课时分层作业(九)
?题组一 功和内能
1．绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功20 J，下列说法正确的是( )
A.气体内能一定增加20 J
B.气体内能增加量必定小于20 J
C.气体内能增加量可能小于20 J
D.气体内能可能不变
2．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的瓶塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是( )
A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠
B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气
C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾
D.瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化成小水滴
3．如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，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。打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中( )
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
]
?题组二 热和内能
4．下列现象中，属于通过热传递改变物体内能的是( )
A.将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热
B.放在空气中的一杯热水会冷却
C.在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
D.电流通过电阻丝，电阻丝发热
5．关于热传递，下列说法正确的是( )
A.热传递的实质是温度的传递
B.物体间存在温度差，才能发生热传递
C.热传递可以在任何情况下进行
D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量
6．关于温度、热量、内能，以下说法正确的是( )
A.一个铁块的温度升高，其内能增大
B.物体吸收热量，其温度一定升高
C.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
D.温度总是从物体热的部分传递至冷的部分
7．A、B两物体之间接触，但没有发生热传递，则( )
A.两物体所含有的热量相等
B.两物体的内能相等
C.两物体的温度相同
D.两物体的内能一定相等
8．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )
A.A球吸收的热量较多
B.B球吸收的热量较多
C.两球吸收的热量一样多
D.无法确定
9．如图所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用可忽略不计。现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态。试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？
10.(多选)如图所示，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.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
D.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
11．(2021·河北卷)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示。现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能________(选填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能。图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速度分布图值，其中曲线________(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速度分布规律。
图1 图2
12.如图所示，A，B汽缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门，整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭，A内有压强pA＝2.4×105 Pa的氧气。B内有压强pB＝1.2×105 Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求：
(1)活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
(2)活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由)(假定氧气和氢气均视为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)。
13．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S＝3.2 dm2的保温圆筒，筒内装有质量为m＝0.4 kg的水，让太阳光垂直照射t＝3 min，水升高的温度Δt＝2.2 ℃，已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，地球半径为R＝6 400 km，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率。
6课时分层作业(九)
?题组一 功和内能
1．绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功20 J，下列说法正确的是( )
A.气体内能一定增加20 J
B.气体内能增加量必定小于20 J
C.气体内能增加量可能小于20 J
D.气体内能可能不变
A [绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，内能就变化了多少，故外界对气体做功20 J，气体内能一定增加20 J，A正确。]
2．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的瓶塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是( )
A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠
B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气
C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾
D.瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化成小水滴
D [当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，在瓶塞突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分液化成小水滴，形成“白雾”，故D正确。]
3．如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，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。打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中( )
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
D [打开阀门K稳定后，A、B中的水面相平，相当于图中画斜线部分的水从A移到B。这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A中的水做正功，为p0SAhA，对B中的水做负功，为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零。由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加。
]
?题组二 热和内能
4．下列现象中，属于通过热传递改变物体内能的是( )
A.将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热
B.放在空气中的一杯热水会冷却
C.在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
D.电流通过电阻丝，电阻丝发热
B [弯折铁丝是用力对物体做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，电流通过电阻丝并做功，三者都是通过做功改变物体内能；热水放在空气中，通过热传递向外传递了热量，自身的内能减少，温度下降，所以选项B正确。]
5．关于热传递，下列说法正确的是( )
A.热传递的实质是温度的传递
B.物体间存在温度差，才能发生热传递
C.热传递可以在任何情况下进行
D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量
B [热传递的实质是物体间能量的转移，故A错误；热传递的条件是物体间存在着温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递，故B正确，C错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，也可能是做功引起的，故D错误。]
6．关于温度、热量、内能，以下说法正确的是( )
A.一个铁块的温度升高，其内能增大
B.物体吸收热量，其温度一定升高
C.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
D.温度总是从物体热的部分传递至冷的部分
A [物体吸收热量，温度不一定就升高，例如晶体熔化、液体沸腾这些过程，B错误；热量是在热传递过程中传递能量的多少，是过程量，因此不能说物体含有热量，C错误；在热传递的过程中，传递的是能量，不是温度，温度变化是能量变化的表象，D错误。故选A。]
7．A、B两物体之间接触，但没有发生热传递，则( )
A.两物体所含有的热量相等
B.两物体的内能相等
C.两物体的温度相同
D.两物体的内能一定相等
C [处于热平衡的两物体温度一定相等，不发生热传递。物体的内能取决于物体的物质的量、温度和体积，温度相等，内能不一定相等，选项C正确，A、B、D错误。]
8．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )
A.A球吸收的热量较多
B.B球吸收的热量较多
C.两球吸收的热量一样多
D.无法确定
B [两球初、末状态温度分别相同，初、末状态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故B正确。]
9．如图所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用可忽略不计。现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态。试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？
[解析] 汽缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，压强增大，体积增大，内能增大；a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。
[答案] 见解析
10.(多选)如图所示，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.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
D.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
BC [大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B、C正确。]
11．(2021·河北卷)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示。现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能________(选填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能。图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速度分布图值，其中曲线________(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速度分布规律。
图1 图2
[解析] 当向活塞上表面缓慢倒入细沙时，活塞缓慢下降，外界对汽缸内气体做功；当A、B活塞上表面加入的细沙质量相同时，A、B汽缸内的气体体积相同，由于A中细沙的质量大于B中细沙的质量，则重新平衡时A中气体的体积小，汽缸A中活塞和细沙对汽缸内气体做功多，由于活塞和汽缸都是绝热的，则由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，汽缸A内气体的内能大于汽缸B内气体的内能；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故汽缸A内气体的温度更高，温度升高，大多数气体分子的速率增大，气体分子的速率分布图线的峰值向速率大的方向移动，故曲线①表示汽缸B内气体分子的速率分布规律。
[答案] 大于 ①
12.如图所示，A，B汽缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门，整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭，A内有压强pA＝2.4×105 Pa的氧气。B内有压强pB＝1.2×105 Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求：
(1)活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
(2)活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由)(假定氧气和氢气均视为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)。
[解析] (1)根据玻意耳定律，对A部分气体有：
pALS＝p(L＋x)S
对B部分气体有：pBLS＝p(L－x)S
代入相关数据解得：x＝20 cm，p＝1.8×105 Pa。
(2)活塞C向右移动的过程中活塞对B中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，故B中气体向外界放热。
[答案] (1)20 cm 1.8×105 Pa (2)见解析
13．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S＝3.2 dm2的保温圆筒，筒内装有质量为m＝0.4 kg的水，让太阳光垂直照射t＝3 min，水升高的温度Δt＝2.2 ℃，已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，地球半径为R＝6 400 km，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率。
[解析] 水吸收的能量
Q＝cmΔt＝4.2×103×0.4×2.2 J＝3 696 J
太阳光在1 s内垂直照射到S0＝1 m2面积上的功率
P＝＝W≈6.4×102 W
太阳辐射到地球表面上能量的功率
P′＝P×＝6.4×102×3.14×(6 400×103)2 W≈8.2×1016 W。
[答案] 8.2×1016 W
6课时分层作业(十)
?题组一 热力学第一定律
1．下列过程，不可能发生的是( )
A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加
B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
2．(2022·浙江金华三校高二学期检测)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
3．(2022·江苏苏州期中)为抗击疫情，某校每天都要用喷雾剂(装一定配比的84消毒液)对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B，打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( )
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
4.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，在此压缩过程中的下列说法正确的是( )
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
5．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：
(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？
(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？
?题组二 能量守恒定律、永动机不可能制成
6．(2022·江苏海门中学高二月考)如图所示，绝缘支座上，C球带正电，枕形导体A、B靠在一起，现将A、B分开，分别接触一个小电动机的两个接线柱，如果小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当电动机还没有停止时，又立刻把A、B在C附近碰一下分开，再和电动机两接线柱接触，如此下去，小电动机便能不停地转动。则下列说法正确的是( )
A．A、B分开后A左端带正电，B右端带负电
B．A、B分开前，AB是一个等势体
C．上述过程违背了能量守恒定律
D．上述过程说明永动机可以制成
7．目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，已成为时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了多种模块，这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图乙所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法正确的是( )
甲 乙
A.都是把机械能转化为电能
B．都是把光能转化为电能
C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
8.如图所示，直立容器内部有被位于中线位置的隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度较大，B的密度较小，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ΔE，则( )
A．ΔE＝Q
B．ΔEC．ΔE>Q
D．无法比较
9．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )
A．逐渐升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
10．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是( )
A．因为能量守恒，所以不要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
11.(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，其内能一定增加
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做功
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m。
13．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，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)
7课时分层作业(十)
?题组一 热力学第一定律
1．下列过程，不可能发生的是( )
A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加
B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
C [根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，做功和传热都可以改变物体的内能，故选C。]
2．(2022·浙江金华三校高二学期检测)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
A [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错误；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错误；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错误；ΔU＝W＋Q，ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确。]
3．(2022·江苏苏州期中)为抗击疫情，某校每天都要用喷雾剂(装一定配比的84消毒液)对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B，打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( )
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
C [充气过程中，储气室内气体质量增大，温度不变，平均动能不变，但内能增大，故A、B错误；喷水过程中，液体液面下降，气体体积增大，储气室内气体压强减小，气体体积增大，对外做功，而温度不变，由热力学第一定律知储气室内气体吸热，故C正确，D错误。]
4.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，在此压缩过程中的下列说法正确的是( )
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
B [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，所以艾绒即刻被点燃。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，A、C、D错误。]
5．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：
(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？
(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？
[解析] (1)由热力学第一定律可得
ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，内能增加160 J。
(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J。即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J。
[答案] (1)增加了160 J (2)外界对气体做功80 J
?题组二 能量守恒定律、永动机不可能制成
6．(2022·江苏海门中学高二月考)如图所示，绝缘支座上，C球带正电，枕形导体A、B靠在一起，现将A、B分开，分别接触一个小电动机的两个接线柱，如果小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当电动机还没有停止时，又立刻把A、B在C附近碰一下分开，再和电动机两接线柱接触，如此下去，小电动机便能不停地转动。则下列说法正确的是( )
A．A、B分开后A左端带正电，B右端带负电
B．A、B分开前，AB是一个等势体
C．上述过程违背了能量守恒定律
D．上述过程说明永动机可以制成
B [由静电感应可知，AB分开前，由于C球带正电，所以枕形导体A带负电，枕形导体B带正电，由于C球存在，所以AB分开后，A左端带负电，B右端带正电，分开前AB处于静电平衡状态，所以AB是一个等势体，故A错误，B正确；上述过程在把AB分开的过程中要克服AB之间的静电力做功，把机械能转化为电能，然后再把电能转化为机械能，此过程是能量不断转化的过程，不违背能量守恒定律，但需要消耗机械能，永动机不可能制成，故C、D错误。]
7．目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，已成为时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了多种模块，这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图乙所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法正确的是( )
甲 乙
A.都是把机械能转化为电能
B．都是把光能转化为电能
C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
C [甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，故是将机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，故是将光能转化为电能，故A、B、D错误，C正确。]
8.如图所示，直立容器内部有被位于中线位置的隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度较大，B的密度较小，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ΔE，则( )
A．ΔE＝Q
B．ΔEC．ΔE>Q
D．无法比较
C [抽去隔板前，A、B气体的整体重心在中线以上，抽去隔板待气体混合均匀后，重心恰好在中线上，系统的重力势能减少，由能量守恒定律知，减少的重力势能与内能发生转化而使得气体内能增加，吸收的热量也使得气体内能增加，则气体内能的增量大于气体所吸收的热量，选项C正确。]
9．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )
A．逐渐升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
A [冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，A正确。]
10．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是( )
A．因为能量守恒，所以不要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
C [能量守恒定律告诉我们，能量是不会减少的，煤炭、石油、天然气等化石能源使用后，化学能转化为内能耗散了，虽然总能量没有减少，但是可以利用的能量降低了，因此依然要节约能源，故A错误；自然界中石油、煤炭等能源是有限的，因此会不断减少，故B错误；新能源是可以循环利用的，因此人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，故C正确；人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，符合能量守恒定律，故D错误。]
11.(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，其内能一定增加
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做功
ACD [由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能量的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错误，C、D正确；由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子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。因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减少，A正确。]
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m。
[解析] 设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m0，则m0＝πd2·vt·ρ
风的动能Ek＝m0v2＝πd2v3tρ
根据题意：πd2v3tρ×50%×80%＝mgh，则
＝。
[答案]
13．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，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)
[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。
(2)大气压力对活塞做功W1＝p0S(l0－l)＝2 J
人做功W2＝100 J，由热力学第一定律
ΔU＝W1＋W2＋Q，将Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J。
[答案] (1)1.1×106 Pa (2)82 J
7课时分层作业(十一)
?题组一 热力学第二定律
1．下列说法正确的是( )
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能从低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性
2．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量不可能从低温物体传递给高温物体
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
3．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
4．(2022·上海松江二中高二期中)下列说法正确的是( )
A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到0 K
C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
5．下列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
6．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其他变化；其二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙。
?题组二 能源是有限的
7．煤、石油、天然气作为能源的共同特点的下列说法不正确的是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能量
D．污染环境的能源
8．下列说法正确的是( )
A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
9．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是( )
A．内能不可以转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
10.(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是( )
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
11．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
12．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。
如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为____MW。
13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW，每小时耗(柴)油14 kg，请计算发动机的效率(柴油的热值为4.3×107 J/kg)。
6课时分层作业(十一)
?题组一 热力学第二定律
1．下列说法正确的是( )
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能从低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性
C [热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是会不会产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。]
2．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量不可能从低温物体传递给高温物体
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
D [由热力学第二定律知B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知D正确。]
3．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
B [由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距离的关系可知，C错误；温度升高时，物体中分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，D错误。]
4．(2022·上海松江二中高二期中)下列说法正确的是( )
A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到0 K
C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
C [在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为内能，室内温度会升高，故A项错误；0 K是绝对零度，是不可能达到的，故B项错误；在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多，故C项正确；机械能可以自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量并将热量全部变为功，而不产生其他影响，故D项错误。]
5．下列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
B [第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，选项B正确；能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，C错误；静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。故选B。]
6．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其他变化；其二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙。
[解析] 由题图甲可知，使热量由低温物体传到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如图所示。
[答案] 见解析
?题组二 能源是有限的
7．煤、石油、天然气作为能源的共同特点的下列说法不正确的是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能量
D．污染环境的能源
A [煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能源，它是由动、植物转化而来的，其来源可追溯到太阳能，故B、C、D正确。A符合题意。]
8．下列说法正确的是( )
A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
D [能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误；能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循能量守恒定律，故D正确。]
9．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是( )
A．内能不可以转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
C [本题考查热力学第一、第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，选项A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，选项C正确。]
10.(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是( )
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
AB [温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分散失，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，电流计也会消耗电能，故选项A、B正确，C、D错误。]
11．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
BC [热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确。]
12．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。
如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为____MW。
[解析] 潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10 N＝1.5×1012 N，其重心高度变化为h′＝1.5 m
一天内海水两进两出，故水流功率为
P＝＝ W≈1.0×108 W＝100 MW。
[答案] 100
13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW，每小时耗(柴)油14 kg，请计算发动机的效率(柴油的热值为4.3×107 J/kg)。
[解析] 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求热效率。
发动机每小时做的功W＝Pt＝66 150 W×3 600 s＝2.381 4×108 J
完全燃烧14 kg柴油放出的能量
Q总＝4.3×107×14 J＝6.02×108 J
有用功的能量Q有＝W＝2.381 4×108 J
所以η＝＝×100%≈39.6%
发动机的效率是39.6%。
[答案] 39.6%
6
