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第十章热力学定律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B
2.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200J解析对一定质量的气体,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800J+-200J=600J,ΔU为正表示内能增加了600J,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.答案A3.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为负解析外界对物体做功时W为正,反之为负;吸热时Q为正,反之为负;内能增加时ΔU为正,反之为负.故C正确.答案C4.多选一定质量的理想气体,如果体积膨胀,同时吸收热量,下列关于该气体内能变化的说法中正确的是 A.如果气体对外做的功大于吸收的热量,气体内能将减少B.如果气体对外做的功小于吸收的热量,气体内能将减少C.如果气体对外做的功等于吸收的热量,气体内能将不变D.如果气体对外做的功等于吸收的热量,气体内能可能改变解析体积膨胀,则气体的压力一定对外做功.W0,吸收热量Q0,所以气体内能的变化要比较二者的大小关系,由W+Q=ΔU可知A、C正确.答案AC5.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A
6.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.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小解析本题考查气体性质和热力学第一定律,由于不计气体分子之间的相互作用,且整个过程缓慢进行,所以可看成温度不变,即气体内能不变,选项B、D均错.热力学第一定律公式ΔU=W+Q,因为在这个过程中气体体积减小,外界对气体做了功,式中W取正号,ΔU=0,所以Q为负,即气体向外放热,故选项A错,C对.正确选项为C.答案CB级 提能力7.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,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B8.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CD9.分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度,一定质量的理想气体,其初始状态表示为p
0、V
0、T0.若分别经历如下两种变化过程
①从p
0、V
0、T0变为p
1、V
1、T1的过程中,温度保持不变T1=T0;
②从p
0、V
0、T0变为p
2、V
2、T2的过程中,既不吸热,也不放热.在上述两种变化过程中,如果V1=V2V0,则 A.p1p2,T1T2B.p1p2,T1T2C.p1p2,T1T2D.p1p2,T1T2解析过程
①是等温膨胀,遵守玻意耳定律,过程
②是绝热膨胀,系统对外做功,内能减少,温度降低,遵循理想气体状态方程,故A正确.答案A
10.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B11.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=
1.0×105Pa,吸收的热量Q=
7.0×102J,求此过程中气体内能的增量.解析等压变化,=,对外做的功W=pVB-VA.根据热力学第一定律ΔU=Q-W,解得ΔU=
5.0×102J.答案ΔU=
5.0×102J12.在一个标准大气压下,水在沸腾时,1g的水由液态变成同温度的水汽,其体积由
1.043cm3变为1676cm
3.已知水的汽化热为
2263.8J/g.求1体积膨胀时气体对外界做的功W;2气体吸收的热量Q;3气体增加的内能ΔU.解析取1g水为研究系统,1g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量,同时由于体积膨胀,系统要对外做功,所以有ΔUQ吸.1气体在等压大气压下膨胀做功W=pV2-V1=
1.013×105×1676-
1.043×10-6J=
169.7J.2气体吸热Q=mL=1×
2263.8J=
2263.8J.3根据热力学第一定律ΔU=Q+W=
2263.8J+-
169.7J=
2094.1J.答案
1169.7J
22263.8J
32094.1J。