2017-2018学年粤教版高中物理选修3-3习题：第三章+第二三节能量守恒定律+Word版含答案

第三章
热力学基础
第二节
热力学第一定律
第三节
能量守恒定律
A级　抓基础
1.固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用可以忽略．假设气缸的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示．则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是(　　)
A．气体对外界做功，气体内能减小
B．气体对外界做功，气体内能不变
C．外界对气体做功，气体内能不变
D．气体向外界放热，气体内能不变
解析：用力F缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于气缸的导热性能很好，环境温度又不变，气缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B选项正确．
答案：B
2．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
3.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800
J，同时气体向外界放热200
J，缸内气体的(　　)
A．温度升高，内能增加600
J
B．温度升高，内能减少200
J
C．温度降低，内能增加600
J
D．温度降低，内能减少200
J
解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800
J＋(－200
J)＝600
J，ΔU为正表示内能增加了600
J，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：A
4．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
5．(2015·北京卷)下列说法正确的是(　　)
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知做功和热传递是改变内能的两方式则A、B错误；物体放出热量，Q＜0，同时对外做功，W＜0，则ΔU＜0，故内能一定减少，故D错误；物体吸收热量，同时对外做功W，如二者相等，则内能可能不变，若Q＞W，则内能增加，若W＞Q，则内能减少，故C正确．
答案：C
6．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＝1.0×105
Pa，吸收的热量Q＝7.0×102
J，求此过程中气体内能的增量．
解析：等压变化，＝，对外做的功W＝p(VB－VA)，根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝5.0×102
J.
答案：5.0×102
J
B级　提能力
7．某地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：B
8．先把空的锥形瓶放到冰箱冷冻，1小时后取出锥形瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将锥形瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．此时锥形瓶里的气体(　　)
A．吸收热量，内能减小，对外做功
B．吸收热量，内能增大，对外做功
C．吸收热量，内能增大，外界对气体做功
D．放出热量，内能增大，对外做功
解析：由于热水的温度较高，将锥形瓶放进盛满热水的烧杯里，气球吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，逐渐膨胀起来对外做功．
答案：B
9．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)(　　)
A．内能减小，吸收热量
B．内能减小，外界对其做功
C．内能增大，放出热量
D．内能增大，对外界做功
解析：因不计分子势能，所以瓶内空气内能由温度决定，内能随温度降低而减小．空气内能减小、外界对空气做功，根据热力学第一定律可知空气向外界放热．故A、C、D错误，B正确．
答案：B
10.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，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，气体的内能增加为ΔU，则(　　)
A．ΔU＝Q
B．ΔUC．ΔU>Q
D．无法比较
解析：解题的关键是弄清参与转化和转移的各种能量哪些增、哪些减．A、B两部分气体开始的合重心在中线以下，混合均匀后，合重心在中线上，所以系统的重力势能增大，根据能量守恒定律可得，吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和，即Q＝ΔEp＋ΔU，显然，Q>ΔU.
答案：B
11．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1
g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043
cm3变为1
676
cm3.已知水的汽化热为2
263.8
J/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1
g水为研究系统，1
g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ΔU(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1
676－1.043)×10－6
J＝169.7
J.
(2)气体吸热：Q＝mL＝1×2
263.8
J＝2
263.8
J.
(3)根据热力学第一定律：
ΔU＝Q＋W＝2
263.8
J＋(－169.7)J＝2
094.1
J.
答案：(1)169.7
J　(2)2
263.8
J　(3)2
094.1
J