2018年物理同步优化指导选修3-3练习：第10章 第3节 热

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：AD
2．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：AB
3.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 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．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：A
4．一木块沿斜面向下滑，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：D
5．一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
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：B
6.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：CD
7．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：ADE
8.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/s2，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 J
9．一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 J
ΔU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。