课时作业(十二)
1．关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．不通过做功的过程，机械能也能转化为内能
B．不通过做功的过程，内能也可从一个物体传递给另一个物体
C．不发生热传递，物体内能总保持不变
D．外力对物体做1 J的功，物体就一定增加1 J的内能
解析 做功和热传递都可改变物体的内能，做功的过程是能的转化过程，热传递是能的转移，B项正确．
答案 B
2．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有( )
A．热水的内能比冷水的内能多
B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等
D．热量是热传递过程中内能转移量的量度
解析 物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不只由温度决定，故选项A、B都不对．在自发的热传递过程中，热量是由高温物体传给低温物体，而内能大的物体不一定温度高，在热传递过程中完全有可能内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项C是错误的．关于热量的论述，选项D是正确的．
答案 D
3．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是( )
A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J
解析 由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105 J．故选B项．
答案 B
4．下列过程不可能发生的是( )．
A．对物体做功，同时物体放热，物体的内能不变
B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能不变
C．物体对外做功，同时物体放热，物体的内能不变
D．物体对外做功，同时物体吸热，物体的内能不变
解析 对物体做功W＞0，物体放热Q＜0，由ΔU＝Q＋W知，ΔU可以为零，内能可能不变，温度不变，A项有可能发生；对物体做功W＞0，物体吸热Q＞0，则ΔU一定大于零，温度升高，B项不可能发生；物体对外做功W＜0，放热Q＜0，则ΔU一定小于零，C项不可能发生；物体对外做功W＜0，吸热Q＞0，则ΔU可能为零，D项可能发生．
答案 BC
5.
如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形良好导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，外界温度不变，则在此过程中( )
A．气体对外做功，内能不变
B．气体对外做功，内能一定减少
C．气体放出热量，内能一定减少
D．气体从外界吸热，内能一定增加
解析 由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，外界温度不变，使气体温度也不变，则内能不变．细沙减少时，气体膨胀对外做功，由ΔU＝Q＋W知，气体从外界吸热．
答案 A
6.
带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b，或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V－T图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )
A．pb＞pc，Qab＞Qac B．pb＞pc，Qab＜Qac
C．pb＜pc，Qab＞Qac D．pb＜pc，Qab＜Qac
解析 V－T图线的斜率越大，压强p越小，故pb＜pc.由热力学第一定律，有Q＝ΔU－W，因Tb＝Tc，所以ΔUab＝ΔUac，而Wab＞Wac，故Qab＞Qac.综上可知C项正确．
答案 C
7.
一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是( )
A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变
B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变
C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等
解析 由a到b的过程是等温过程，所以内能不发生变化，气体体积减小，所以外界对气体做功，放出热量；由b到c的过程中，是等压变化，体积增大，温度升高，内能增加，而体积增大，所以气体对外界做功，应该吸收热量，虽然压强不变，但是气体分子热运动变得剧烈，碰撞次数改变．
答案 AD
8.
如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．现对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )
A．温度升高，压强增大，内能减少
B．温度降低，压强增大，内能减少
C．温度升高，压强增大，内能增加
D．温度降低，压强减小，内能增加
解析 向下压缩活塞，对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故选项C正确．
答案 C
9．如下图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板(质量不计)固定，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．初始时氢气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 初始时，两室气体的温度相同，故分子平均动能相等，A项错；因为气缸是绝热的，所以气缸内气体的总的内能守恒，由于隔板导热，重新平衡后两种气体温度仍相同，即气体内能仍相等，所以每种气体内能均不变，B项错；氢气通过隔热板对氧气做功，而内能不变，由热力学第一定律可知氢气一定吸收了来自氧气的热量，C项正确；达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，氧气内能增加；热量从氧气传递到氢气，氧气内能又减小，D项正确．
答案 CD
10.
如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气．开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是( )
A．ΔE＝mgh B．ΔE＞mgh
C．ΔE＜mgh D．以上三种情况均有可能
解析 气体甲体积减小，外界对它做正功等于mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙之和，则ΔE＝mgh＋W乙．
答案 B
11．一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J，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2.6×105 J不变，但是内能只增加了1.6×105 J，这一过程做功情况怎样？
解析 由题意知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J，
根据ΔU＝Q＋W，代入可得W＝1.6×105 J，W为正值，
外界对气体做功，做功为1.6×105 J.
同理由题意可知Q′＝2.6×105 J，ΔU′＝1.6×105 J，
利用热力学第一定律得W′＝－1.0×105 J，
这说明气体对外界做功，做功为1.0×105 J.
答案 外界对气体做功，做功为1.6×105 J
气体对外界做功，做功为1.0×105 J
12．(1)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
(2)如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．
解析 (1)形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、B、C项错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D项对．
(2)加热后，气体温度升高，平均动能增大．
ΔU＝Q＋W＝Q－p0S0d＝Q－p0(V2－V1)
答案 (1)D (2)增大 Q－p0(V2－V1)
13.
爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“砰”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0.试分析：
(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度．
(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
解析 (1)根据查理定律＝
p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0.
解得T2＝1 200 K，则t2＝927 ℃.
(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W
得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ.
答案 (1)927 ℃ (2)减少 35 kJ
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