t ． 5．Q ＝cm Δt ＝4．2×103×400×(37．0－33．5)×24J ＝1．41×108 J ．6．参考答案：在课文的表达式ΔU ＝W ＋Q 中，W 表示外界对物体所做的功．物体对外界所做的功与外界对物体所做的功，大小相等、符号相反．所以，用W 表示物体对外界所做的功时，热力学第一定律应写成ΔU ＝－W ＋Q ，即Q ＝ΔU ＋W ．上述表达式的物理意义是：物体从外界吸收的热量Q ，等于物体内能的增加ΔU 加上物体对外界所做的功W ．。
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高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、计算题（共15题）1、一定量的气体从外界吸收了4.7×105J的热量，同时气体对外做功2.5×105J,则气体的内能增加了___________J.2、如图所示为气体实验装置，开始时玻璃管内封闭的空气柱长度为3cm，此时气压表显示容器内气体的压强p=1.0×105Pa，现在将活塞缓慢向下推动，直到封闭空气柱的长度变为12cm。
试求：（1）这一过程中气体分子的平均动能如何变化？（2）最终气压表的示数是多少？（3）若在另一次快速压缩气体的过程中，气体内能增加1.5J，气体放出的热量为1.4J，那么活塞对气体做功是多少？3、一定质量的气体，从外界吸收了500J的热量，同时对外做了100J的功，问：物体的内能是增加还是减少？变化了多少？4、如图所示p―V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J.求：（1）ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？5、在一个恒定大气压P=1.0×105 Pa下，水沸腾时，1g的水由液态变成同温度的气态，其体积由1cm3变为1701cm3，此过程中气体吸收的热量为2264J。
求：⑴气体对外做的功W；⑵气体的内能变化量ΔU。
6、一定量的气体从外界吸收了2.6×J的热量，内能增加了4.2×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×J不变，但是内能只增加了1.6×J，这一过程做功情况怎样？7、一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
8、内壁光滑的导热良好的气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105Pa、体积为2.0×10－3m3的理想气体，现在活塞上缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半。
（1）求气缸内气体的压强；（2）若封闭气体的内能仅与温度有关，在上述过程中外界对气体做功145J，封闭气体吸收还是放出热量？热量是多少？9、如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为3cm，此时气压表显示容器内压强为p1=1.0×105Pa，现在将活塞缓慢向下推动，直到封闭空气柱长度变为2 cm．g=10m/s2．问：(1)最终气压表的示数是多少?(2)若快速压缩气体过程中，气体内能增加1.5 J，气体放出的热量为1.4J，那么活塞对气体做功是多少?10、一定质量的某种理想气体的体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A 时压强p0=1.0×105Pa、体积V0=800cm3，线段AB与V轴平行, BC延长线过坐标原点O。
①求该气体状态B时的压强。
②已知该气体从状态B变化到状态C过程中，向外界放热60J，求该过程中气体内能的变化量。
11、如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d 后再次平衡，求：(1)外界空气的温度是多少？(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？12、一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强pA =p，温度TA=T，线段AB与V轴平行，BC的延长线过原点。
求：（i）气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为10J，该过程中气体吸收的热量为多少；（ii）气体在状态C时的压强pC 和温度TC。
13、如图所示的p-V图象中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280 J，吸收热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200 J。
则：(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？14、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V 图象如图所示。
已知该气体在状态A时的温度为27℃。
则：(1)该气体在状态B．C时的温度分别为多少℃？(2)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？15、如图所示装置为火灾报警器的部分原理图：试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上为20cm，水银上表升，使电路导通，蜂鸣器发出响声。
在27℃时，下端封闭的空气柱长度L1面与导线端点的距离L为l0cm，管内水银柱的长度h为8cm，大气压强Po=75cmHg，则2（1）当温度达到多少报警器会报警?（2）如果再往玻璃管内注入H=8cm高的水银柱，该装置可在多少温度时报警?============参考答案============一、计算题1、 2.2×105J2、（1）缓慢压缩，气体温度不变，所以气体分子的平均动能不变（2）设压缩后气体压强为p，由玻意耳定律：解得：p=1.5×105Pa（3）由热力学第一定律：解得：W=2.9J3、气体从外界吸：Q＝500J，外界对气体做功：W＝－100J，由热力学第一定律得△U＝W+Q＝500J－100J＝400J△U为正，说明气体内能增加了400J4、（1）ACB过程内能增加ACB过程中 W1=280J，Q1=410J由热力学第一定律UB ―UA=W1+Q1=130J气体内能的变化量为130J（2）BDA过程中气体放热因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量U A －UB=－130J由题知 W2=200J由热力学第一定律 UA －UB=W2+Q2Q2=－330J放出热量330J5、⑴气体在等压下的功：W =PΔV = p(V2 -V1)=1.0×105×（1701-1）×10-6J =170J (4分)⑵由热力学第一定律ΔU =W + Q = -170J +2264 J =2094J (4分)6、解：由题意知Q＝2.6×J，ΔU＝4.2×J，根据ΔU＝Q＋W，代入可得W＝1.6×J，W为正值，外界对气体做功，做功为1.6×J.同理由题意可知Q′＝2.6×J，ΔU′＝1.6×J，利用热力学第一定律得W′＝－1.0×J，这说明气体对外界做功(气体体积变大)，做功为1.0×J.7、【解析】【详解】根据图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。
根据图像可知状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为状态B到状态C为等容变化，气体不做功；故A经B到C过程中气体吸收的热量为8、解：（1）封闭气体做等温变化，由玻意耳定律P1V1= P2V2得气体的压强（2）由、△U + W + Q气体等温变化，△U = 0Q =－W=－145J封闭气体放出热量，热量为145J9、解：(1)缓慢压缩，气体温度不变．设压缩后气体压强为p，由玻意耳定律：解得：(2)由热力学第一定律：W= -Q=1.5-(-1.4)=2.9J10、① 根据玻意耳定律有p A V A=p B V B解得p B=5×104 Pa （2分）②状态B 至状态C 过程是等压压缩过程，外界对气体做功W=p B △V =40J （2分） 根据热力学第一定律 有 △U=W+Q = 40J+(-60J) = -20J ，即内能减小20J （2分）11、 【答案】(1)T0 (2)Q －(mg ＋p0S)d【考点】热学【解析】 (1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖·吕萨克定律有＝2分 得外界温度T ＝T0＝T0(2)活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W ＝－(mg ＋p0S)d 2分 根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能ΔE＝Q ＋W ＝Q －(mg ＋p0S)d12、 （i ）10J （ii ）；（i ）A 状态至B 状态过程是等温变化，气体内能不变，即△U=0 气体对外界做功：W=-10J （1分）根据热力学第一定律有：△U=W+Q （2分） 解得：Q=-W=10J （1分）（ii ）由B 到C 做等压变化，根据盖吕萨克定律得：（1分）解得：T C ＝T 0 （2分）A 到C 做等容变化，根据查理定律得：（1分）解得：（2分）13、 (1)增加130 J (2)放热330 J 【解析】(1)ACB过程中W 1=-280 J，Q1=410 J，由热力学第一定律得U B -UA=W1+Q1=130 J，故ACB过程中气体的内能增加了130 J。
(2)因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，BDA过程中气体内能的变化量U A -UB=-130 J，由题意知W2=200 J，由热力学第一定律得U A -UB=W2+Q2，代入数据解得Q2=-330 J，即BDA过程中气体放出热量330 J。
14、①对于理想气体：A→B∴（2分）B→C∴（2分）A→C的过程中是吸热．吸收的热量（2分）15、（1）（4分）（2）（4分）【解析】（1）以被封闭气体为研究对象，依据题意，设试管截面积为S 状态1：1分状态2：1分由于气体作等压变化。
根据盖吕萨克定律可知：1分可得 1分（2）设报警温度为T3状态3：2分由理想气态方程可知： 1分可得： 1分。