2018學(xué)年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第一定律習(xí)題 教科版選修3-3.doc

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熱力學(xué)第一定律 一、選擇題 1．有一個(gè)小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大，小氣泡上升的過(guò)程中（ ）． A．由于氣泡克服重力做功，則它的內(nèi)能減少 B．由于重力和浮力的合力對(duì)氣泡做功，則它的內(nèi)能增加 C．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功，則它的內(nèi)能增加 D．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功，則它的內(nèi)能減少 2．在光滑水平面上有一木塊保持靜止，射來(lái)的子彈穿過(guò)木塊，下列說(shuō)法中正確的是（ ）． A．摩擦力做功使木塊內(nèi)能改變 B．子彈損失的機(jī)械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能 C．子彈損失的機(jī)械能，等于木塊動(dòng)能的增量和木塊、子彈內(nèi)能增量的總和 D．子彈與木塊總動(dòng)能守恒 3．一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機(jī)械能和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確的是（ ）． A．物體的機(jī)械能和內(nèi)能都不變 B．物體的機(jī)械能減小，內(nèi)能不變 C．物體的機(jī)械能增大，內(nèi)能增大 D．物體的機(jī)械能減小，內(nèi)能增大 4．暖瓶中盛有0.5 kg 25℃的水，一個(gè)學(xué)生想用上下?lián)u晃的方法使冷水變?yōu)殚_(kāi)水．設(shè)每搖晃一次水的落差為15 cm，每分鐘搖晃30次．不計(jì)所有熱散失，大約需多長(zhǎng)時(shí)間可以把水“搖開(kāi)”？[c水=4.2103 J／（kg℃），g取10 m／s2] 5．如圖所示，導(dǎo)熱的汽缸開(kāi)口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一個(gè)砂桶，砂桶裝滿沙子時(shí)，活塞恰好靜止。現(xiàn)將砂桶底部鉆一個(gè)小洞，讓細(xì)沙慢慢漏出，汽缸外部溫度恒定不變。則（ ）． A．缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加 B．缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能不變 C．缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 D．外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功 6．關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說(shuō)法中正確的有（ ）． A．熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 B．溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大 C．在熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等 D．熱量是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移量的量度 7．以下說(shuō)法正確的是（ ）． A．熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的變化 B．熱能是內(nèi)能的通俗且不甚確切的說(shuō)法 C．個(gè)別分子是沒(méi)有溫度可言的 D．熱量有可能從內(nèi)能少的物體傳到內(nèi)能多的物體 8．對(duì)于一定質(zhì)量的氣體（ ）． A．吸熱時(shí)其內(nèi)能可以不變 B．吸熱時(shí)其內(nèi)能一定不變 C．不吸熱也不放熱時(shí)其內(nèi)能可能減小 D．不吸熱也不放熱時(shí)其內(nèi)能一定不變 9．給鐵絲加熱，鐵絲溫度升高了，用錘子敲打鐵絲，鐵絲溫度也升高，這說(shuō)明（ ）． A．功和熱本質(zhì)上是相同的 B．功可以轉(zhuǎn)化為熱量 C．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的 D．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能的過(guò)程有本質(zhì)區(qū)別 10．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，在下列各過(guò)程中，可能發(fā)生的過(guò)程是（ ）． A．氣體膨脹對(duì)外做功，溫度升高 B．氣體吸熱，溫度降低 C．氣體放熱，壓強(qiáng)增大 D．氣體放熱，溫度不變 11．下列說(shuō)法正確的是（ ）． A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小 B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小 C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加 D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變 12．下列過(guò)程可能發(fā)生的是（ ）． A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加 B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少 C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少 D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加 13．一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比（ ）． A．氣體內(nèi)能一定增加 B．氣體內(nèi)能一定減小 C．氣體內(nèi)能一定不變 D．氣體內(nèi)能是增是減不能確定 二、填空題 14．遠(yuǎn)古時(shí)代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃．隨著人類(lèi)文明的進(jìn)步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法．“鉆木取火”是通過(guò)________方式改變物體的內(nèi)能，把________轉(zhuǎn)變成內(nèi)能． 15．如圖所示，兩個(gè)相通的容器A、B間裝有閥門(mén)S，A中充滿氣體，分子與分子之間存在著微弱的引力，B為真空。打開(kāi)閥門(mén)S后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，則氣體的內(nèi)能 （選填“變小”、“不變”或“變大”），氣體的分子勢(shì)能 （選填“減少”、“不變”或“增大”）。 三、解答題 16．某同學(xué)為測(cè)量地表植物吸收太陽(yáng)能的本領(lǐng)做了如下實(shí)驗(yàn)：用一面積為0.1 m2的面盆盛6 kg的水，經(jīng)太陽(yáng)垂直照射15 min，溫度升高5℃，若地表植物招收太陽(yáng)光的能力與水相等，試計(jì)算： （1）每平方米綠色植物每秒接收的太陽(yáng)能為多少？ （2）若綠色植物在光合作用中每吸收1 kJ的太陽(yáng)能可以放出0.05 L的氧氣，則每公頃綠地每秒百放出多少升的氧氣？（1公頃=104 m2） 17．一鐵球從高H處由靜止落到地面上，反彈速率是落地速率的一半，設(shè)撞擊所轉(zhuǎn)化的內(nèi)能全部用來(lái)令鐵球溫度升高，則鐵球升高多少？（設(shè)鐵球的比熱容為c，各物理量取國(guó)際制單位） 18．子彈以200 m／s的速度射入固定的木板，穿出時(shí)速度為100 m／s，若子彈損失的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并有50％被子彈吸收，求子彈的溫度升高多少？[已知子彈的比熱容為130 J／(kg℃)] 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】D 【解析】在小氣泡上升過(guò)程中，重力和浮力的合力對(duì)氣泡做的功，或者氣泡克服重力做的功，只能改變氣泡的機(jī)械能，而不能影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯(cuò)誤．在上升的過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對(duì)外界做功，使它的內(nèi)能減小，故D正確． 2．【答案】A、C 【解析】子彈損失的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 3．【答案】D 【解析】鐵塊沿斜面勻速下滑時(shí)，動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，所以鐵塊的機(jī)械能一定減?。F塊沿斜面能勻速滑下，這斜面一定是不光滑的，鐵塊下滑時(shí)克服摩擦力做功，鐵塊損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵塊和斜面的內(nèi)能，因此鐵塊的溫度會(huì)略有升高，內(nèi)能增大．此題情景就像冬天兩手相互搓會(huì)感到暖和一樣． 4．【答案】見(jiàn)解析 【解析】此問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化方向是：向上搖時(shí)學(xué)生自身的內(nèi)能通過(guò)對(duì)水做功轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能，水下降時(shí)其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．由于不計(jì)一切熱散失，水的重力勢(shì)能的減少量等于水的內(nèi)能的增加量． 設(shè)把水“搖開(kāi)”需t min，水升溫ΔT，由W=ΔU得： 30 mgΔht=cmΔT， ． 即把水“搖開(kāi)”大約需7103 min，約為5天． 遇到該類(lèi)問(wèn)題，一部分學(xué)生往往不知如何入手，但認(rèn)真理解題意，抓住問(wèn)題的關(guān)鍵，解決問(wèn)題也并不困難．另外，要特別注意運(yùn)用Q=cmΔt時(shí)，單位要用國(guó)際單位． 5．【答案】BD 【解析】設(shè)活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，大氣壓為p0，則以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得：汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由于m減小，則p增大，即氣體的壓強(qiáng)增大，氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功。由于汽缸是導(dǎo)熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，其內(nèi)能不變。故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。 6．【答案】D 【解析】物體的內(nèi)能由溫度、體積及物體的質(zhì)量決定，并不只由溫度決定，故選項(xiàng)A、B都不對(duì)．在熱傳遞過(guò)程中，熱量是由高溫物體傳給低溫物體，而內(nèi)能大的物體不一定溫度高，在熱傳遞過(guò)程中完全有可能內(nèi)能大的物體內(nèi)能繼續(xù)增大，內(nèi)能小的物體內(nèi)能繼續(xù)減小，故選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的．關(guān)于熱量的論述．選項(xiàng)D是正確的． 7．【答案】B、C、D 8．【答案】A、C 9．【答案】C 10．【答案】A、B、C、D 11．【答案】C 【解析】物體內(nèi)能的改變方式有兩種：做功和熱傳遞，只說(shuō)某一種方式我們無(wú)法判斷內(nèi)能是否變化，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體放出熱量又同時(shí)對(duì)外做功內(nèi)能一定減小，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體吸收熱量同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能增大、減小或不變，故C選項(xiàng)正確。 12．【答案】A、B、D 【解析】當(dāng)物體吸收的熱量多于對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當(dāng)物體吸收的熱量比對(duì)外做功的數(shù)值少時(shí)，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，則物體的內(nèi)能必增加．C錯(cuò)誤：當(dāng)物體放出的熱量比外界對(duì)物體做功的數(shù)值少時(shí)，物體的內(nèi)能增加，D正確． 13．【答案】D 【解析】氣體的內(nèi)能是由做功和熱傳遞共同決定的，現(xiàn)在吸收熱量和對(duì)外做功同時(shí)進(jìn)行，不知兩者具體的數(shù)量關(guān)系，無(wú)法判斷內(nèi)能的變化情況，故選D． 二、填空題 14．【答案】做功 機(jī)械能 15．【答案】不變、增大 【解析】打開(kāi)閥門(mén)，氣體膨脹，因?yàn)橛疫吺钦婵?，所以不?duì)外做功，絕熱過(guò)程，故由熱力學(xué)第一定律可得，氣體的內(nèi)能不變，溫度就不變；由于體積增大，即分子間的作用力將更小，所以氣體分子勢(shì)能增大． 三、解答題 16．【答案】見(jiàn)解析 【解析】（1）每平方米綠色植物每秒吸收的太陽(yáng)能為： ． （2）每公頃綠地每秒吸收的太陽(yáng)能為：Q=1.4103104 J=1.4104 kJ，放出的氧氣體積V=1.41040.05 L=700 L． 17．【答案】見(jiàn)解析 【解析】設(shè)落到地面時(shí)的速率為v，則v2=2gH，得落地時(shí)的速率，則鐵球在與地面撞擊時(shí)損失的動(dòng)能 。 由能量守恒定律得，損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為鐵球的內(nèi)能， 則 。 由 ΔU=Q，Q=mcΔt得。 18．【答案】見(jiàn)解析 【解析】子彈穿過(guò)木板的過(guò)程中損失的機(jī)械能 。 因全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并有50％被子彈吸收， 則有 Q=ΔE50%， 即 cmΔt=ΔE50%， 。