2019-2020学年粤教版选修3-3 3.2热力学第一定律 达标作业（解析版)

3.2热力学第一定律
达标作业（解析版)
1．如图，质量相同的两物体、，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧，在水平桌面的上方，在水平粗糙桌面上。初始时用力压住b使、静止，撤去此压力后，开始运动，在下降的过程中，始终未离开桌面。在此过程中
A．的动能小于的动能
B．两物体机械能的变化量相等
C．的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量
D．绳的拉力对所做的功与对所做的功的代数和不为零
2．风是一种潜力很大的新能源，国内外都很重视利用风力来发电。地球上可开发的风能大约是可开发水能的10倍，风能与水能、生物能一样，实际上都是间接地来自太阳能。已知太阳照射到地球的上能量，大约有1%转化为风能，而地球上可开发利用的风能只占全部风能的约1%，已知太阳每秒钟释放出的能量约为，这些能量中，约有二十二亿分之一到达地球，则每年地球上拥有可开发利用的风能约为（ ）
A． B．
C． D．
3．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多，从能量转化的角度分析，下列电器与电动自行车属于同一类型的是（　　　）
A．电暖器 B．电水壶 C．电饭煲 D．洗衣机
4．如图是几种常见的能量转化关系示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．不同能量可以相互转化
B．通过发电机能实现Z过程
C．通过电动机能实现Y过程
D．通过电动机能实现X过程
5．如图，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示。则在此过程中
A．气体温度一直降低
B．气体温度不变
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
6．一定质量的理想气体（分子力不计），体积由V膨胀到V′．如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为△U1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为△U2．则（　　）
A．，， B．，，
C．，， D．，，
7．如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气缸内有一电热丝，气缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供 一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比
A．右边气体温度升髙，左边气体温度不变
B．右边每个气体分子的动能都变大
C．右边气体压强减小
D．右边气体内能的増加量小于电热丝放出的热量
8．已知理想气体的内能与温度成正比．如图所示的实线汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能
A．先增大后减小 B．先减小后增大
C．单调变化 D．保持不变
9．如图，一足够长的木板放在光滑水平地面上，一小木块水平滑上木板，此过程中木块受到的平均阻力为，小木块在木板上的位移为，木板位移为，则此过程中（ ）
A．小木块的内能增加了
B．木板和小木块组成的系统机械能守恒
C．木板增加的动能为
D．小木块动能的减少等于木板动能的增加
10．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
C．物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击
11．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-v图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．求：
（1）该气体在状态B时的温度为多少℃？
（2）状态B→C的过程中，气体膨胀对外界做的功为多少？
12．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．
（1）求此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因．
（2）由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热，为什么？
（3）若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到0.9atm，则需补充1atm的等温气体多少升？
13．一定质量的理想气体经历了如图所示A到B状态变化的过程,已知气体状态A参量为pA、VA、tA,状态B参量为pB、VB、tB,则有pA____(填“>”“=”或“<”)pB.若A到B过程气体内能变化为ΔE,则气体吸收的热量Q=____.
14．散热器常用水作为冷却剂，如果散热器中装有3kg的水，当温度升高了20℃时，它吸收了__________ J的热量。[已知c水=4.2×103J/（kg?℃）]
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A. 将b的实际速度进行分解如图：
即a的速度小于b的速度，故a的动能小于b的动能，A正确；
B. 由于有摩擦力做功，故ab系统机械能不守恒，则二者机械能的变化量不相等，B错误；
C. a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量与产生的内能之和，故a的重力势能的减小量大于两物体总动能的增加量，C错误；
D. 在这段时间t内，绳子对a的拉力和对b的拉力大小相等方向相反，两个物体沿绳子方向的位移相等，所以绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的绝对值相等，二者代数和为零，D错误。
2．C
【解析】
【详解】
太阳每秒钟释放出的能量约为，则太阳每年释放的太阳能约为；这些能量中，约有二十二亿分之一到达地球，则每年到达地球的太阳能约为；太阳照射到地球的上能量，大约有1%转化为风能，而地球上可开发利用的风能只占全部风能的约1%，则每年地球上拥有可开发利用的风能约为．
A．与计算结果不符，故A项错误．
B．与计算结果不符，故B项错误．
C．与计算结果相符，故C项正确．
D．与计算结果不符，故D项错误．
3．D
【解析】
【详解】
电动自行车和洗衣机将电能转化为机械能，而电暖气、电水壶将和电饭煲将电能转化为内能，故D正确，ABC错误。
4．C
【解析】
【详解】
A．由能量守恒定律知，不同形式的能量可以相互转化，故A说法正确；
B．发电机发电是将机械能转化为电能的过程，故B说法正确；
CD．通过电动机做功过程是把电能转化为机械能的过程，故C说法错误，D说法正确。
5．C
【解析】
【详解】
由图知气体的 PV一直增大，由PV/T=C知气体的温度一直升高，故AB错误。气体的体积增大，则气体一直对外做功，气体的内能一直增加，根据热力学第一定律△U=W+Q可知气体一直从外界吸热，故C正确。气体吸收的热量用于对外功和增加内能，故D错误。
6．C
【解析】
【详解】
在p-V图象作出等压过程和等温过程的变化图线，如图所示，根据图象与坐标轴所面积表示功，可知：W1＞W2。第一种情况，根据可知，气体压强不变，体积增大，因此温度升高，△U1＞0，根据热力学第一定律有：△U1=Q1-W1，第二种情况等温过程，气体等温变化，△U2=0，根据热力学第一定律有：△U2=Q2-W2，则得：Q2=W2，由上可得：△U1＞△U2．Q1＞Q2，C正确。
7．D
【解析】
【详解】
当电热丝通电后，右侧的气体温度升高，气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，又因左侧气体发生绝热变化，由热力学第一定律知内能增加，气体的温度升高．故A错误；右边气体的温度升高，分子的平均动能变大，但是并非每个气体分子的动能都变大，选项B错误；利用PV/T为一常数知，左侧气体的体积减小，则其压强增大，则右边气体压强也变大．故C错误．电热丝放出的热量等于右边气体内能的增加量与对外做功之差，所以右边气体内能的增加值为电热丝放出的热量减去对左边的气体所做的功，故D正确．
8．B
【解析】
【详解】
试题分析：由为恒量，由图象与坐标轴围成的面积表达乘积，从实线与虚线等温线比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T先减小后增大，而理想气体的内能完全由温度决定，所以内能先将小后增大．
故选B．
9．C
【解析】
【详解】
系统损失的机械能转化为内能,系统产生的内能为,则子弹的内能增加小于，故A错误；因为系统产生了内能,所以子弹和木块组成的系统机械能不守恒,故B错误；对木块,由动能定理得故C正确；从能量守恒的角度上来考虑小木块动能的减少等于木板动能的增加和系统内增加的内能之和，故D错误；故选C
10．D
【解析】
试题分析：液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因为布朗运动不是液体分子运动的直接反映，而是液体分子对花粉颗粒的无规则碰撞所反映出来的现象，故选项A错误；物体从外界吸收热量，如果它再对外做功，则其内能不一定增加，选项B错误；物体温度升高，分子的平均动能增大，而不是其中每个分子热运动的动能均增大，选项C错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，选项D正确．
考点：分子动理论，内能，温度及压强的微观含义．
11．(1)tB=-173℃ (2)W=200J
【解析】
【详解】
（1）A→B等容变化，根据查理定律：
=
得：TB=100K，则tB=-173℃
（2）B→C是等压变化，则气体膨胀对外界做的功：W=P△V=1×105×（3-1）×10-3=200J
12．(1)p2＝0.5atm (2)吸热 (3)V′＝1.6L
【解析】
【详解】
(1)对航天服内气体，开始时压强为p1＝latm，
体积为V1＝2L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4L．
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p1 V1＝p2 V2，
解得：p2＝0.5atm；
航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，
单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减小．
(2)航天服内气体吸热．因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，
即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热；
(3)设需补充latm气体矿升后达到的压强为p3＝0.9atm，取总气体为研究对象，
由玻意耳定律得：p1（V1+V′）＝p3V2，
解得：V′＝1.6L
13．=pA(VB-VA)+ΔE
【解析】
【详解】
热力学温度：T=273+t，由图示图象可知，V与T成正比，因此，从A到B过程是等压变化，有：pA=pB，
在此过程中，气体体积变大，气体对外做功，W=Fl=pSl=p△V=pA（VB-VA），
由热力学第一定律可知：Q=△U+W=△E+pA（VB-VA）；
【点睛】
本题考查了判断气体压强间的关系、求气体吸收的热量，由图象判断出气体状态变化的性质是正确解题的关键，应用热力学第一定律即可正确解题．
14． ；
【解析】
【详解】
水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×3kg×20℃=2.52×105J。