高中物理-热力学第一定律能量守恒定律练习题

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