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課時跟蹤訓練（十二）熱力學第一定律 能量守恒定律
A級—雙基達標
1．汽車關閉發動機后恰能沿斜坡勻速運動，在這一過程中(　　)
A．汽車的機械能守恒
B．汽車的動能和勢能相互轉化
C．機械能逐漸轉化為內能，總能量逐漸減少
D．機械能逐漸轉化為內能，總能量不變
解析：選D　汽車在關閉發動機后能勻速運動，說明汽車和斜坡之間一定有摩擦力作用，所以汽車的機械能不守恒，一部分機械能轉化為內能，但能的總量保持不變，故D正確。
2．自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法中正確的是(　　)
A．機械能守恒
B．能量正在消失
C．只有動能和重力勢能的相互轉化
D．減少的機械能轉化為內能，但總能量守恒
解析：選D　自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，說明機械能在減小，故A、C錯誤；而減少的機械能通過摩擦轉化成了內能，故B錯誤，D正確。
3．對于一個大氣壓下100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣的過程中，下列說法正確的是(　　)
A．水的內能增加，對外界做功，一定是吸熱
B．水的內能不變，對外界做功，從外界吸熱
C．水的內能減少，對外界不做功，向外界放熱
D．水的內能增加，對外界做功，向外界放熱
解析：選A　水變成水蒸氣的過程是吸熱的過程，又因氣體膨脹對外界做功，分子間距增大，分子勢能增加，分子動能不變，由此判斷可知A對。
4．如圖所示，內壁光滑的汽缸水平放置，一定質量的理想氣體被活塞密封在汽缸內，外界大氣壓強為p0?，F對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2。則在此過程中(　　)
A．氣體分子平均動能增大
B．氣體分子平均動能不變
C．氣體分子平均動能減小
D．氣體內能變化了Q＋p0(V2－V1)
解析：選A　氣體等壓膨脹，由＝C，體積V增大，故溫度T升高；溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度升高，氣體分子平均動能增大，故選項A正確，B、C錯誤；根據熱力學第一定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－ p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以氣體內能變化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)，故選項D錯誤。
5．出租車常以天然氣作為燃料。加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內氣體體積及質量均不變，則罐內氣體(可視為理想氣體)(　　)
A．壓強增大，內能減小
B．吸收熱量，內能增大
C．壓強減小，分子平均動能增大
D．對外做功，分子平均動能減小
解析：選B　溫度是分子平均動能的宏觀標志，故天然氣的溫度升高過程中，分子平均動能增大，又天然氣可視為理想氣體，不需要考慮分子勢能，而氣體質量不變，儲氣罐內天然氣分子數不變，所以氣體分子總動能增大，故內能增大，A、D項錯誤；由熱力學第一定律可知，氣體體積不變，內能增大，則一定從外界吸收熱量，B項正確；天然氣體積不變，隨溫度升高，氣體壓強增大，C項錯誤。
6.如圖所示導熱性能良好的汽缸和活塞，密封一定質量的理想氣體，汽缸固定不動，保持環境溫度不變，現用外力將活塞向下緩慢移動一段距離，則這一過程中(　　)
A．外界對缸內氣體做功，缸內氣體內能不變
B．缸內氣體放出熱量，內能增大
C．汽缸內每個氣體分子的動能都保持不變
D．單位時間內撞擊到器壁上單位面積的分子數減少
解析：選A　由于汽缸和活塞導熱性能良好，且環境溫度不變，因此在將活塞向下緩慢移動一段距離的過程中，氣體溫度不變，氣體內能不變，由ΔU＝W＋Q可知，外界對氣體做功，內能不變，氣體將放出熱量，故A正確，B錯誤；溫度不變，說明氣體分子平均動能不變，而并非指每個氣體分子的動能均保持不變，故C錯誤；氣體溫度不變，體積縮小，根據理想氣體狀態方程可知，其壓強增大，單位時間內撞擊到器壁上單位面積上的分子數增多，故D錯誤。
7．(2024·重慶高考)某救生手環主要由高壓氣囊密閉，氣囊內氣體視為理想氣體。密閉氣囊與人一起上浮的過程中，若氣囊內氣體溫度不變，體積增大，則(　　)
A．外界對氣囊內氣體做正功
B．氣囊內氣體壓強增大
C．氣囊內氣體內能增大
D．氣囊內氣體從外界吸熱
解析：選D　氣囊上浮過程，密閉氣體溫度不變，由玻意耳定律pV＝C可知，體積變大，則壓強變小，氣體對外做功，故A、B錯誤；氣體溫度不變，內能不變，氣體對外做功，W<0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，氣體從外界吸熱，故C錯誤，D正確。
8.如圖，絕熱密閉容器中裝有一定質量的某種理想氣體和一個充有同種氣體的氣球。容器內溫度處處相同。氣球內部壓強大于外部壓強。氣球慢慢漏氣后，容器中氣球外部氣體的壓強將________(填“增大”“減小”或“不變”)；溫度將________(填“升高”“降低”或“不變”)。
解析：假設氣球內部氣體和氣球外部氣體的溫度不變，當氣球內部的氣體緩慢釋放到氣球外部，氣球內部氣體壓強大于外部氣體壓強，根據玻意耳定律pV＝C可知氣球內的氣體釋放到外部時體積增大，相當于容器的體積增大；而容器的體積無法改變，所以將假設擴大體積的容器絕熱壓縮到原來容器的體積即可，氣體絕熱壓縮，與外界無熱交換，即Q＝0，外界對氣體做功，即W>0，根據熱力學第一定律ΔU＝W可知氣體內能增加，溫度T升高；氣體溫度T升高，根據理想氣體實驗定律＝C可知氣體壓強p增大。
答案：增大　升高
9．目前地熱資源主要用來發電和供暖。若有85 ℃的地熱水，質量為4×105 kg，經過散熱器放熱后的水溫為35 ℃，則這些地熱水放出了多少熱量？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解析：地熱水的質量：m＝4×105 kg，
地熱水放出的熱量：
Q放＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×4×105 kg×(85 ℃－35 ℃)＝8.4×1010 J。
答案：8.4×1010 J
B級—選考提能
10．(2024·新課標卷)(多選)如圖，一定量理想氣體的循環由下面4個過程組成：1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量)，2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程。上述四個過程是四沖程柴油機工作循環的主要過程。下列說法正確的是(　　)
A．1→2過程中，氣體內能增加
B．2→3過程中，氣體向外放熱
C．3→4過程中，氣體內能不變
D．4→1過程中，氣體向外放熱
解析：選AD　1→2為絕熱過程，此時氣體體積減小，外界對氣體做功，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知氣體內能增加，故A正確；2→3為等壓過程，根據蓋 呂薩克定律可知氣體體積增大時溫度增加，內能增大，此時氣體體積增大，氣體對外界做功，W23<0，根據熱力學第一定律可知氣體吸收熱量，故B錯誤；3→4為絕熱過程，此時氣體體積增大，氣體對外界做功，W34<0，根據熱力學第一定律可知氣體內能減小，故C錯誤；4→1為等容過程，根據查理定律可知壓強減小時溫度減小，氣體內能減小，由于氣體體積不變，則W41＝0，根據熱力學第一定律可知氣體向外放熱，故D正確。
11.(多選)如圖，在水平放置的剛性汽缸內用活塞封閉兩部分氣體A和B，質量一定的兩活塞用桿連接。汽缸內兩活塞之間保持真空，活塞與汽缸壁之間無摩擦，左側活塞面積較大，A、B的初始溫度相同，略抬高汽缸左端使之傾斜，再使A、B升高相同溫度，氣體最終達到穩定狀態。若始末狀態A、B的壓強變化量ΔpA、ΔpB均大于零，對活塞壓力的變化量為ΔFA、ΔFB，則(　　)
A．A體積增大 B．A體積減小
C．ΔFA>ΔFB D．ΔpA<ΔpB
解析：選AD　以兩個活塞和桿整體為研究對象，初始時刻有pASA＝pBSB，略抬高汽缸左端使之傾斜，由于活塞的重力作用，A部分氣體壓強減小，B部分氣體壓強增大。對A部分氣體，壓強減小，溫度升高，由理想氣體狀態方程＝C可知體積增大。因A部分氣體體積增大，所以B部分氣體體積減小，活塞向B端移動，A項正確，B項錯誤；仍以兩個活塞為研究對象，開始時，兩活塞受力平衡，略抬高汽缸左端使之傾斜，再使A、B升高相同溫度，最終兩個活塞的受力還要平衡，有pA′SA＋mgsin θ＝pB′SB，則壓力的變化不相等，ΔFB>ΔFA，C項錯誤；由Δp＝，又SA>SB，結合C項分析可得ΔpA<ΔpB，D項正確。
12．(2024·湖北高考)如圖所示，在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內用質量為m的活塞密封一部分理想氣體，活塞橫截面積為S，能無摩擦地滑動。初始時容器內氣體的溫度為T0，氣柱的高度為h。當容器內氣體從外界吸收一定熱量后，活塞緩慢上升h再次平衡。已知容器內氣體內能變化量ΔU與溫度變化量ΔT的關系式為ΔU＝CΔT，C為已知常數，大氣壓強恒為p0，重力加速度大小為g，所有溫度為熱力學溫度。求：
(1)再次平衡時容器內氣體的溫度。
(2)此過程中容器內氣體吸收的熱量。
解析：(1)由題意可知，氣體進行等壓變化，則由蓋 呂薩克定律得＝，即＝，解得T1＝T0。
(2)此過程中氣體內能增加ΔU＝CΔT＝CT0
氣體對外界做的功W＝pSΔh＝h(p0S＋mg)
根據熱力學第一定律可知，此過程中容器內氣體吸收的熱量Q＝ΔU＋W＝h(p0S＋mg)＋CT0。
答案：(1)T0　(2)h(p0S＋mg)＋CT0
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共30張PPT)
21世織紀教痘
2訂世看
,27G2@P
(a)
(b)
(c)
幾種永動機的設想示意圖

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