1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价十三热力学第一定律能量守恒定律(40分钟100分)一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分)1.关于内能的变化,以下说法正确的是()A.物体吸收热量,内能一定增大B.物体对外做功,内能一定减少C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变【解析】选C。根据热力学第一定律U=W+Q,物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关,物体吸收热量,内能不一定增大,因为物体可能同时对外做功,故内能有可能不变或减少,A错误;物
2、体对外做功,还有可能吸收热量,内能可能不变或增大,B错误、C正确;物体放出热量,同时对外做功,内能一定减少,D错误。故选C。2.如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2。则在此过程中()A.气体分子平均动能增大B.气体分子平均动能不变C.气体分子平均动能减小D.气体内能变化了Q+p0(V2-V1)【解析】选A。气体等压膨胀,由=C,体积V增大,故温度T升高;温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高,气体分子平均动能增大,故选项A正确,B、C错误;根据热力学第一定律得:U=Q+W,而W=-
3、p0SL=-p0V=-p0(V2-V1),所以气体内能变化了U=Q-p0(V2-V1),故选项D错误。3.如图所示,有两个同样的球,其中a球放在不导热的水平面上,b球用细线悬挂起来。现在供给a、b两球相同的热量,则两球升高的温度ta与tb的关系是()A.ta=tbB.tatbD.无法确定【解析】选B。两球受热后体积都要增大,a球因放在不导热的水平面上,受热膨胀后,球心升高,重力做负功,根据能量的转化和守恒可知,a球吸收的热量一部分转化成自身的内能使温度升高,另一部分需要克服重力做功,使重力势能增加;对于b球同样要受热膨胀,膨胀时重心下降,重力做正功,同理由能量的转化和守恒可知,b球吸收的热量和
4、重力做的功都要转化成自身的内能,从而使温度升高;由以上分析可知,b球增加的内能要比a球多,因此b球温度升高得多,所以有ta0,即气体对外界做负功,由于袋内气体与外界无热交换,即Q=0,根据热力学第一定律U=W+Q知内能增大,A、C正确;根据理想气体状态方程=C可判断压强一定增大,B、D错误。故选A、C。6. (多选)如图所示,将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中,则易拉罐在水中缓慢下降过程中,罐内空气(可视为理想气体)()A.每个分子的动能都不变B.分子间的平均距离减小C.向外界放热D.对外界做正功【解题指南】解答本题时应明确以下几点:(1)易拉罐在水中缓慢下降时内部气体温度不变。(
5、2)易拉罐在水中缓慢下降时内部气体压强变大。(3)易拉罐在水中缓慢下降时内部气体体积减小。【解析】选B、C。易拉罐在水中缓慢下降时内部空气温度不变、压强增大,由玻意耳定律可知气体体积减小。由于温度不变,分子的平均动能不变,但有的分子动能可能增大,有的分子动能可能减小,故选项A错误;由于气体体积减小,故气体对外做负功,分子间的平均距离减小,选项B正确,选项D错误;由热力学第一定律可知,气体向外界放出热量,选项C正确。7.(多选)(2018全国卷) 如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、到达状态e。对此气体,下列说法正确的是()A.过程中气体的压强逐渐减小B.过程中气体对外界做正功C.过
6、程中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等E.状态d的压强比状态b的压强小【解析】选B、D、E。过程为等容变化,根据查理定律有=,因为温度逐渐增加,则气体的压强逐渐增加,故选项A错误;过程气体体积增加,则气体对外界做正功,故选项B正确;过程中为体积不变,则气体对外界不做功,外界对气体也不做功,即W=0,理想气体的温度降低,则内能减少,即U0,根据热力学第一定律U=W+Q可知Q0,故内能增加,增加了120 J。答案:增加1209.(12分)如图所示,两个截面积都为S的圆柱形容器,右边容器高为H,上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相
7、连,容器、活塞和细管都是绝热的,开始时阀门关闭,左边容器中装有理想气体,平衡时活塞到容器底的距离为H,右边容器内为真空;现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统达到新的平衡,此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍,已知外界大气压强为p0,求此过程中气体内能的增加量。【解析】理想气体发生等压变化,设封闭气体压强为p,分析活塞受力有pS=Mg+p0S,设气体初态温度为T,活塞下降的高度为x,系统达到新平衡,由盖吕萨克定律得=,解得x=H,又因系统绝热即Q=0,外界对气体做功为W=pSx,根据热力学第一定律U=Q+W,所以U=(Mg+p0S)H。答案:(Mg+p0S)H10.(15分)(1) (多
8、选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列说法正确的是 ()A.气体体积变小B.气体温度升高C.压强不变D.气体从外界吸收热量E.气体的内能不变(2)(2020贵阳高二检测)如图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体。p0和T0分别为大气的压强和温度。已知:气体内能U与温度T的关系为U=T,为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求:汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q。【解析】(1)选B、C、D。从a到b过程中气体的压强不变,
9、温度增大,根据公式=C可得,体积V增大,膨胀对外做功,而温度增大,根据热力学第一定律可得气体从外界吸收热量,内能增大,故B、C、D正确,A、E错误。(2)由理想气体状态方程得=解得V1=V。在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为W=p0(V-V1),活塞刚要下降时,由理想气体状态方程得=,解得T1=2T0,在这一过程中气体内能的变化量为U=(T0-T1),由热力学第一定律U=W+Q,解得放出的热量Q=p0V+T0。答案:(1)B、C、D(2)Vp0V+T011.(15分)(1)(多选)一定质量的理想气体由状态(p1,V1,T1)被压缩至状态(p2,V2,T2),已知T2T1,则该过程中()A.气
10、体的内能一定是增加的B.气体可能向外界放热C.气体一定从外界吸收热量D.气体对外界做正功E.外界对气体做正功(2)如图所示在绝热汽缸内,有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体,开始时缸内气体温度为27 ,封闭气柱长为9 cm,活塞横截面积S=50 cm2。现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间,此过程中气体吸热22 J,稳定后气体温度变为127 。已知大气压强等于105 Pa,活塞与汽缸间无摩擦,求:加热后活塞到汽缸底部的距离。此过程中气体内能改变了多少。【解析】(1)选A、B、E。理想气体分子势能忽略不计,因此温度升高时,气体的内能增加,故A对;压缩气体,外界对气体做正功,故D错,E对;由于不能确定外界对气体做功的多少,因此气体可能吸热,也可能放热,故B对,C错。(2)取被封闭的气体为研究的对象,开始时气体的体积为L1S,温度为:T1=(273+27)K=300 K,末状态的体积为L2S,温度为:T2=(273+127)K=400 K气体做等压变化,则:=代入数据得:L2=12 cm。在该过程中,气体对外做功:W=FL=p0S(L2-L1)=1055010-4(12-9)10-2 J=15 J,由热力学第一定律:U=Q-W=22 J-15 J=7 J。答案:(1)A、B、E(2)12 cm7 J关闭Word文档返回原板块