高中物理-热力学第一定律能量守恒定律练习题
物理3-3_10.3_热力学第一定律_能量守恒定律
练习4.下列说法正确的是
（
D
）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 B．机械能完全转化成内能是不可能的 C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
三、热力学第一定律与气体实验定律的结合
【例5】
如图1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着
图1
一定质量的理想气体．轻质活塞可无摩擦地上下
［总结］ 能量可以由一种形式转化为另一种 形式，也可以从一个物体转移到另一个 物体.
二.能量守恒定律
内容：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 它只能从一种形式转化为另一种形式，或者 从一个物体转移到别的物体，在转化或转移 的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律 。
3. 几点说明
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应 着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热 运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
一个热力学系统的内能增量等于 外界向它传递的热量与外界对它所做的 功的和 2.表达式：△U=W+Q
研究功、热量跟内能变化之间的定量关系
一、热力学第一定律
符号 W Q ΔU
体积
＋
减小
，外
界对热力学系统
热力学系统
吸收 热量
内能增加
做功
体积 －
增大
，热
力学系统对外界 做功
热力学系统
放出 热量
内能减少
3.思考与讨论符号的意义？源自⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机 械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。 (3).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒 定律的具体体现。 (4).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
高中物理《热力学定律》练习题(附答案解析)
高中物理《热力学定律》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．关于物体内能的变化，下列说法中正确的是（ ）A ．物体吸收了热量，它的内能可以减小B ．物体的机械能变化时，它的内能也一定随着变化C ．外界对物体做功，它的内能一定增加D ．物体既吸收热量，又对外界做功，它的内能一定不变2．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4810J ⨯的功，气体的内能减少了51.210J ⨯，则下列各式中正确的是（ ）A ．454810J 1.210J 410J W U Q =⨯∆=⨯=⨯，，B ． 455810J 1.210J 210J W U Q =⨯∆=-⨯=-⨯，，C ． 454810J 1.210J 210J W U Q =-⨯∆=⨯=⨯，，D ． 454810J 1.210J 410J W U Q =-⨯∆=-⨯=-⨯，，3．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（ ）A ．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B ．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C ．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D ．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的4．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（ ）A ．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体B ．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故C ．木船浮在水面上是由于表面张力D ．外界对物体做功，物体的内能一定增加5．下列说法正确的是（ ）A ．α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波B ．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和不守恒C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先增大后减小D．只要对物体进行不断的冷却，就可以把物体的温度降为绝对零度6．关于能源，下列说法正确的是（）A．根据能量守恒定律，我们不需要节约能源B．化石能源、水能和风能都是不可再生的能源C．华龙一号（核电技术电站）工作时，它能把核能转化为电能D．能量的转化、转移没有方向性7．关于热现象，下列说法正确的是（）A．固体很难被压缩，是因为分子间存在斥力B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．气体吸热，其内能一定增加D．0°C水结成冰的过程中，其分子势能增加8．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．压强减小，分子热运动的平均动能增大C．吸收热量，内能增大D．对外做功，分子热运动的平均动能减小二、多选题9．下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）A．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的B．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性C．从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展D．没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能10．一定质量的理想气体，其状态变化过程的p-V图像如图所示。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律是标量式，应用时功、内能、热量的单位应统一为国际单位焦耳．2．三种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加；(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加；(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．例1关于气体的内能，下列说法正确的是()A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同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．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案CDE解析质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据pVT＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确．练习题1．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变B．保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变C．若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变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．当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小答案CD解析 一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系，温度变化则其内能一定变化，B 项错；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度一定改变，故内能变化，A 项错误；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程pV T＝C 可知，则其压强可以不变，C 项正确；由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，气体温度每升高1 K 所吸收的热量Q 与做功W 有关，即与气体经历的过程有关，D 选项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变，E 项错．故C 、D 正确．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，其内能可能不变答案 C解析 由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．若物体放热Q ＜0，但做功W 未知，所以内能不一定减小，A 选项错误；物体对外做功W ＜0，但Q 未知，所以内能不一定减小，B 选项错误；物体吸收热量Q ＞0，同时对外做功W ＜0，W ＋Q 可正、可负、还可为0，所以内能可能增加，故C 选项正确；物体放出热量Q ＜0，同时对外做功W ＜0，所以ΔU ＜0，即内能一定减小，D 选项错误．。
能量守恒定律的应用练习题
能量守恒定律的应用练习题1. 问题描述：一辆质量为m的汽车以速度v1行驶在平坦的道路上，突然遇到一段上坡路段，汽车沿坡道行驶到高度h时速度变为v2。
忽略摩擦和空气阻力等阻力，求汽车在坡道上的平均力。
解答：根据能量守恒定律，汽车在平坦道路上的总机械能等于汽车在坡道上的总机械能，即1/2 * m * v1^2 = mgh + 1/2 * m * v2^2其中，g表示重力加速度，h表示上坡路段的高度。
化简上式可以得到：v1^2 = 2gh + v2^2可以看出，汽车在平坦道路上的速度v1与汽车经过上坡路段后的速度v2、高度h和重力加速度g都有关系。
2. 问题描述：在一个自由下落的物体系统中，有两个物体A和B，物体A的质量为m1，在高度h1处释放，物体B的质量为m2，在高度h2处释放。
物体A和B是否会在某一时刻相撞？如果会相撞，在何处相撞？解答：由于物体A和B均处于自由下落状态，所以它们在任意时刻的速度可以表示为：v1 = sqrt(2gh1)v2 = sqrt(2gh2)其中，g表示重力加速度。
两个物体相撞的条件是它们的坐标相等，即：h1 + v1t - 1/2gt^2 = h2 + v2t - 1/2gt^2化简可得：h1 + v1t = h2 + v2t代入v1和v2的表达式，得：h1 + sqrt(2gh1) * t = h2 + sqrt(2gh2) * t解这个方程可以得到t的值，然后再代入其中一个速度表达式，可以求出相撞时的高度。
3. 问题描述：有一个质量为m的小物块A静止放在水平面上，另一个质量为M 的物块B以速度v斜向上撞击A。
撞击后，B的速度变为v'，A和B 分离开的速度为v_A和v_B。
求A和B分离开的速度和方向。
解答：根据能量守恒定律：1/2 * m * v^2 + 1/2 * M * v^2 = 1/2 * m * v_A^2 + 1/2 * M * v_B^2化简得：v^2 = v_A^2 + v_B^2然后根据动量守恒定律：m * v = m * v_A + M * v_B利用以上两个方程可以解得A和B分离开的速度v_A和v_B。
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析1.一个晴朗的天气，小明觉得湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画（如图所示）。
但旁边的同学认为他的画有不符合物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识正确画出草图，并指出这样画的物理依据。
①（2分）请在答题纸上画上你认为正确的草图②（3分）依据③（2分）如果认为小气泡在水中缓慢上升，则小气泡中的气体对外做的功（填“大于”、“等于或“小于”）气体吸收的热量。
【答案】①如图所示②因上层水温较高和压强较小，故小气泡在上升过程中气泡内压强减小，温度升高，体积增大。
③“小于”【解析】①、②晴朗天气，上层水温较高，压强较小，故小气泡在上升过程中气泡内压强减小，温度升高，体积增大，所以正确的草图如图③由题意知，气泡在上升过程中，温度升高△U>0，体积增大W＜0，吸收热量Q>0，根据热力学第一定律△U=W+Q，可知气体对外做的功小于气体吸收的热量。
【考点】本题考查热力学定律2.某一密闭容器中密封着一定质量的某种气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．下列说法中正确的是 ()．A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加D．若气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变【答案】B【解析】在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以选项A错误；气体膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增大，选项B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，选项C错误；气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，选项D错误．3.一质点竖直向上运动，运动过程中质点的机械能与高度的关系的图象如图所示，其中0～h1过程的图线为水平线，h1～h2过程的图线为倾斜直线．根据该图象，下列判断正确的是A．质点在0～h1过程中除重力外不受其他力的作用B．质点在0～h1过程中动能始终不变C．质点在h1～h2过程中合外力与速度的方向一定相反D．质点在h1～h2过程不可能做匀速直线运动【答案】CD【解析】质点在0～h1过程中，械能E随上升高度h不变，也就是机械能守恒，物体可能不受外力，也可能受外力，但外力做功为零，A错误；质点在0～h1过程中机械能不变，重力势能增加，所以动能减小， B错误；质点在h1～h2过程中械能E随上升高度h均匀减小，所以物体动能减小，即物体做减速运动，所以合外力与速度的方向一定相反， CD正确。
高考物理一轮总复习课时规范练54 热力学定律与能量守恒定律
课时规范练54 热力学定律与能量守恒定律《课时规范练》P463一、基础对点练1.(热力学定律)(多选)关于热力学规律,下列说法正确的是( )A.热力学第一定律和热力学第二定律从不同角度阐述了能量守恒定律B.从微观意义上讲,在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小C.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律D.一定质量的理想气体放出热量,则分子的平均动能不一定减少E.一定质量的理想气体等温压缩,外界对气体做正功,内能一定增加,而热力学第二定律则是反映自然过程的方向性的定律,故A错误;根据熵增加原理,从微观意义上讲,在任何自然过程中,一个独立系统的总熵不会减小,故B正确;从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律,故C正确;热力学第一定律ΔU=W+Q,其中W是外界对热力学系统做的功,Q是外界向热力学系统传递的热量,一定质量的理想气体放出热量的同时,如果外界对气体做了功,气体的内能不一定减少,所以分子的平均动能不一定减少,故D正确;理想气体的内能只与温度有关,所以一定质量的理想气体等温压缩,内能不变,故E错误。
2.(热力学第一定律与气体图象的综合)(多选)一定量的理想气体发生状态变化,其压强p随热力学温度T的变化如图所示,气体经历了A→B→C→D→A的循环过程,下列说法正确的是( )A.A→B过程中气体对外做功B.B→C过程中气体体积不变C.C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的多D.D→A过程中气体放出热量E.A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的多过程压强不变,温度升高,体积变大,则气体对外做功,选项A正确;B→C过程压强减小,温度升高,则气体体积变大,选项B错误;因C、D 两状态的压强相等,C状态温度较高,则C状态体积较大,故C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的少,选项C错误;D→A过程中温度不变,内能不变,压强变大,则体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量,选项D正确;因A状态压强大于C状态压强,A状态温度低于C状态温度,A状态分子平均速率小于C状态分子平均速率,A状态体积小于C状态体积,A状态分子数密度大于C状态分子数密度,则A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的多,选项E正确。
热力学第一定律 能量守恒定律(原创)
总结1
通过前边的学习我们知道： 1.做功改变物体内能的过程是内能和其他形
式的能的转化过程， 2.热传递改变物体内能的过程是内能从一个
物体转移到另一个物体的过程。
［总结］ 能量可以由一种形式转化 为另一种形式，也可以从一个物体转 移到另一个物体.
总结2
热力学第一定律（Δu=W+Q）表示：
做功和热传递提供给一个物体多少 能量，物体的能量就增加多少（Δu）， 能量在转化或转移中守恒.
第一类永动不可能制成的原因 ：
根据能量守恒定律，任何一部机 器，只能使能量从一种形式转化为 另一种形式，而不能无中生有地制 造能量，因此第一类永动机是不可 能制成的.
问：②①如是果气气体体对吸外收界的做热了量功仍，为还2.是6×外1界05对J不气 体 变做 ，了但功是？内做 能了 只多 增少 加焦 了耳1.的6×功1？05J，这一过 程做功情况怎样？
解：①②根同据理Δ可U得=：WW+＇Q=Δ得U ＇－ Q ＇= 1.6 ×105J － W2.6=×Δ1U05－J= Q－=1.40.×2 ×10150J5J W－为2.负6×值1，05J说= 明1.6气×体10对5J外 W界为做正功值（，气外体界体对积气变体大做）功，，做做了了1.01×.6×1015J05的J 的功功。。
热力学第一定律
［问］如果物体在跟外界同时发生做功和热 传递的过程中，内能的变化与热量Ｑ及做的 功Ｗ之间又有什么关系呢？
△U=W+Q
定律中各量的正、负号及含义物理量 符号 意义 符号 意义
W
+
外界对物 体做功
－
物体对外 界做功
Q
+
物体吸收
热量
－
物体放 出热量
高考物理一轮复习课时规范练41 热力学定律与能量守恒定律(含答案)
课时规范练41热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律D.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。
现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体()A.对外做功,其内能减少B.温度不变,与外界无热量交换C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少3.(多选)(热力学定律与图像)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其V-T图像如图所示,p a、p b、p c分别表示a、b、c的压强,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足p c=p b=3p aB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功4.(热力学定律与图像)右图为一定质量的理想气体状态的两段变化过程,一个从c到b,另一个是从a到b,其中c与a的温度相同,比较两段变化过程,则()A.c到b过程气体放出热量较多B.a到b过程气体放出热量较多C.c到b过程内能减少较多D.a到b过程内能减少较多5.(多选)(热力学定律与图像综合)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,A、B、C、D分别位于矩形的四个顶点上。
下列说法正确的是()T0A.状态C的温度为32B.A→B过程,分子的平均动能减少C.D→A过程,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量6.(热力学第二定律)(2022山东枣庄期末)“天宫”空间站是“天和核心舱”“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体,三舱皆有“气闸舱”;航天员出站时,要途经“气闸舱”“减压”后才能出站;从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。
高中物理——热力学第一定能量守恒定律
〖思考与讨论~P54〗一定质量的气体，膨胀过程中气体对外界做功，∆=+=-+-=-U W Q J 13585220)()( 即内能减小了220J 正负号意义如下表〖问题与练习~P56〗1.活塞对空气做900J 的功，即W=900J ，汽缸向外散热210J ，即Q =-210J ，根据热力学第一定律: ∆=+=+-=U W Q J 900210690)(，即内能增加了J 690。
2.活塞固定时:缸内气体的体积不变，没有做功过程发生，空气吸收的热量Q 1全部用于增加气体的内能，即有Q 1=ΔU ；活塞不固定时:温度升高，气体再次达到平衡时，气体压强仍等于大气压，所以气体体积增大，气体对外做功。
由于温度升高相同的值，内能的增加量与前一过程相同，也为Q 1。
根据热力学第一定律∆=+U W Q ，由于有<W 0，所以有>Q Q 21. (2)根据上一问的分析可知，定容下的比热容小于定压下的比热容。
3.圆筒内的水经过2min 增加的内能为: ∆==∆U Q cm t ，其中℃・=⨯c J kg 4.210/3)(，所以，∆=⨯⨯⨯=⨯U J J 4.2100.61 2.521033 每分钟获得能量为:=⨯⨯J 21.26102.521033圆筒面积为: ==⨯-S cm m 300310222地面上每平方米每分钟接受到的太阳能为: ⨯=⨯⨯-J J3104.2101.2610243 4. 假设20层楼高处的重力势能全部转化为水的内能，每层楼高约为3m ，则=∆=∆mgh U cm t ，℃⨯∆===⨯⨯c t gh 4.2100.141020335.要维持奶牛的内能不变，每小时至少要为它提供的热量为=∆=⨯⨯⨯-=⨯Q cm t J J 4.2104003733.5 5.910036)(6．=+∆Q W U 的含义是:系统从外界吸收的热量Q 等于系统对外界做的功与系统内能增量之和。
与教科书表述相比，这种表述是从热机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量，一部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对外所做的功。
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版【指路问津】（1）热力学第一定律与能量守恒定律有怎样的关系？（2）能量守恒定律重大意义是什么?【典型例题】1．关于物体内能变化，以下说法中正确的是A ．物体对外做功，温度一定降低，内能一定减少B ．物体吸收热量，温度一定增加，内能一定增大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[精与解] 改变物体内能的途径有两个，做功和热传递。
分析问题时必须同时考虑做功和热传递两个因素对内能的影响。
物体对外界做多少功内能就会减少多少；外界对物体做多少功物体内能就会增加多少。
物体吸收多少热量内能就会增加多少；物体发出多少热量内能就会减少多少。
A 、B 选项错误的原因都只考虑了做功或热传递一个因素对内能的影响。
D 选项虽然考虑了做功或热传递两个因素对内能的影响，但两个因素都使内能减少，故D 选项错误。
正确答案为C 。
[解后思] 用热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 解题，要根据系统做功的正、负，吸热还是放热以及内能的增减，来确定公式中ΔU 、Q 、W 的正负。
当外界对系统做功、吸热、内能增加时，ΔU 、Q 、W 取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，ΔU 、Q 、W 取负值。
[延伸] 例如：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， 物体的内能增加还是减少？变化量是多少？解析：气体从外界吸热：Q =4.2×105J ，气体对外做功：W =－6×105J ，由热力学第一定律：⊿U =W +Q =－6×105J ＋4.2×105J=－1.8×105J ，⊿U 为负，说明气体的内能减少了1.8×105J 。
2．水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L =2264 J/g ，这时质量m =1g 的水变为水蒸气，其体积由V 1=1.043 cm 3变为V 2=1676 cm 3，在该过程中水增加的内能是多少？[精与解] 在1 g 水汽化的过程中吸收的热量为Q =mL =1×2264 J ， 水气在1标准大气压下做等压膨胀，对外界所做的功为 W =p 0（V 2－V 1）=1.013×105×(1676－1.043)×10-6 J=170 J根据热力学第一定律，增加的内能为： ΔU =Q +W =2264 J －170 J≈2094 J[评注] 一定量的液体全部汽化时，在一大气压条件下体积将增大1000倍左右，气体对外界做功W =p 0ΔV ，p 0为大气压强。
高考物理一轮复习 选修3-3 3 热力学定律与能量守恒练习(含解析)-人教版高三选修3-3物理试题
热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解和应用【典例1】一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【通型通法】1.题型特征：热力学第一定律的应用。
2.思维导引：气体的内能仅与状态有关，气体返回到原状态，整个过程中气体内能变化为零。
【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J，气体的内能增加了160J。
(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，如此从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′=-160J，又Q′=-240J，根据热力学第一定律得：ΔU′=W′+Q′，所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J，即外界对气体做功80J。
答案：(1)增加了160J (2)外界对气体做功80J1.热力学第一定律ΔU=Q+W：(1)符号法如此。
符号W Q ΔU(2)三种特殊情况。
2.做功和热传递的区别与联系：看能的性质能的性质发生了变化能的性质不变变化情况联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是一样的【加固训练】(多项选择)如下列图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。
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.气体不对外界做功，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E.单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少【解析】选B、D、E。
a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q=0，由热力学第一定律知，ΔU=0，故B正确；稀薄气体可看作理想气体，内能不变，如此温度不变，由玻意耳定律知压强减小，故C错误，D、E正确。
高三物理热力学第一定律试题答案及解析
高三物理热力学第一定律试题答案及解析1.（6分）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【答案】B【解析】对理想气体由可知体积和质量不变，温度升高时，压强增大，选项C错误。
理想气体的内能只有分子动能，而温度是平均动能的标志，故温度升高，分子平均动能增大，内能增大，选项A、D错误，体积不变，故，由热力学第一定律知，吸热内能增大，故选B。
【考点】本题考查了理想气体的等容变化、热力学第一定律、内能。
2.如图l所示，导热性能良好的气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积50 cm2，厚度l cm，气缸全长25 cm，气缸质量20 kg，大气压强为1×105Pa，当温度为17℃时，活塞封闭的气柱长10 cm。
现在用一条细绳一端连接在活塞上，另一端通过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上，如图2所示。
开始时活塞静止。
现不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向上移动（g取l0m／s2）①通过计算判断气缸能否离开台面。
②活塞缓慢向上移动过程中，气缸内气体是________（填“吸热”或放热“），气体的内能__________（填“增加”或“减少”或“不变”）【答案】（1）能离开台面（2）“吸热”；“不变”【解析】①开始时气缸内气体的压强为 1分假设活塞没有离开气缸，当气缸恰好离开台面时，气缸内气体的压强为1分，从1—2等温变化：此时气柱长度为L2=20cn得L2由于，所以气缸可以离开台面②活塞上升过程中，气体膨胀，对外做功，而气缸导热性能良好，因此温度不变，内能不变，根据热力学第一定律，气体吸热。
【考点】气体实验定律，热力学第一定律3.如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。
课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律--高中物理练习分类专题教案(人教版2019选择性)
第三章热力学定律课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题。
2.了解人类探索能量守恒的历史过程。
3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。
4.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。
一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与传热。
两者在改变系统内能方面是等价的。
2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
注意：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。
二、能量守恒定律及永动机不可能制成1．能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
(2)意义：①各种形式的能可以相互转化。
②各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
2．永动机不可能制成(1)永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
(2)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。
(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。
基础过关练题组一热力学第一定律的理解和应用1.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能) ( )A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功2.(多选)下列过程可能发生的是 ( )A.物体吸收热量,同时对外做功,内能增加B.物体吸收热量,同时对外做功,内能减少C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加3.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104J的功,气体的内能减少了×105J,则下列各式中正确的是 ( )A.W=8×104×105J,Q=4×104JB.W=8×104×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104×105J,Q=2×105JD.W=-8×104×105J,Q=-4×104J题组二能量守恒定律的理解和应用4.(多选)下列设想符合能量守恒定律的是 ( )A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B.做成一条船利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温5.(多选)如图所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气。
第 二 章 热力学第一定律练习题及解答
第二章热力学第一定律练习题及解答第二章热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。
答：是对的。
因为状态函数是状态的单值函数。
（2）状态改变后，状态函数一定都改变。
答：是错的。
因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。
（3）因为ΔU=QV，ΔH=Qp，所以QV，Qp 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗？答：是错的。
?U，?H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与QV，Qp的数值相等，所以QV，Qp不是状态函数。
（4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。
答：是错的。
根据热力学第一定律?U?Q?W，它不仅说明热力学能（ΔU）、热（Q）和功（W）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。
所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。
（5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Qp=0 答：是错的。
这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即Wf≠0，所以ΔH≠Qp。
（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q1，焓变为ΔH1。
如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q2，焓变为ΔH2，则ΔH1=ΔH2。
答：是对的。
Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓（H）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值?H1和?H2相等。
2 . 回答下列问题，并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？答？不能。
热机效率???W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。
Qh但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。
又由P?W?F?v可推出vt无限小。
(完整版)能量守恒定律练习题40道
一、选择题1、关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 ( )A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳B．空调机既能致热,又能致冷，说明热传递不存在方向性C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒2、下列过程中,哪个是电能转化为机械能A．太阳能电池充电 B．电灯照明 C．电风扇工作 D．风力发电3、温度恒定的水池中,有一气泡缓缓上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，若不考虑气泡内气体分子间的相互作用力，则下列说法中不正确的是A．气泡内的气体对外做功B．气泡内的气体内能不变C．气泡内的气体与外界没有热交换D．气泡内气体分子的平均动能保持不变4、一个系统内能减少，下列方式中哪个是不可能的A。
系统不对外界做功,只有热传递B.系统对外界做正功,不发生热传递C。
外界对系统做正功，系统向外界放热D。
外界对系统作正功，并且系统吸热5、下列说法正确的是A．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大B．在绝热过程中，外界对气体做功,气体的内能减少C．温度升高,物体内每个分子的热运动速率都增大D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性6、一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比，A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定7、有关气体压强，下列说法正确的是A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体的分子密度增大,则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小8、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q中为真空整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则A．气体体积膨胀,内能增加B．气体分子势能减少,内能增加C．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中9、关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( ）A．物体机械能减少时，其内能也一定减少B．物体吸收热量,其内能一定增加C．外界对物体做功，物体内能一定增加D．物体吸收热量的同时又对外做功，物体的内能可能增加，也可能减少或保持不变10、一定质量的某种气体，如果外界对它做的功等于它的内能的增量，那么在这气体的状态变化过程中是 ( )A．温度保持不变B．体积保持不变C．压强保持不变D．气体与外界不发生热交换11、一个密闭的透热的容器，中间用可以自由移动但不漏气的活塞隔成两部分，一边充有氧气，一边充有氢气,下面论述正确的是 ( ）A.如果氢气和氧气的质量相同，则两部分气体的体积相等B.如果氢气和氧气的质量相同，则氧气的体积大于氢气的体积C。
高考物理力学知识点之热力学定律真题汇编附答案
高考物理力学知识点之热力学定律真题汇编附答案一、选择题1．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p-V图象如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴．则（）A．M→N过程气体温度不变B．N→Q过程气体对外做功C．N→Q过程气体内能减小D．Q→M过程气体放出热量2．下列说法正确的是（）A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类C．质量相同的0C︒的水和0C︒的冰具有相同的内能D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少3．下列过程中可能发生的是（）A．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状D．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响4．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高D．做功和热传递都可以使物体的内能增加5．根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来6．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（）A．第二类永动机违背能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别7．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )图13－2－4A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加8．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是( )A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量B．满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行C．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大9．下列说法正确的是_________．A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．只有外界对物体做功才能增加物体的内能C．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程D．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加10．在下列叙述中，正确的是A．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能B．—定质量的气体，体积不变时，温度越高，气体的压强就越大C．对一定质量的气体加热，其内能一定增加D．随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力一定减小11．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少12．一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V-T 图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（）A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加13．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14．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。
热力学第一定律练习题内能和功
热力学第一定律练习题内能和功热力学第一定律练习题 - 内能和功热力学是研究热、能量和它们之间相互转换关系的一门科学。
热力学第一定律是热力学基本定律之一，它描述了能量守恒的原理。
在热力学第一定律中，内能和功是两个非常重要的概念。
本文将通过讨论热力学练习题，进一步深入探讨内能和功的概念及其关系。
问题一：一个物体从温度为 $T_1$ 的热源吸收了 $Q$ 的热量，然后对外做功 $W$，最后达到了温度 $T_2$。
请计算物体的内能变化量$ΔU$。
解答：根据热力学第一定律，能量守恒，系统的内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，物体从热源吸收了 $Q$ 的热量，对外做了 $W$ 的功，所以内能变化量为$ΔU = Q - W$。
问题二：一个气体在等体过程中吸收了 $Q$ 的热量，温度从$T_1$ 升高到 $T_2$。
请计算气体对外界做的功 $W$。
解答：在等体过程中，体积保持不变，因此对外界的功为零，即$W = 0$。
根据热力学第一定律，内能变化量等于吸收的热量，即$ΔU = Q$。
所以，在该等体过程中，气体对外界做的功为零。
问题三：一个气缸内的活塞受到外力 $F$ 的作用，从初始位置$x_1$ 移动到了最终位置 $x_2$。
请计算气缸内气体对外界所做的功$W$。
解答：气缸内气体对外界所做的功可以通过外力和活塞位移之积来计算，即 $W = F(x_2 - x_1)$。
这里的外力 $F$ 是活塞受到的外界作用力，$x_2 - x_1$ 是活塞的位移。
问题四：一个装满了气体的容器，容器的体积从 $V_1$ 缩小到$V_2$，同时向容器供给 $Q$ 的热量。
请计算气体对外界所做的功$W$。
解答：在容器体积缩小的过程中，气体对外界做了功，也就是负的功。
根据热力学第一定律，内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，气体吸收了 $Q$ 的热量，所以$ΔU = Q - W$。
高中物理选修三 新教材 练透讲义第3章 2 热力学第一定律-3 能量守恒定律
2热力学第一定律3能量守恒定律考点一热力学第一定律1．(2021·上海市位育高级中学高二期中)下列说法正确的是()A．外界对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小B．外界对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小C．物体对外做功，同时物体放热，物体的内能一定减小D．物体对外做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小2.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体，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 J3．(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中()A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量C．封闭气体分子的平均动能不变D．封闭气体从外界吸收热量4.(多选)(2021·武汉市高二期末)一定质量理想气体的压强p与热力学温度T的变化关系图像如图所示，下列说法正确的是()A．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量B．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加C．B→C的过程中，气体体积增大，气体对外界做功D．B→C的过程中，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加考点二能量守恒定律永动机不可能制成5．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为()A．它不符合机械能守恒定律B．它违背了能量守恒定律C．没有合理的设计方案D．找不到合适的材料6．在一个密闭绝热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A．降低B．不变C．升高D．无法判断考点三气体实验定律与热力学第一定律的简单综合7.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小8．(多选)夏天，从湖底形成一个气泡，气泡在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂，如图所示．若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看作理想气体．则气泡上升过程中，以下说法正确的是()A．气泡内气体对外界做功B．气泡内气体分子平均动能增大C．气泡内气体温度升高导致放热D．气泡内气体的压强可能不变9.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c，a、c两状态温度相等．下列说法正确的是()A．从状态b到状态c的过程中气体吸热B．气体在状态a的内能大于在状态c的内能C．气体在状态b的温度小于在状态a的温度D．从状态a到状态b的过程中气体对外做正功10.(2021·黄梅国际育才高级中学高二期中)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置．如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换．下列说法正确的是()A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力B．气体对外做功，平衡后气体内能减小C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变D．气体体积变小，平衡后压强增大11．(多选)如图所示，在水平面上放置着一个密闭绝热的容器，容器内部有一个一定质量的活塞，活塞的上部封闭着理想气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处于自然长度时弹性势能为零)，绳突然断开时，活塞向上运动，则下列说法中正确的是()A．由于能量的转化与守恒，活塞将不停地振动起来B．容器内气体的温度将趋于一个定值C．活塞最终会停留在比原来高的位置上D．活塞最终会停下来，E p全部转化为其他形式的能量12.(多选)一定质量的理想气体，经历如图所示的循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示，已知a状态气体的体积为2.0×10－3 m3，则下列说法正确的是()A．各状态气体体积V a＝V b＞V c＝V dB．b→c过程中，气体吸热C．c→d过程中，气体内能增加D．d→a过程中，外界对气体做功200 J13.(2022·江苏震川高级中学高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A到状态B，再从状态B到状态C，最后从状态C回到状态A.已知气体在状态A的体积V A＝3.0×10－3 m3，从B到C过程中气体对外做功1 000 J．求：(1)气体在状态C时的体积；(2)气体从A→B→C→A的整个过程中吸收的热量．14．(2021·滨州市高二期中)如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动．活塞横截面积S＝1.0×10－3 m2，质量m＝2 kg，汽缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度为h＝1.2 m，室温等于27 ℃；现将汽缸置于77 ℃的热水中，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2，求：(1)平衡时活塞离汽缸底部的距离；(2)此过程中内部气体吸收热量28.8 J，气体内能的变化量．。
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高中物理-热力学第一定律能量守恒定律练习题
基础过关
1.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比( )
A.气体内能一定增加
B.气体内能一定减小
C.气体内能一定不变
D.气体内能是增是减不能确定
解析：根据热力学第一定律ΔU=Q+W,一定量气体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)、气体从外界吸热(或向外界放热)两个因素有关.当气体既从外界吸热又对外界做功时,其内能的变化有三种可能：当Q＞W时,内能增加;当Q=W时,内能不变；当Q＜W时,内能减小,故选项D正确.
答案:D
2.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.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
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
解析：这四个现象中物体运动过程都受到阻力作用,汽车主要是制动阻力,流星、降落伞、是空气阻力,条形磁铁下落受磁场阻力.因而物体都克服阻力做功,A项对.四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式的能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之是机械能转化成了其他形式的能,D 项对.
答案:AD
3.下列说法中正确的是( )
A.A物体向另一个零摄氏度的B物体传递了20 J的热量,则B物体的内能是20 J
B.外界向物体传递热量时,物体的内能一定变大
C.外界对物体做的功为正时,物体的内能一定变大
D.外界对物体做的功和传递给物体的热量越多,物体的内能变化越大
解析：功和热都是过程量,做功和热传递可以使物体的内能改变,A应该是内能变化了20 J,B内能可能变化,所以A、B错误.外界对物体做的功为正时,由于该物体可能同时对外放热,物体的内能可能不变,所以C错.
答案:D
4.如图10-3-1所示,固定容器及可动活塞P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10-3-1
A.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：以气体乙为研究对象,外力对气体乙做功,内能增加,因而气体的温度随其内能的增加而升高.B是固定的导热隔板,通过热传递,乙传递热量给甲,甲的内能增大,固定容器及可动活塞都是绝热的.以系统为研究对象,由热力学第一定律,ΔU=Q+W得Q=0,W为正值,则ΔU增大,故C选项正确.
答案:C
5.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动,在这过程中( )
A.汽车的机械能守恒
B.汽车的动能和势能相互转化
C.汽车的机械能逐渐转化为内能,总能量逐渐减小
D.汽车的机械能逐渐转化为内能,总能量不变
解析：汽车沿斜坡匀速运动,说明动能不变,势能减少.减小的势能转化为内能,但总能量不变.
答案:D
综合运用
6.说出公式ΔU=Q+W 中各物理量的正负值的意义.
(1)ΔU 为正值时表示___________,为负值时表示___________.
(2)Q 为正值时表示___________,为负值时表示___________.
(3)W 为正值时表示___________,为负值时表示___________.
答案:(1)内能增加 内能减小 (2)吸收热量 放出热量
(3)外界对气体做功 物体对外界做功
7.汽缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动,若气体对活塞做的功是6×104 J,气体的内能减少了8×104 J,则在此过程中气体___________ (“吸收”或“放出”)的热量是___________J.
答案:放出 2×104
8.一定量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,则
(1)这些气体的内能发生了哪些变化？
(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了热量240 J,那么在返回过程中是气体对外做功,还是外界对气体做功？
解析：(1)ΔV=W+Q=-120 J+280 J=160 J 内能增加
(2)ΔV′=W′+Q′-160 J=W′-240 J
W′=80 J 外界对气体做功
答案:内能增加160 J,外界对气体做功80 J.
9.如图10-3-2所示,一个小铁块沿半径为R=0.2 m 的半球内壁自上端由静止下滑,当滑至半球底部时,速度为 1 m/s,设此过程中损失的机械能全部变为内能,并有40%被铁块吸收.已知铁的比热容c=0.46×103 J/(kg·℃),重力加速度g 取10 m/s 2.求铁块升高的温度.
10-3-2
解析：铁块滑到底部产生的内能
ΔE=mgh -
21mv 2=1.5m J
升高温度Δt=mc
E %40⨯∆=1.3×10-3℃ 答案:1.3×10-3 ℃
10.根据科学家的考察,比较一致地认为6 500万年前地球上发生的那次生物大灭绝(包括恐龙在内的占地球一半左右的生物在一瞬间消失了)是由一颗直径大约是10 km 、质量是1×1012 t 的小行星以20—30 km/s 的速度砸至地球上而导致的.这次碰撞释放的能量相当于6×1013 t 的TNT 炸药爆炸所释放的能量.现在假设有一颗直径是1 km 的小行星撞上了地球,请估算所释放的能量,并讨论给地球所造成的危害.
解析：由球体的体积V=343R π知道,球的直径缩小为原来的10
1时,其体积减小为原来的1000
1.当小行星的密度和撞击速度不变时,其质量和动能都减小为原来的1000
1,则它与地球撞击所释放的总能量相当于6×1010 t 的TNT 炸药爆炸所释放出的能量,这相当于6万个八级大地震的破坏力,会给地球及居住在地球上的人类和各种生物带来毁灭性的打击.
答案:见解析。