人教版选修3-3 第十章第3节热力学第一定律能量守恒定律作业

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高二物理人教版选修3-3同步课时作业10.3热力学第一定律能量守恒定律

10.3热力学第一定律能量守恒定律一、单选题1.下列说法中正确的是（）A.第一类永动机违背能量守恒定律B.热量不能从低温物体传到高温物体C.单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性D.一定质量的10 ℃的水变成10 ℃的水蒸气，系统的内能保持不变2.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态和初态相比( )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3.下列说法正确的是( )A.物体从外界吸收热量，其内能一定增加B.物体对外界做功，其内能一定减少C.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大D.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,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以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水中某处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低.此过程中( )A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强一定增大C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量5.如图所示是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,缸内气体的( )A.温度升高,内能增加600JB.温度升高,内能减少200JC.温度降低,内能增加600JD.温度降低,内能减少200J6.如图所示,导热性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.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少7.如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,最后回到状态A,完成循环.下列说法正确的是( )A.从状态A 到状态B 是等温变化B.在状态A 时所有分子的速率都比在状态C 时的小C.从状态A 到状态B ,气体对外界做的功为0012p VD.整个循环过程中,气体从外界吸收的热量为0012p V二、多选题8.行驶中汽车制动后滑行一段距离后停下;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.上述不同现象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9.如图所示,在p V 图像中,直线ab 表示一定质量的理想气体由状态a 变化到状态b 的过程,则下列说法正确的是( )A.气体一直对外界做功B.气体的温度先升高后降低C.气体的内能一直增加D.气体先向外界放出热量,后从外界吸收热量10.如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变11.吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。

高中物理选修3-3课时作业9：10.3 热力学第一定律能量守恒定律

10.3 热力学第一定律能量守恒定律[基础夯实]1．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是()A．秋千的机械能守恒B．秋千的能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒2．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它()A．不符合热力学第一定律B．做功产生的热量太少C．由于有摩擦、热损失等因素的存在D．找不到合适的材料和合理的设计方案3．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团，气团可看做理想气体，将其作为研究对象．气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计．气团从地面上升到高空后温度可降低到－50 ℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是()A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变4．(多选)关于一定量的气体，下列叙述正确的是()A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少5．如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内理想气体做功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 J B．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能增加200 J6．(多选)如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能可能不变D．电流对气体做功一定大于气体对外做功7．(多选)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8．一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？[能力提升]9．如图10-3-8所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加10．(多选)如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．体积必然增大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做正功D．气体必然从外界吸热11．如图10-3-10所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105Pa，不计活塞重力．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 cm2)12．风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到h的高度，效率为80%，求单位时间内最多可提升的水的质量．——★ 参考答案 ★——1.[答案] D2.[答案] A[解析] 第一类永动机是指不消耗能量而且还能对外做功，故违背了能量守恒定律．A 正确．3.[答案] C4.[答案] AD[解析] 如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，A 正确；5.[答案] A6.[答案] AD[解析] 由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由pV T为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B 、C 均错，D 项正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A 对．7.[答案] AD8.[答案] 外界对气体做了1.6×105 J 的功[解析] 根据热力学第一定律表达式中的符号规则，知Q ＝2.6×105 J ，ΔU ＝4.2×105 J. 由ΔU ＝W ＋Q ，则W ＝ΔU －Q ＝4.2×105 J －2.6×105 J ＝1.6×105 J.W ＞0，说明是外界对气体做了功．9.[答案] A10.[答案] ABD11.[答案] (1)1.1×106 Pa (2)82 J12.[答案] πd 2ρv 320gh。

高中物理第十章热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律练习(含解析)新人教版选修3-3

热力学第一定律能量守恒定律[A组素养达标]1．（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解析：因为不计气体的温度变化,气体分子的平均动能不变,即ΔU＝0,选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0,选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q,可知Q〈0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．答案：BC2．（多选)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是（）A．对气体做功可以改变其内能B．质量和温度都相同的气体,内能一定相同C．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加D．一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈,气体内能越大解析：做功和热传递都能改变物体的内能，所以对气体做功可以改变其内能，故A正确;质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，内能还与气体的体积有关,故B错误；由盖.吕萨克定律可知，一定质量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高,气体内能增加,故C正确；一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，而气体内能只与温度有关，故温度越高，其内能越大，故D正确．答案：ACD3．如图是封闭的汽缸,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 JB．温度升高,内能减小200 JC．温度降低,内能增加600 JD．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:A4．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，分子平均动能减小解析：温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大,A、D项错；由热力学第一定律可知,气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错．答案：B5.景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆,艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中（）A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高,压强变大C．气体对外界做正功,气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少解析：由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能,这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高,所以艾绒即可点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B选项正确．答案：B6．（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，压强减小解析:袋内气体与外界无热交换即Q＝0,袋四周被挤压时，体积V减小,外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体内能增大，则温度升高,由错误!＝常数知压强增大,选项A、C正确，B、D错误．答案:AC7.如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p0＝1×105 Pa,不计活塞重力．问：（1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强多大．（2）若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?（活塞的横截面积S＝1 cm2)解析：(1）设压缩后气体的压强为p,活塞的横截面积为S，L0＝22 cm，L＝2 cm，V0＝L0S，V＝LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得p0V0＝pV,解得p＝1.1×106 Pa。

物理(人教版选修33)练习第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律(活页作业)

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：AD2．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：AB3.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 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 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：A4．一木块沿斜面向下滑，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：D5．一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 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．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：B6.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：CD7．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：ADE8.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/s 2，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 J9．一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 JΔU 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。

高中物理选修3-3课时作业3：10.3 热力学第一定律能量守恒定律

题组一热力学第一定律1．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是()A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少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，内能可能不变答案 C解析根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)和物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关．物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错；同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，B错；若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能不变，C正确；而放热与对外做功都使物体内能减少，故D错．2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能的变化)() 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，外界对其做功答案 D解析不计分子势能的变化时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有选项D正确．3．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的()A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大D．温度升高，密度减小答案 D解析由ΔU＝W＋Q可得理想气体内能变化ΔU＝－1.0×104J＋2.5×104J＝1.5×104J>0，故温度升高，A、B两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝m可V 知密度较小，故C项错误，D项正确．4．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为()A．增加了5×103JB．减少了5×103JC．增加了3×103JD．减少了3×103J答案 C解析气体等压膨胀过程对外做功W＝pΔV＝1.0×105Pa×(30－20)×10－3m3＝1.0×103J．这一过程气体从外界吸热Q＝4×103J．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于气体对外做功，W应取负值，则可得ΔU＝－1.0×103J＋4.0×103J＝3.0×103J，即气体内能增加了3×103J．故选项C正确．题组二能量守恒定律5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是()A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒答案 D解析自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能在减少，故A、C项错误；而减少的机械能通过摩擦转化成了内能，故B项错误，D项正确．6.如图1所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的高度，则下面有关能量的转化的说法中正确的是()图1A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的热能C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能答案 D解析子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能．7．“第一类永动机”不可能制成，是因为()A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量守恒定律C．做功产生的热不符合热功当量D找不到合适的材料和合理的设计方案答案 B8.如图2所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()图2A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案 D解析轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸收的热量一部分释放到空气中，另一部分使叶片在热水中伸展做功，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，D正确．题组三热力学第一定律与气体实验定律的综合应用9.如图3所示，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分．已知a内有一定质量的稀薄气体，b 内为真空．抽离隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()图3A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变答案BD解析抽离隔板K，a内气体体积变大，由于b内为真空，所以a内气体不做功，由热力学第一定律可得B正确．内能不变，故温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知压强变小，所以D正确．10．用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图4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()图4A．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，压强减小答案AC解析袋内气体与外界无热交换即Q＝0，袋四周被挤压时，体积V减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体内能增大，则温度升高，由pV＝常数知压强增T大，选项A、C正确，B、D错误．11.如图5所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()图5A．体积必然变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做功D．气体必然从外界吸热答案ABD解析本题是气体状态变化、图象与热力学第一定律结合的综合分析题．连接OA 、OB ，得到两条等容线，故有V B >V A ，所以A 正确．由于没有限制自状态A 变化到状态B 的过程，所以可先从A 状态减小气体的体积再增大气体的体积到B 状态，故B 正确．因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C 错误．因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D 正确．12．如图6所示，一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再由状态B 变化到状态C .已知状态A 的温度为300K ．气体在状态B 的温度T B ＝________；由状态B 变化到状态C 的过程中，气体是________(吸热或放热)．图6答案 1200K 放热解析从状态A 到B 状态，P A V A T A ＝P B V B T B得T B ＝1200K ，由状态B 变化到状态C 体积不变，压强减小，温度降低，内能减小，但W ＝0，所以放热．13.如图7所示，一定质量的理想气体从状态A 先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A 、B 、C 状态参量如图所示，气体在状态A 的温度为27℃，求：图7(1)气体在状态B 的温度T B ；(2)气体从A →B →C 状态变化过程中与外界交换的总热量Q .答案 (1)600K (2)2p 0V 0解析 (1)A 到B 过程是等压变化有V A T A ＝V B T B代入数据得T B ＝600K(2)根据热力学第一定律有ΔU ＝Q ＋W其中W ＝－2p 0V 0解得Q＝2p0V0(吸热)。

高中物理第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律课后课时精练新人教版选修3_302284135.doc

第3节热力学第一定律、能量守恒定律[对点训练]考点1 热力学第一定律的应用1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( )A.气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B.气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C.气泡内空气内能减少，同时放热D.气泡内空气内能不变，不吸热也不放热答案 B解析气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的。

不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。

答案为B。

2.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答案 D解析水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000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。

3.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q、气体内能增量为ΔU，则( )A.ΔU＝Q B．ΔU<QC.ΔU>Q D．无法比较答案 B解析两部分气体混合后，因B的密度大，重心升高，重力做负功，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU，得ΔU<Q，故选B。

4.(多选)以下过程不可能发生的是( )A.对物体做功，同时物体放热，物体的温度不变B.对物体做功，同时物体吸热，物体的温度不变C.物体对外做功，同时放热，物体的内能不变D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变答案BC解析依据热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，对A：W>0，Q<0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以A有可能，不符合题意；对B：W>0、Q>0，只能出现ΔU>0，不可能出现ΔU ＝0，即B不可能，B符合题意；对C：W<0，Q<0，只能出现ΔU<0，不可能出现ΔU＝0，即C不可能，C符合题意；对D: W<0，Q>0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以D有可能，不符合题意。

人教版高中物理选修3-3第10章《热力学定律》3.docx

高中物理学习材料桑水制作双基限时练(十四)热力学第一定律能量守恒定律1．(多选题)下列关于物体内能的说法正确的是( )A．物体吸收热量，内能一定增加B．物体放出热量，内能一定减少C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变D．物体对外做功，内能可能增加解析当物体从外界吸收的热量Q与对外做的功W正好相等时，物体的内能不变，C正确；当物体对外做功时，如果同时吸收热量Q，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就可能增加，D正确．答案CD2．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，外界对其做功解析不计分子势能，故瓶内空气的内能随温度降低，内能一定减小，体积减小了，外界对瓶内气体做功，此过程为放热过程，故D选项正确．答案 D3．在温度均匀且恒定的水池中，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．气泡内的气体向外界放出热量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，其内能不变解析小气泡可视为理想气体，在缓慢上升过程中，保持温度与水温相同，即温度保持不变．理想气体的内能由温度决定．可知，气泡上升过程中内能不变．即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气泡体积增大，W为负值，则Q为正值，即上升过程为吸热过程．故D选项正确．答案 D4．一定质量气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )A．W＝8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝4×104 JB．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝2×105 JD．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，外界对气体做功，W＝8×104J，内能减少ΔU＝－1.2×105J，则Q＝－2×105 J．故B选项正确．答案 B5．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( )A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1>Q2解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，即在此过程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，则Q1－Q2＝W2－W1，故A 选项正确．答案 A6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．答案 A7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A、B、C错，D对．答案 D8．某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( ) A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大解析因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．答案 B9．给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．答案 A10．如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与气缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中( )A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加解析由于气缸为导热的，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．答案 A11．(多选题)如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad 平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是( )A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热解析从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a 到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C正确．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D对．答案BCD12．(多选题)一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程在V－T图上表示如图所示，则( )A．在过程AC中，外界对气体做功B．在过程CB中，外界对气体做功C．在过程AC中，气体压强不断变大D．在过程CB中，气体压强不断变小解析A→C过程，等温变化，体积变小，外界对气体做功，A正确．C→B过程，体积不变，外界对气体不做功，B错误．A→C过程中，体积变小，分子密集程度变大，压强变大，C正确．C→B，体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能变大，故压强变大，D错误．答案AC13．一定质量的气体从外界吸收热量2.66×105 J，内能增加4.25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？解析选择一定量的气体为研究对象．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25×105 J－2.66×105 J＝1.59×105 J.W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J.答案外界对气体做功 1.59×105 J14．喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．解析(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 代入数据得p2＝2.5 atm微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．(2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热．答案(1)2.5 atm 原因见解析(2)吸热理由见解析。

最新人教版高中物理选修3-3：10.3热力学第一定律能量守恒定律知识点总结及课时练习

3热力学第一定律能量守恒定律记一记热力学第一定律能量守恒定律知识体系一个分析——分析第一类永动机失败的原因两个定律——热力学第一定律、能量守恒定律辨一辨1.物体吸收热量，内能一定增大．(×)2．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．(√)3．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加．(√) 4．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的．(√)5．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了．(×)想一想1.一定质量的理想气体，做等压膨胀，在变化过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能增加了，还是减少了？提示：气体的变化为等压膨胀，一定是对外做功；理想气体在等压膨胀过程中需要从外界吸收热量．由盖—吕萨克定律可知，理想气体在等压膨胀过程中温度升高，内能一定增加．2．有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？提示：这不是永动机；手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表发条做机械运动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．思考感悟：练一练1.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是()A．机械制造的技术没有过关B．违反了牛顿运动定律C．违反了电荷守恒定律D．违反了能量守恒定律解析：第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量的转化和守恒定律．答案：D2．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()A．降低B．升高C．不变D．无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，消耗了电能，系统总内能增加．答案：B3．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是()A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J解析：研究对象为气体，对外做功W＝－100 J，吸收热量Q ＝120 J，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J.ΔU>0，说明气体的内能增加．答案：B4．在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块．对此过程，下列说法中正确的是()A．摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量B．摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C．子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和解析：对木块由动能定理可判断出A项正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D三项错误，故选A项．答案：A要点一热力学第一定律的理解和应用1.给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，B项错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，C 项错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，D项错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，A项正确．答案：A2．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析：本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A 项正确．答案：A3．一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1.2×105J，则下列各式中正确的是() A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU ＝－1.2×105J，Q＝－4×104J解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．答案：B4.如图所示容器中，A，B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加解析：打开阀门K，由于水的重力作用，A中的水逐渐流向B 中，运动一段时间后达到平衡状态，A和B中的水面静止在同一高度上．A中水面下降h A，B中水面上升h B，相当于A管中S A h A 体积的水移到B管，且S A h A＝S B h B，这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减少，大气压力做功情况是大气压对A管中的水做正功，对B管中的水做负功，所以，大气压力对水做的总功为p0S A h A－p0S B h B，因为S A h A＝S B h B，所以大气压对水做的总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水的重力做功，由能量守恒知重力势能转化为内能，故选项D正确．答案：D要点二能量守恒定律的理解和应用5.(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解析：利用磁场可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦的不可避免性，动能最终会转化为内能，使转动停止，故A项错．让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C两项正确．设计水坝利用河水的重力势能发电，电能可转化为内能使水升温，另外，重力势能还可以通过水轮机叶片转化为水的内能使水升温，故D 项正确．答案：BCD6．第一类永动机是不可能制成的，这是因为此类永动机() A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量守恒定律C．做功产生的热不符合热功当量D．找不到合适的材料和合理的设计方案解析：第一类永动机是指不需要消耗任何能量就能对外做功的机器，因此第一类永动机不可能制成不是因为找不到合适的材料和合理的设计方案，而是因为它违背了能量守恒定律，故选B.答案：B7.如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的高度，则下列有关能量转化的说法中正确的是()A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的机械能C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能解析：子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能．答案：D基础达标1.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的() A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大D．温度升高，密度减小解析：由ΔU＝W＋Q可得理想气体内能变化：ΔU＝－1.0×104 J＋2.5×104J＝1.5×104J>0，故温度升高，A、B两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝m/V可知密度变小，故C项错误，D项正确．答案：D2.(多选)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示．使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动．下列说法中正确的是()A．小球机械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D．总能量守恒，但小球的机械能减少解析：小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A项正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B项错误；小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C项错误，D项正确．答案：AD3.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是()A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析：形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、C三项错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D项正确．答案：D4．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减少D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变解析：汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，一部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，故选D.答案：D5．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有()A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1>Q2解析：因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以内能没有变化，ΔU＝0.根据热力学第一定律可知W1－W2＋Q1－Q2＝ΔU＝0，即Q1－Q2＝W2－W1，故A正确．答案：A6．下列说法正确的是()A．随着科技的发展，第一类永动机是可能制成的B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可能凭空产生的解析：第一类永动机违背了能量守恒定律，故永远无法制成，A项错误；太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成其他形式的能量，B项错误；马儿奔跑时同样需要消耗能量，故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C项正确；不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动”手表是不存在的，它违背了能量守恒定律，D项错误．答案：C7.(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示．在此过程中() A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功解析：一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程p a V aT a＝p b V bT b可知，T b>T a，即气体的温度一直升高，A项错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，B项正确；由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，C项正确；根据热力学第一定律，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，D项正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E项错误．答案：BCD8.导热性能良好的汽缸和活塞，密封一定质量的理想气体，汽缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中()A．外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B．缸内气体放出热量，内能增大C．汽缸内每个气体分子的动能都保持不变D．单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小解析：由于汽缸和活塞导热性能良好，且环境温度不变，因此在将活塞向下缓慢移动一段距离的过程中，气体温度不变，气体内能不变，由ΔU＝W ＋Q可知，外界对气体做功，内能不变，气体将放出热量，故A项正确，B项错误；温度不变，说明气体分子平均动能不变，而并非指每个气体分子的动能均保持不变，故C项错误；气体温度不变，体积缩小，根据理想气体状态方程可知，其压强增大，单位时间内撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，故D项错误．答案：A9．如图所示的两端开口的U形管中，盛有同种液体，并用阀门K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高．现打开阀门K，从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为ΔU，动能变化量为ΔE k；大气对液体做功为W1，重力做功为W2，液体克服阻力做功为W3，由功能关系可得：①W1＝0②W2－W3＝ΔE k③W2－W3＝Q＝ΔU④W3＋Q ＝ΔU其中正确的是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③解析：由动能定理可知W2－W3＋W1＝ΔE k，其中W1＝p·ΔV 左－p·ΔV右＝0，可知①、②正确．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 得ΔU＝W3＋Q，可知④正确、③错误．综合以上分析可知B正确．答案：B10.如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热解析：由图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量．综上可知，C项对，A、B、D项错．答案：C11.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走，若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加解析：由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换．细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．答案：A 12.如图所示，带有光滑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(阻值随温度升高而减小)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．若发现电流表的示数增大时，以下判断错误的是( )A ．气体内能一定增大B ．气体体积一定增大C ．气体一定对外做功D ．气体压强一定减小解析：气体用活塞封闭，故气体的压强不变，故D 项错误．电流表示数增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路中电阻R 减小；根据半导体热敏电阻的性质可知，汽缸内温度升高，由气体状态方程pV T ＝C 可得，气体体积一定增大、气体对外界做功，气体内能只与温度有关，故内能一定增大，故A 、B 、C 三项正确．本题选错误的，故选D 项．答案：D能力达标13.[2019·全国卷Ⅰ]某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．解析：容器与活塞绝热性能良好，容器中空气与外界不发生热交换(Q ＝0)，活塞移动的过程中，容器中空气压强减小，则容器中空气正在膨胀，体积增大，对外界做功，即W<0. 根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知：容器中空气内能减小，温度降低，容器中空气的温度低于外界温度．根据理想气体状态方程有pV T＝C，又ρ＝mV，联立解得：ρ＝mpCT.对容器外与容器内质量均为m的气体，因容器中空气压强和容器外空气压强相同，容器内温度低于外界温度，则容器中空气的密度大于外界空气的密度．答案：低于大于14．一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)气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)气体从外界吸收的热量为Q＝4.2×105J气体对外做功W＝－6×105J由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105JΔU为负，说明气体的内能减少了．所以，气体内能减少了1.8×105J.(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，所以气体分子的平均动能一定减少了．答案：(1)减少 1.8×105J(2)增加(3)减少15．目前地热资源主要用来发电和供暖．若有85 ℃的地热水，质量为4×105kg，经过散热器放热后的水温为35 ℃，则这些地热水放出了多少热量？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解析：地热水的质量：m＝4×105kg，地热水放出的热量：Q放＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×4×105 kg×(85 ℃－35 ℃)＝8.4×1010J.答案：8.4×1010J。

高中物理人教版选修3-3 第十章热力学定律课时作业热力学第一定律能量守恒定律

3热力学第一定律能量守恒定律考点一热力学第一定律1．(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答案BC解析因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU＝W ＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．2.如图1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()图1A．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 J答案 A解析对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J．内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．3．给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加答案 A解析由题设条件“车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能”可知，胎内气体内能是全部气体分子动能的总和，则气体内能不变，选项D错误；由于温度是分子平均动能的标志，温度不变，所以分子平均动能不变，选项C错误；由题意可知，车胎的体积增大，则胎内气体对外界做正功，选项B错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q为正值，即要从外界吸热，选项A正确．4.(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图2所示．下列说法正确的有()图2A．A→B的过程中，气体对外界做功B．A→B的过程中，气体放出热量C．B→C的过程中，气体压强不变D．A→B→C的过程中，气体内能增加答案BC解析由V－T图象知，从A到B的过程中，气体被等温压缩，外界对气体做正功，气体的内能不变．由热力学第一定律知，气体放出热量，A错误，B正确；从B到C的过程中气体做等压变化，温度降低，气体内能减少，故C正确，D错误．考点二能量守恒定律5．(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答案BCD解析利用磁场可以使磁铁所具有的磁场能转化为机器的动能，但由于摩擦的不可避免性，动能最终会转化为内能，使转动停止，故A错误；让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理，可使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C正确；设计水坝利用河水的重力势能发电，电能可转化为内能使水升温，另外，重力势能还可以通过水轮机叶片转化为水的内能使水升温，故D正确．6.(多选)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图3所示．使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动．下列说法正确的是()图3A．小球机械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D．总能量守恒，但小球的机械能减少答案AD解析小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B错误；小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，机械能减少，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C错误，D正确．考点三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用7.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图4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()图4A．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，压强减小答案AC解析实际气体在温度不太低、压强不太大时可看做理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，选项A、C正确，D错误；根据理想气体状态方程pVT＝C可判断压强一定增大，选项B错误．8.(多选)如图5，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体由状态A变化到状态B时()图5A．体积必然变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做功D．气体必然从外界吸热答案ABD9．如图6所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在ab和ac过程中吸收的热量分别为Q ab和Q ac.则下列关系式正确的是()图6A．T b>T c，Q ab>Q ac B．T b>T c，Q ab<Q acC．T b＝T c，Q ab>Q ac D．T b＝T c，Q ab<Q ac答案 C解析设气体在状态a时的温度为T a，由题图可知V c＝V a＝V0、V b＝2V0＝2V a，从a到b是等压变化，V aT a ＝V bT b，解得T b＝2T a；从a到c是等容变化，p aT a＝p cT c，由于p c＝2p0＝2p a，解得T c＝2T a，所以T b＝T c，因为从a到c是等容变化过程，体积不变，气体不做功，故ac过程增加的内能等于ac 过程吸收的热量；而ab 过程体积增大，气体对外做正功，b 、c 状态内能相等，由热力学第一定律可知ab 过程增加的内能小于ab 过程吸收的热量，故Q ab >Q ac ，选项C 正确．10．如图7所示，有一导热性良好的汽缸放在水平面上，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，汽缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒汽缸，在此过程中( )图7A ．气体吸收热量，内能不变B ．汽缸内气体分子的平均动能增大C ．单位时间内撞击汽缸壁单位面积的气体分子数增多D ．汽缸内气体分子撞击汽缸壁的平均作用力增大答案 A11.(多选)(2020·黄冈市高二下期末)一定质量的理想气体，经历如图8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 状态的体积为2.0×10－3 m 3，则下列说法正确的是( )图8A ．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 J答案 BD解析根据pV T＝C 可知过原点的直线为等容线，且斜率越大的等容线对应的气体的体积越小，由题图可知V a ＝V b ＜V c ＝V d ，选项A 项错误；b →c 过程中，气体的体积变大，对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知气体吸热，选项B 正确；c →d 过程中，气体温度降低，则气体内能减小，选项C 错误；d →a 过程中，气体体积减小，V d ＝V c ，根据理想气体状态方程可知1.0×105×2.0×10－3200 m 3＝2.0×105·V c 800，解得V c ＝V d ＝4×10－3 m 3，外界对气体做功W ＝p ΔV ＝1.0×105×(4×10－3－2×10－3) J ＝200 J ，选项D 正确．12．(2021·八省联考·江苏)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作．该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成．如图9所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体( )图9A ．在状态a 和c 时的内能可能相等B ．在a →b 过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C ．b →c 过程中增加的内能小于d →a 过程中减少的内能D ．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量答案 B解析根据热力学第一定律有ΔU ＝W ＋Q ，c →d 为绝热过程，则Q ＝0，V 增大，W <0，则ΔU <0，故T c >T d ；d →a 为等容过程，根据查理定律有p T＝C ，知T d >T a ，则T c >T a ，故状态c 的内能较大，A 错误；a →b 为绝热过程，Q ＝0，外界对气体做功W >0，ΔU ＝W ，B 正确；c →d 气体对外界做功W 1，大小等于cd 曲线与V 轴围成的面积，a →b 外界对气体做功W 2，大小等于ab 曲线与V 轴围成的面积，可知W 1>W 2，d →a 、b →c 为等容过程W ′＝0，故全过程，气体对外界做功，大小等于bcda 围成的面积，在一次循环过程中，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，W <0，ΔU ＝0，可知Q >0，故一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量；由上面分析可知，c →d 内能减少量大于a →b 内能的增加量，故b →c 内能的增加量应大于d →a 内能的减少量，C 、D 错误．13．如图10所示，导热材料制成的横截面积相等、长度均为45 cm 的汽缸A 、B 通过带有阀门的管道连接．初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C 位于B 内左侧，在A 内充满压强p A ＝2.8×105 Pa 的理想气体，B 内充满压强p B ＝1.4×105 Pa 的理想气体，忽略连接汽缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：图10(1)平衡后活塞向右移动的距离和B 中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B 内气体是吸热还是放热(简要说明理由)．答案 (1)15 cm 2.1×105 Pa (2)放热，理由见解析解析 (1)设平衡后活塞向右移动的距离为x ，活塞向右移动达到稳定后，对A 气体，有p A LS ＝p (L ＋x )S对B 气体，有p B LS ＝p (L －x )S得x ＝15 cmp ＝2.1×105 Pa(2)活塞C 向右移动，对B 中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，由热力学第一定律可知B 内气体放热．14．如图11所示，一绝热汽缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为2m ，横截面积为S .初始时，气体的温度为T 0，活塞与汽缸底部相距为L .通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q 时，活塞上升到与汽缸底部相距2L 处，已知大气压强为p 0，重力加速度为g ，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦．求：图11(1)此时气体的温度；(2)加热过程中气体内能的增加量．答案 (1)2T 0 (2)Q －⎝⎛⎭⎫p 0＋mg S SL 解析 (1)设加热后气体的温度为T ，此时气体体积V ＝2LS初始时气体体积V 0＝LS ，由等压变化有：V 0T 0＝V T解得T ＝2T 0.(2)由题意得，封闭气体压强为p ＝p 0＋2mg sin 30°S ＝p 0＋mg S该过程外界对气体做功为W ＝－pSL ＝－⎝⎛⎭⎫p 0＋mg S SL 气体内能的增加量ΔU ＝Q ＋W ＝Q －⎝⎛⎭⎫p 0＋mg S SL .。

人教版物理【选修3-3】《10.3热力学第一定律、能量守恒定律》同步练习及答案

1、请填写下列现象中，能量转换的方式：⑴水轮机带动发电机发电；⑵水沸腾后，水壶盖被顶起；⑶电动机带动机器运转；⑷植物吸收太阳光进行光合作用；⑸煤炭燃烧发热．2.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是（）A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹减少的动量等于木块增加的动量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和3、在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，关于各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时△U为正B．物体对外界做功时W为负，放热时Q为负，内能减少时△U为负C．物体对外界做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时△U为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时△U为负4、一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程中 ( )A．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热C．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功5、永动机是不可制成的，这是因为永动机 ( )A．不符合机械能守恒定律B．违背了能的转化和守恒定律C．制造永动机的技术不过关D．无法解决机械摩擦问题6、根据能量守恒，下列说法正确的是 ( )A．物体对外界做功2J，并从外界吸收2J的热量，则物体内能增加4JB．外界对物体做功2J，物体从外界吸收2J热量，则物体内能增加4JC．外界对物体做功2J，物体向外界放出2J的热量，则物体内能不变D．物体对外界做功2J，并向外界放出2J的热量，则物体内能减少4J7、汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，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．机械能转化为内能，总能量守恒D．机械能和内能之间没有转化8．对于在一个大气压下1㎏100℃的水变为1㎏100℃的水蒸气的过程中，下列说法中正确的是（）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热过程B.水的内能不变，对外界做功，向外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热9. 如图10-3-5所示，一个半径为R ＝0.3m 的半球状容器，一小铁块由边缘的A 点从静止开始沿内壁下滑，当滑到容器底部B 点时，容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍，在它下滑的过程中内能增量的80%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少摄氏度？铁的比热是462J/(㎏·℃) g 取10m/s 2．10．如图10－3－6所示，一颗质量为m=10g 的子弹以水平速度v 0=200m/s 击穿一个静止的沙袋后，速度减小为v=100m/s ，沙袋被击穿后，上升的最大高度为h=0.2m．取g ＝10m/s 2．求：(1)沙袋的质量；(2)这一过程中系统的内能增加了多少？图10－3－6参考答案:。

高中物理选修3-3(人教版)习题：第十章 3热力学第一定律能量守恒定律含答案

3 热力学第一定律能量守恒定律A级抓基础1．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( )A．降低B．升高C．不变D．无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加．答案：B2.如图所示是密闭的气缸，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，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 J解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．5．对于一个大气压下100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是( )A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知A对．答案：A6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105 Pa，吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量．解析：等压变化，＝，对外做的功W＝p(VB－VA)．根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝5.0×102 J.答案：5.0×102 JB级提能力7.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．吸收热量，内能减小，对外做功B．吸收热量，内能增大，对外做功C．吸收热量，内能增大，外界对气体做功D．放出热量，内能增大，对外做功解析：由于热水的温度较高，将锥形瓶放进盛满热水的烧杯里，气球吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，逐渐膨胀起来对外做功．答案：B10．(多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是( )A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是分子平均动能的标志，A错；松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，由于隔板导热，最终温度相同，系统与外界无热交换，最终温度等于初始温度，B错，C、D正确．答案：CD11.某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( )A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大。

高中物理(人教版选修33)教师用书：10.3 热力学第一定律能量守恒定律练习

1.气体膨胀对外做功120 J,同时从外界吸收100 J的热量,它的内能的变化是()。

A.减小20 JB.增大20 JC.减小220 JD.增大220 J【解析】根据热力学第一定律:ΔU=W+Q=-120 J+100 J=-20 J,所以A正确。

【答案】A2.下列设想中,符合能的转化和守恒的有()。

A.利用永磁铁和软铁的作用,做一架永远运动下去的机器B.制造一架飞机,不带燃料,利用太阳能就能飞行C.做成一只船,利用水的流动,逆水行驶,不用其他力D.制造一架火箭,利用核动力驶离太阳系【解析】根据能量转化与守恒定律可知B、D正确。

【答案】BD3.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同。

将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止。

假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是()。

A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同【解析】A、B两装置中,大气压将水银从水银槽内压进带有玻璃泡的管状容器的过程中,由于进入管状容器的水银的体积相同,所以大气压力做的功相同,W=ΔE p+ΔU,但B装置中水银增加的重力势能少,故B中水银的内能增量大,选项B正确。

【答案】B4.如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。

若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中()。

A.气体对外做功,气体温度可能不变B.气体对外做功,内能一定减少C.气体压强可能增大,内能可能不变D.气体从外界吸热,内能一定增加【解析】由于汽缸是导热的,故可与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换使得内能不变。

人教版高中物理选修3-3 10.3热力学第一定律能量守恒定律同步练习习题(含答案解析)

人教版高中物理选修3-3 10.3热力学第一定律能量守恒定律同步练习习题（含答案解析）1、请填写下列现象中，能量转换的方式：⑴水轮机带动发电机发电；⑵水沸腾后，水壶盖被顶起；⑶电动机带动机器运转；⑷植物吸收太阳光进行光合作用；⑸煤炭燃烧发热．2.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是（）A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹减少的动量等于木块增加的动量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和3、在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，关于各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时△U为正B．物体对外界做功时W为负，放热时Q为负，内能减少时△U为负C．物体对外界做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时△U为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时△U为负4、一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞T1，则该过程中( )A．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热C．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功5、永动机是不可制成的，这是因为永动机( )A．不符合机械能守恒定律B．违背了能的转化和守恒定律C．制造永动机的技术不过关D．无法解决机械摩擦问题6、根据能量守恒，下列说法正确的是( )A．物体对外界做功2J，并从外界吸收2J的热量，则物体内能增加4JB．外界对物体做功2J，物体从外界吸收2J热量，则物体内能增加4JC．外界对物体做功2J，物体向外界放出2J的热量，则物体内能不变D．物体对外界做功2J，并向外界放出2J的热量，则物体内能减少4J7、汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，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．机械能转化为内能，总能量守恒D．机械能和内能之间没有转化8．对于在一个大气压下1㎏100℃的水变为1㎏100℃的水蒸气的过程中，下列说法中正确的是（）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热过程B.水的内能不变，对外界做功，向外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热9. 如图10-3-5所示，一个半径为R ＝0.3m 的半球状容器，一小铁块由边缘的A 点从静止开始沿内壁下滑，当滑到容器底部B 点时，容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍，在它下滑的过程中内能增量的80%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少摄氏度？铁的比热是462J/(㎏·℃) g 取10m/s 2．10．如图10－3－6所示，一颗质量为m=10g 的子弹以水平速度v 0=200m/s 击穿一个静止的沙袋后，速度减小为v =100m/s，沙袋被击穿后，上升的最大高度为h=0.2m ．取g ＝10m/s 2．求：(1)沙袋的质量；(2)这一过程中系统的内能增加了多少？图10－3－6参考答案:1．⑴机械能转换为电能；⑵内能转换为机械能；⑶电能转换为机械能；⑷光能转换为化学能；⑸化学能转换为内能．2．BD 3．B 4．AB5．B 6．BCD7．C 8．A 9．4.5×10-3℃10．(1)0.5㎏(2)149J。

高中物理人教版选修3-3学案：第十章3热力学第一定律能量守恒定律 Word版含解析(2篇)

3热力学第一定律能量守恒定律1．热力学第一定律(1)内容：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。

这个关系叫做热力学第一定律。

(2)数学表达式为：ΔU＝W＋Q公式中符号的意义：①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功；②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热；③ΔU＞0，表示系统内能增加；ΔU＜0，表示系统内能减少。

特别提示：①热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。

②若一根金属丝通过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判断是通过对它做了功，还是发生了热传递使它的内能增加，因为单纯对系统做功和单纯对系统传热都能改变系统的内能，由于它们在改变系统内能方面是等效的，那么既对系统做功又对系统传热也能改变系统的内能。

内能改变了多少就由热力学第一定律来定量分析计算。

【例1】一定量的气体从外界吸收热量2.66×105J，内能增加4.25×105J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？解析：题目中已经知道气体从外界吸收的热量以及内能的增加量，根据热力学第一定律的公式就可以求出外界对气体或气体对外界所做的功，由ΔU＝W＋Q得W＝ΔU－Q＝(4.25×105－2.66×105) J＝1.59×105J，W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J。

答案：外界对气体做功 1.59×105 J2．能量守恒定律(1)不同形式的能量之间可以相互转化①自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。

②不同形式能量之间的转化：“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等，这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。

物理选修3-3课后训练：第十章3 热力学第一定律能量守恒定律含解析精品

课后训练1．一定量的理想气体在某一过程中，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 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J2．(2011·广东理综)如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的理想气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M 向下滑动的过程中()。

A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小3．一定质量的理想气体，从状态A变化到另一个状态B的过程中，内能增加了160 J，则下列关于内能变化的可能原因的说法中不可能的是()。

A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160 JB．从A到B的单纯热传递过程中，外界对气体传递了160 J的热量C．从A到B过程中吸热280 J，并对外做功120 JD．从A到B过程中放热280 J，外界对气体做功120 J4．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5.如图所示，A、B、C、D表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中AD平行于横坐标轴，CD平行于纵坐标轴，AB的延长线过原点，以下说法中正确的是()。

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第3节热力学第一定律能量守恒定律
[随堂检测]
1．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是( )
A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器
B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律
C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题
D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
解析：选AD．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律．这也是它不能制成的原因．故A、D两项正确，B、C两项错误．
2.如图，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞
下面是水，上面是大气，大气压恒定．A、B的底部由带阀门K
的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中的高，
打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡．在这个过程中( ) A．大气压对水不做功，水的内能减少
B．水克服大气压做功，水的内能减少
C．大气压对水不做功，水的内能不变
D．大气压对水不做功，水的内能增加
解析：选D.打开阀门K，使A中的水逐渐流向B中，最后水面持平，A中水面下降h A，B中水面上升h B，相当于A中S A h A体积的水移到B中，且S A h A＝S B h B，这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减小了．大气压力做功情况是大气压对A容器中的水做正功，对B容器中的水做负功．所以，大气压力对水做的总功为p0S A h A－p0S B h B，由于S A h A＝S B h B，所以大气压对水做的总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水的重力做功，重力势能转化为内能，故选项D正确．
3．(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
解析：选AC．实际气体在温度不太低、压强不太大时可看做理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，温度升高，选项A、C正
确；根据理想气体状态方程pV
T
＝C可判断压强一定增大，选项B、D错误．
4．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.
解析：气泡从湖底上升到湖面过程中，W＝－0.6 J，ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU ＝W＋Q得Q＝0.6 J，即吸收热量0.6 J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中W＝－0.1 J，Q＝0.3 J，则ΔU＝W＋Q＝0.2 J，即气泡内气体内能增加0.2 J.
答案：吸收0.6 0.2
[课时作业]
一、单项选择题
1．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( )
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能的相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
解析：选D．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能在减少，故A、C项错误．减少的机械能通过摩擦转化成了内能，故B项错误，D项正确．
2．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )
A．从外界吸热B．对外界做负功
C．分子平均动能减小D．内能增加
解析：选A．缓慢放水过程中，胎内气体体积增大、温度不变，由于不计分子势能，内能不变，故分子平均动能不变，选项C、D错误；由体积增大可知气体对外界做正功，或克服外界压力做功，选项B错误．由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．
3．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体。

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