高中物理-热力学第一定律、能量守恒定律练习题1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中,关于ΔU、W、Q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ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU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ΔU为负
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．气体内能的增减不能确定
3．(2013·课标全国卷Ⅱ)关于一定量的气体,下列说法正确的是( ) A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C．在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
4．下列对能量守恒定律的认识中,不正确的是( )
A．某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加
B．某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
5．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成。
开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。
在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体( )
A．对外做正功,分子的平均动能减小
B．对外做正功,内能增大
C．对外做负功,分子的平均动能增大
D．对外做负功,内能减小
6．如图所示,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( )
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
7. 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,dc平行于纵坐标轴,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
8．一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量,同时气体对外界做了6×105 J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？
9．(·山东理综)如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1＝20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高。
现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10 cm。
(环境温度不变,大气压强p0＝75 cmHg)
(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。
(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体将________(填“吸热”或“放热”)。
参考答案
1.解析：根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知选项C正确。
答案：C
2.解析：由热力学第一定律ΔU＝Q＋W,气体吸收热量,Q>0,体积膨胀对外做功W<0,但不能确定Q与W值的大小,所以不能判断ΔU的正负,则气体内能的增减也就不能确定,选项D正确。
答案：D
3.解析：气体体积为气体分子所能达到的空间的体积,而气体分子体积很小,体积之和远小于气体体积,A项正确；气体温度反映了分子运动的剧烈程度,分子运动的剧烈程度减弱,温度必然降低,B项正确；气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器器壁的结果,在完全失重的情况下,气体对器壁仍产生压强,C项错误；气体从外界吸收热量,但如果同时对外做功,那么气体的内能不一定增加,D项错误；根据气体定律可知,气体在等压膨胀过程中,体积与热力学温度成正比,体积变大,温度升高,E项正确。
答案：ABE
4.解析：A选项是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的。
B 选项是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中能量是守恒的。
这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移。
任何永动机都是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。
D选项中石子的机械能在变化,比如受空气阻力作用,机械能可能减少,但机械能并没有消失,只是转化成了其他形式的能量。
答案：D
5.解析：缸内气体膨胀,对外做正功,即W<0,缸内气体与外界无热交换,即Q ＝0,由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知,ΔU<0,即缸内气体的内能减小,温度降低,分子的平均动能减小,故选项B、C、D错误,选项A正确。
答案：A
6.解析：将活塞P缓慢地向B移动的过程中,外力对乙做功,乙的内能增加,温度升高,由于固定隔板B导热,所以乙将传递热量给甲,甲、乙两部分气体的温度最终相同,均高于初态温度,所以甲、乙内能均增加,故选C项。
答案：C
7.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,故选项A错；气体从状态c到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,故选项B对；气体从状态a到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,选项C正确；气体从状态b到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,故选项D对。
答案：BCD
8.解析：(1)气体从外界吸热为Q＝4.2×105 J
气体对外界做功为W＝－6×105 J
由热力学第一定律知：
ΔU＝W＋Q＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J
ΔU取负值,说明气体的内能减少,减少了1.8×105 J。
(2)因为气体对外界做功,所以气体的体积增大,分子间距离增大,气体分子间的作用力表现为引力,所以此过程要克服分子力做功,分子势能增加。
(3)因为气体内能减少,同时气体的分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了。
答案：(1)减少减少了1.8×105 J (2)增加(3)减少
9.解析：(1)设U形管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p。
左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得
p 1V
1
＝p2V2①
p
1
＝p0②
p
2
＝p＋p h③
V
1
＝l1S④
V
2
＝l2S⑤
由几何关系得
h＝2(l
2
－l1)⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得p＝50 cmHg⑦
(2)左管内气体体积增大,说明气体膨胀对外做正功；由于气体温度保持不变,根据热力学第一定律可得W＋Q＝0,故气体从外界吸热。
答案：(1)50 cmHg (2)做正功吸热。