粤教版高中物理选修333233《热力学第一定律 能量守恒定律》课时作业Word文档格式.docx
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B.总能量守恒
C.机械能和内能增加
D.机械能减少,内能增加
6.“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
【概念规律练】
知识点一 热力学第一定律
1.一定质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×
104J
B.W=8×
104J,ΔU=-1.2×
105J,Q=-2×
105J
C.W=-8×
105J,Q=2×
D.W=-8×
105J,Q=-4×
2.(双选)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
知识点二 能量守恒定律
3.如图1所示,A、B是两个完全相同的铁球,A放在绝热板上,B用绝热绳悬挂,现只让它们吸收热量,当它们升高相同的温度时,它们所吸收的热量分别为QA、QB,则( )
图1
A.QA=QBB.QA<
QB
C.QA>
QBD.无法确定QA、QB的大小
4.水能不产生污染物,是一种清洁能源,位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6000m3,而且一年四季流量稳定,瀑布落差50m,若利用这一资源发电,设其效率为50%,估算发电机的输出功率.(g取10m/s2)
【方法技巧练】
热力学第一定律的应用技巧
5.一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×
103J
C.增加了3×
103JD.减少了3×
6.(双选)如
图2
图2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.体积可能不变
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
1.某系统的初状态具有内能1J,在外界对它做0.5J的功后,它放出0.2J的热量,系统在这个过程中内能的增量是( )
A.0.7JB.0.3J
C.0.66JD.-0.34J
2.某气体温度升高了(体积不变),可能的原因是( )
A.气体一定吸收了热量
B.气体可能放出了热量
C.外界对气体可能做了功
D.气体可能吸收了热量
图3
3.(双选)如图3所示,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时( )
A.氢气的温度不变
B.氢气的压强减小
C.氢气的体积减小
D.氧气的温度升高
4.(双选)
图4
如图4所示,一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中( )
A.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
5.一定质量的理想气体,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-Q2=W1-W2
C.W1=W2D.Q1=Q2
6.如图5所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的p—图线,则在此过程中( )
图5
A.气体的内能改变B.气体的体积增大
C.气体向外界放热D.气体对外界做功
7.如图6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,以下说法错误的是( )
图6
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.自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,下列说法中正确的是( )
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
9.(双选)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.上述不同现象所包含的相同物理过程是( )
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
图7
10.如图7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,共同摆起一定高度,则下面有关能的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
11.在图8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ΔEk;
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
图8
①W1=0②W2-W3=ΔEk
③W2-W3=Q=ΔU④W3-Q=ΔU
其中,正确的是( )
A.①②③B.①②④
C.②③D.①③
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
12.空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2×
105J的功,同时空气的内能增加了1.5×
105J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少?
13.一定量的气体从外界吸收了2.6×
105J的热量,内能增加了4.2×
105J,是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功?
做了多少功?
如果气体吸收的热量仍为2.6×
105J不变,但是内能只增加了1.6×
105J,这一过程做功情况怎样?
14.一铁球从高H处由静止落到地面上,回弹速率是落地速率的一半,设撞击所转化的内能全部使铁球温度升高,则铁球的温度升高多少?
(设铁的比热容为c,各物理量取国际制单位)
15.重1000kg的气锤从2.5m高处落下,打在质量为200kg的铁块上,要使铁块的温度升高40℃,气锤至少应落下多少次?
(设气锤撞击铁块时做的功有60%用来使铁块温度升高,且铁的比热c=0.11cal/(g·
℃),1cal=4.2J,g取10m/s2)
课前预习练
1.物体吸收的热量Q 外界对物体做的功W ΔU=Q+W>
<
>
2.凭空产生 凭空消失 转化 转移 转化 转移
3.一种形式 另一种 创造 不可能 能量守恒定律
4.C [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),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,则内能可能不变,C正确.若物体放热同时对外做功,物体内能一定减少,故D错.]
5.BD [物体沿斜面上滑的过程中,有摩擦力对物体做负功,所以物体的机械能减少.由能量转化和守恒定律知,内能应增加,能的总量不变.]
6.B
课堂探究练
1.B [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.]
方法总结 热力学第一定律的表达式为ΔU=W+Q,应用时要熟练掌握各物理量的符号法则.
2.CD [当物体从外界吸收的热量与对外做的功正好相等时,物体的内能不变,C正确;
物体对外做功,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.]
方法总结 本题易错之处是有些同学把吸热和内能混为一谈.不假思索就认为物体吸热内能增加,物体放热内能减少而错选A、B.而A和B中只谈到一种改变内能的方式,但并不能否认还可能存在着另一种改变内能的方式——做功.
3.C [对A球:
吸热后膨胀,重心升高,重力势能增加,则吸收的热量等于增加的重力势能和内能之和.QA=ΔEPA+ΔUA,对B球:
吸热后也膨胀,但重心下降,则吸收的热量和重力势能的减少量等于B球内能的变化,即QB+ΔEPB=ΔUB,两球的内能的变化量相同,即ΔUA=ΔUB,故QA>
QB,选项C正确.]
方法总结 应用能量守恒定律解决问题时,首先应明确有哪几种能量参与转化或转移,哪些增、哪些减,然后利用守恒观点列出方程求解.
4.1.5×
109W
解析 水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能.
每秒钟流下的水的质量为:
m=ρV=1×
103×
6000kg=6×
106kg.
每秒钟水减少的机械能为:
E=mgh=6×
106×
10×
50J=3×
109J.
设发电机的输出功率为P,则由能量守恒定律可得:
Eη=Pt,
解得P=3×
109×
50%W=1.5×
109W.
方法总结 能量守恒定律是普遍适用的定律,在解决有关能量转化问题时,必须想到利用能量守恒定律.
5.C [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×