高中物理--热力学第一定律能量守恒定律练习

高中物理--热力学第一定律能量守恒定律练习

夯基达标

1.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的和

解析：水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r

0增大到约10r

，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:D

2.对于一定质量的气体加热，气体吸收了500 J的热量，它受热膨胀的过程中对外做功300 J，气体的内能将怎样改变（）

A.增加800 J

B.减少800 J

C.增加200 J

D.减少200 J

解析：由公式ΔU=W+Q可得出ΔU=-300 J+500 J=200 J.

答案:C

3.(江苏南京模拟)在温度均匀的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中（）

A.气泡内的气体对外界放出热量

B.气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变

C.气泡内的气体对外界做功，其内能减少

D.气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变

解析：气泡向上浮起的过程中体积膨胀，对外做功，由于温度不变，内能不变，一定从水中吸热.

答案:D

4.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始状态，

用W

1表示外界对气体做功，W

2

表示气体对外界做的功，Q

1

表示气体吸收的热量，

Q

2

表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（）

A.Q

1-Q

2

=W

2

-W

1

B.Q

1

=Q

2

C.W

1

=W

2

D.Q

1

＞Q

2

解析：气体状态回到原来的状态，则气体的内能不变，即ΔU=0，由热力学第一

定律可得ΔU=W+Q，所以ΔU=0，W=-Q，依题意可得Q

1-Q

2

=W

1

-W

2

，其他关系无法

确定.气体状态变化时，气体做功的情况非常复杂，例如气体膨胀后再压缩到原体积，做功的代数和不一定为零.

答案:A

5.运动员跳伞后，在某一段时间内以8 m/s2的加速度下降，在该过程中（）

A.重力势能只转化为动能

B.机械能转化为内能

C.机械能守恒

D.系统的总能量守恒

解析：物体加速度为8 m/s2,说明物体除受重力以外还受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，但总能量守恒.

答案:BD

6.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作如何变化（）

A.降低

B.升高

C.不变

D.无法确定解析：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷，把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，不会引起总能量的变化.但系统消耗电能增加了系统的总能量，冰箱正常工作，根据能的转化与守恒定律知，增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高，故选B.

答案:B

7.单摆在摆动过程中，其摆动幅度越来越小，这说明（）

A.能量正在逐渐消失

B.动能正在向势能转化

C.机械能是守恒的

D.总能量守恒，正在减少的机械能转化为内能

解析：单摆摆动过程中，克服空气阻力做功，机械能减少，内能增大，但总能量守恒.

答案:D

8.一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）物体的内能增加还是减少？变化量是多少？（2）分子的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）气体从外界吸收热量Q=4.2×105 J,气体对外界做功W=-6×105 J ，由热力学第一定律可得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，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了，分子间的距离增大了，分子做负功，气体分子势能增加了.（3）因为气体的内能减少了，同时气体分子势能增加了，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

9.已知暖水瓶中盛有0.5 kg 、25℃的水，一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水.假设每摇晃一次水的落差为15 cm ，每分钟摇晃30次，不计所有热量损失，那么，他大约需要多长时间才可以把水“摇开”？［c 水

=4.2×103

J/(kg·℃）,g=10 m/s 2］

解析：此问题中能量转化的方向是：上摇时学生消耗自身的能量通过对水做功转化为水的重力势能，下落时水的重力势能转化为动能再转化为水的内能.由于不计一切热量损失，根据水的重力势能减少量等于水的内能的增加量可求解. 设“摇开”水需时t 分钟，水升温ΔT，由ΔE p 减=ΔE 内增=Q 水吸 得30mg·Δht=cmΔT

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.010*******.4303⨯⨯⨯⨯=∆∆=h g T c t min=7.0×103 min 即他要“摇开”水大约需要7.0×103分钟，相当于5天的时间. 答案:5天

10.用钻头在铁块上钻孔时，注入20℃的水5 kg ，10 min 后水的温度上升到100℃，并有1 kg 的水变成水蒸气，如果钻头的功率为10 kW ，则在钻头做功的过程中，有百分之几的功用来改变水和水蒸气的内能？［已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),100℃的水的汽化热L=2.3×106 J/kg ］

解析：根据功率的定义，钻头做的功为W 总=Pt=104×600 J=6×106 J,水和水蒸气吸热，使其内能增加为ΔU=cmΔt+Lm=〔4.2×103×5×(100-20）+1×2.3×106〕 J=4×106 J.因此，用来改变水和水蒸气的内能的功占钻头做功的百分数为