2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第一定律習題 教科版選修3-3

2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第一定律習題 教科版選修3-3一、選擇題1有一個小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內氣體體積不斷增大，小氣泡上升的過程中（ ） A由于氣泡克服重力做功，則它的內能減少 B由于重力和浮力的合力對氣泡做功，則它的內能增加 C由于氣泡內氣體膨脹對外做功，則它的內能增加 D由于氣泡內氣體膨脹對外做功，則它的內能減少2在光滑水平面上有一木塊保持靜止，射來的子彈穿過木塊，下列說法中正確的是（ ） A摩擦力做功使木塊內能改變 B子彈損失的機械能，等于子彈與木塊增加的內能 C子彈損失的機械能，等于木塊動能的增量和木塊、子彈內能增量的總和 D子彈與木塊總動能守恒3一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關于物體的機械能和內能的變化，下列判斷中正確的是（ ） A物體的機械能和內能都不變 B物體的機械能減小，內能不變 C物體的機械能增大，內能增大 D物體的機械能減小，內能增大4暖瓶中盛有0.5 kg 25的水，一個學生想用上下搖晃的方法使冷水變?yōu)殚_水設每搖晃一次水的落差為15 cm，每分鐘搖晃30次不計所有熱散失，大約需多長時間可以把水“搖開”？c水=4.2×103 J（kg·），g取10 ms25如圖所示，導熱的汽缸開口向下，缸內活塞封閉了一定質量的理想氣體，活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，砂桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止?，F將砂桶底部鉆一個小洞，讓細沙慢慢漏出，汽缸外部溫度恒定不變。則（ ）A缸內氣體壓強減小，內能增加B缸內氣體壓強增大，內能不變C缸內氣體壓強增大，內能減少D外界對缸內氣體做功6關于物體的內能和熱量，下列說法中正確的有（ ） A熱水的內能比冷水的內能多 B溫度高的物體其熱量必定多，內能必定大 C在熱傳遞過程中，內能大的物體其內能將減小，內能小的物體其內能將增大，直到兩物體的內能相等 D熱量是熱傳遞過程中內能轉移量的量度7以下說法正確的是（ ） A熱量是物體在熱傳遞過程中內能的變化 B熱能是內能的通俗且不甚確切的說法 C個別分子是沒有溫度可言的 D熱量有可能從內能少的物體傳到內能多的物體8對于一定質量的氣體（ ） A吸熱時其內能可以不變 B吸熱時其內能一定不變 C不吸熱也不放熱時其內能可能減小 D不吸熱也不放熱時其內能一定不變9給鐵絲加熱，鐵絲溫度升高了，用錘子敲打鐵絲，鐵絲溫度也升高，這說明（ ） A功和熱本質上是相同的 B功可以轉化為熱量 C做功和熱傳遞對改變物體內能是等效的 D做功和熱傳遞對改變物體內能的過程有本質區(qū)別10對于一定質量的理想氣體，在下列各過程中，可能發(fā)生的過程是（ ） A氣體膨脹對外做功，溫度升高 B氣體吸熱，溫度降低 C氣體放熱，壓強增大 D氣體放熱，溫度不變11下列說法正確的是（ ）A物體放出熱量，其內能一定減小B物體對外做功，其內能一定減小C物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加D物體放出熱量，同時對外做功，其內能可能不變12下列過程可能發(fā)生的是（ ） A物體吸收熱量，對外做功，同時內能增加 B物體吸收熱量，對外做功，同時內能減少 C外界對物體做功，同時物體吸熱，內能減少 D外界對物體做功，同時物體放熱，內能增加13一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比（ ） A氣體內能一定增加 B氣體內能一定減小 C氣體內能一定不變 D氣體內能是增是減不能確定 二、填空題14遠古時代，取火是一件困難的事，火一般產生于雷擊或磷的自燃隨著人類文明的進步，出現了“鉆木取火”等方法“鉆木取火”是通過_方式改變物體的內能，把_轉變成內能15如圖所示，兩個相通的容器A、B間裝有閥門S，A中充滿氣體，分子與分子之間存在著微弱的引力，B為真空。打開閥門S后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換，則氣體的內能 （選填“變小”、“不變”或“變大”），氣體的分子勢能 （選填“減少”、“不變”或“增大”）。三、解答題16某同學為測量地表植物吸收太陽能的本領做了如下實驗：用一面積為0.1 m2的面盆盛6 kg的水，經太陽垂直照射15 min，溫度升高5，若地表植物招收太陽光的能力與水相等，試計算： （1）每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少？ （2）若綠色植物在光合作用中每吸收1 kJ的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，則每公頃綠地每秒百放出多少升的氧氣？（1公頃=104 m2）17一鐵球從高H處由靜止落到地面上，反彈速率是落地速率的一半，設撞擊所轉化的內能全部用來令鐵球溫度升高，則鐵球升高多少？（設鐵球的比熱容為c，各物理量取國際制單位）18子彈以200 ms的速度射入固定的木板，穿出時速度為100 ms，若子彈損失的機械能完全轉化為內能，并有50被子彈吸收，求子彈的溫度升高多少？已知子彈的比熱容為130 J(kg·)【答案與解析】一、選擇題1【答案】D 【解析】在小氣泡上升過程中，重力和浮力的合力對氣泡做的功，或者氣泡克服重力做的功，只能改變氣泡的機械能，而不能影響氣泡內氣體的內能，故A、B錯誤在上升的過程中，氣泡內氣體膨脹而對外界做功，使它的內能減小，故D正確2【答案】A、C 【解析】子彈損失的動能一部分轉化為木塊的動能，一部分轉化為內能3【答案】D 【解析】鐵塊沿斜面勻速下滑時，動能不變，勢能減小，所以鐵塊的機械能一定減小鐵塊沿斜面能勻速滑下，這斜面一定是不光滑的，鐵塊下滑時克服摩擦力做功，鐵塊損失的機械能轉化為鐵塊和斜面的內能，因此鐵塊的溫度會略有升高，內能增大此題情景就像冬天兩手相互搓會感到暖和一樣4【答案】見解析【解析】此問題中能量轉化方向是：向上搖時學生自身的內能通過對水做功轉化為水的重力勢能，水下降時其重力勢能轉化為動能，再轉化為水的內能由于不計一切熱散失，水的重力勢能的減少量等于水的內能的增加量 設把水“搖開”需t min，水升溫T，由W=U得： 30 mg·h·t=cmT， 即把水“搖開”大約需7×103 min，約為5天 遇到該類問題，一部分學生往往不知如何入手，但認真理解題意，抓住問題的關鍵，解決問題也并不困難另外，要特別注意運用Q=cmt時，單位要用國際單位5【答案】BD【解析】設活塞質量為m，橫截面積為S，大氣壓為p0，則以活塞為研究對象，根據平衡條件得：汽缸內氣體的壓強，由于m減小，則p增大，即氣體的壓強增大，氣體被壓縮，外界對氣體做功。由于汽缸是導熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，其內能不變。故B、D正確，A、C錯誤。6【答案】D 【解析】物體的內能由溫度、體積及物體的質量決定，并不只由溫度決定，故選項A、B都不對在熱傳遞過程中，熱量是由高溫物體傳給低溫物體，而內能大的物體不一定溫度高，在熱傳遞過程中完全有可能內能大的物體內能繼續(xù)增大，內能小的物體內能繼續(xù)減小，故選項C是錯誤的關于熱量的論述選項D是正確的7【答案】B、C、D 8【答案】A、C 9【答案】C 10【答案】A、B、C、D11【答案】C【解析】物體內能的改變方式有兩種：做功和熱傳遞，只說某一種方式我們無法判斷內能是否變化，故A、B選項錯誤；物體放出熱量又同時對外做功內能一定減小，故D選項錯誤；物體吸收熱量同時對外做功，內能可能增大、減小或不變，故C選項正確。 12【答案】A、B、D 【解析】當物體吸收的熱量多于對外做的功時，物體的內能就增加，A正確；當物體吸收的熱量比對外做功的數值少時，物體的內能就減少，B正確；外界對物體做功，同時物體吸熱，則物體的內能必增加C錯誤：當物體放出的熱量比外界對物體做功的數值少時，物體的內能增加，D正確13【答案】D 【解析】氣體的內能是由做功和熱傳遞共同決定的，現在吸收熱量和對外做功同時進行，不知兩者具體的數量關系，無法判斷內能的變化情況，故選D二、填空題14【答案】做功 機械能 15【答案】不變、增大【解析】打開閥門，氣體膨脹，因為右邊是真空，所以不對外做功，絕熱過程，故由熱力學第一定律可得，氣體的內能不變，溫度就不變；由于體積增大，即分子間的作用力將更小，所以氣體分子勢能增大三、解答題16【答案】見解析【解析】（1）每平方米綠色植物每秒吸收的太陽能為： （2）每公頃綠地每秒吸收的太陽能為：Q=1.4×103×104 J=1.4×104 kJ，放出的氧氣體積V=1.4×104×0.05 L=700 L17【答案】見解析【解析】設落到地面時的速率為v，則v2=2gH，得落地時的速率，則鐵球在與地面撞擊時損失的動能 。 由能量守恒定律得，損失的動能全部轉化為鐵球的內能， 則 。 由 U=Q，Q=mct得。18【答案】見解析【解析】子彈穿過木板的過程中損失的機械能 。 因全部轉化為內能并有50被子彈吸收，則有 Q=E×50%，即 cmt=E×50%， 。