11高中物理--熱力學第一定律能量守恒定律練習夯基達標1?在一個大氣壓下，1kg100°C的水變?yōu)?kg100°C的水蒸氣的過程，下列說法中正確的是（）內(nèi)能不變，對外界做功，一定是吸熱過程內(nèi)能增加,吸收的熱量等于內(nèi)能的增加內(nèi)能不變，吸收的熱量等于對外界做的功內(nèi)能增加，從外界吸熱，吸收的熱量等于對外界做的功和增加的內(nèi)能的和解析：水變成同溫度的水蒸氣時，分子間距從r增大到約10r，體積要擴大約100000倍，故需克服大氣壓力對外做功，同時克服分子力做功，分子勢能增加內(nèi)能增加.由熱力學第一定律AU=Q+W，則Q=AU-W，其中W為負值，故選項D正確.答案:D對于一定質(zhì)量的氣體加熱，氣體吸收了500J的熱量，它受熱膨脹的過程中對外做功300J,氣體的內(nèi)能將怎樣改變（）增加800JB.減少800JC.增加200JD.減少200J解析：由公式AU=W+Q可得出AU=-300J+500J=200J.答案:C（江蘇南京模擬）在溫度均勻的水池中，有一小氣泡正在緩慢向上浮起，體積逐漸膨脹，在氣泡上浮的過程中（）氣泡內(nèi)的氣體對外界放出熱量氣泡內(nèi)的氣體與外界不發(fā)生熱傳遞，其內(nèi)能不變氣泡內(nèi)的氣體對外界做功，其內(nèi)能減少氣泡內(nèi)的氣體對外界做功，同時從水中吸收熱量，其內(nèi)能不變解析：氣泡向上浮起的過程中體積膨脹，對外做功，由于溫度不變，內(nèi)能不變，一定從水中吸熱.答案:D一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回到開始狀態(tài)，用W表示外界對氣體做功,W表示氣體對外界做的功,Q表示氣體吸收的熱量,Q表1212示氣體放出的熱量,則在整個過程中一定有（）A.Q-Q二W-WB.Q=QC.W=WD.Q>Q1221121212解析：氣體狀態(tài)回到原來的狀態(tài)，則氣體的內(nèi)能不變，即AU=0,由熱力學第一定律可得AU=W+Q,所以AU=0,W=-Q,依題意可得Q-Q=W-W,其他關(guān)系無法確定.氣1212體狀態(tài)變化時,氣體做功的情況非常復雜,例如氣體膨脹后再壓縮到原體積,做功的代數(shù)和不一定為零.答案:A5?運動員跳傘后，在某一段時間內(nèi)以8m/s2的加速度下降，在該過程中（）A.重力勢能只轉(zhuǎn)化為動能B.機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.機械能守恒D.系統(tǒng)的總能量守恒解析：物體加速度為8m/s2,說明物體除受重力以外還受阻力作用，克服阻力做功,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒.答案:BD6.在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱正常工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將作如何變化（）A.降低B.升高C.不變D.無法確定解析：冰箱消耗電能使冰箱內(nèi)外發(fā)生熱交換而達到內(nèi)部致冷,把冰箱與房間看作一個系統(tǒng),打開冰箱門后,冰箱與房間內(nèi)的熱交換發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi),不會引起總能量的變化.但系統(tǒng)消耗電能增加了系統(tǒng)的總能量,冰箱正常工作,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律知，增加的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使房間的溫度升高，故選B.答案:B單擺在擺動過程中,其擺動幅度越來越小,這說明（）A.能量正在逐漸消失B.動能正在向勢能轉(zhuǎn)化C.機械能是守恒的D.總能量守恒，正在減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解析：單擺擺動過程中，克服空氣阻力做功，機械能減少，內(nèi)能增大，但總能量守恒.答案:D—定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2X105J的熱量，同時氣體對外做了6X105J11=67%.=67%.1的功,問(1)物體的內(nèi)能增加還是減少？變化量是多少？(2)分子的勢能是增加還是減少？(3)分子的平均動能是增加還是減少？解析：(1)氣體從外界吸收熱量Q=4.2X105J,氣體對外界做功W=-6X105J,由熱力學第一定律可得AU=W+Q=-6X105J+4.2X105J=-1.8X105J,AU為負，說明氣體的內(nèi)能減少，減少了1.8X105J.(2)因為氣體對外做功，所以氣體的體積膨脹了,分子間的距離增大了,分子做負功,氣體分子勢能增加了.(3)因為氣體的內(nèi)能減少了，同時氣體分子勢能增加了，說明氣體分子的平均動能一定減少了.答案:(1)減少1.8X105J(2)增加(3)減少已知暖水瓶中盛有0.5kg、25°C的水，一個學生想用上下?lián)u晃的方法使冷水變?yōu)殚_水?假設(shè)每搖晃一次水的落差為15cm,每分鐘搖晃30次,不計所有熱量損失,那么，他大約需要多長時間才可以把水“搖開”？[c=4.2X103水J/(kg?C),g=10m/sz]解析：此問題中能量轉(zhuǎn)化的方向是：上搖時學生消耗自身的能量通過對水做功轉(zhuǎn)化為水的重力勢能,下落時水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能再轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能.由于不計一切熱量損失,根據(jù)水的重力勢能減少量等于水的內(nèi)能的增加量可求解.設(shè)“搖開”水需時t分鐘,水升溫AT,由AE=AE=Qp減內(nèi)增水吸得30mg?Aht二cmATmin=7.0X103mincAT4.2x103x75min=7.0X103mint==30gAh30x10x0.15即他要“搖開”水大約需要7.0X103分鐘,相當于5天的時間.答案:5天用鉆頭在鐵塊上鉆孔時，注入20C的水5kg,10min后水的溫度上升到100C,并有1kg的水變成水蒸氣，如果鉆頭的功率為10kW,則在鉆頭做功的過程中，有百分之幾的功用來改變水和水蒸氣的內(nèi)能？[已知水的比熱容c=4.2X103J/(kg?C),100C的水的汽化熱L=2.3X106J/kg]解析：根據(jù)功率的定義,鉆頭做的功為W=Pt=104X600J=6X106J,水和水蒸氣總吸熱，使其內(nèi)能增加為AU=cmAt+Lm二〔4.2X103X5X(100-20)+1X2.3X106〕J=4X106J.因此，用來改變水和水蒸氣的內(nèi)能的功占鉆頭做功的百分數(shù)為AU4x106r==W6x106總答案:67%走近高考（江蘇高考,9）分別以P、V、T表示氣體的壓強、體積、溫度一定質(zhì)量的理想氣體，其初始狀態(tài)表示為（P、V、T）.若分別經(jīng)歷如下兩種變化過程：000從（P、V、T）變?yōu)椋≒、V、T）的過程中，溫度保持不變（T=T）；TOC\o"1-5"\h\z00011110從（P、V、T）變?yōu)椋≒、V、V）的過程中，既不吸熱，也不放熱.000222在上述兩種變化過程中，如果V=V>V,則（）120A.P>P，T>TB.P>P，T<T12121212C.P<P，T<TD.P<P，T>T12121212解析：從（P、V、T）變到（P、V、T）,V>V,表明對外做功，AU=Q+W，Q=0，AU00022220<0,貝yT<T=T;PV/T=PV/T=PV/T,T=T,V=V>V,所以P<P<P,選A.20100011122210120210答案:A（廣西高考，4）下列說法正確的是（）外界對一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加機械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的將熱量傳給一個物體，此物體的內(nèi)能一定改變一定量氣體對外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少解析：本題考查熱力學第一定律?由W+Q=AU可知AU由W、Q共同決定?選項A、C錯誤，選項D正確;機械能可以通過克服摩擦做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項B錯誤.答案:D（天津高考，4）如圖10-3-1，某同學將空的薄金屬筒開口向下壓入水中.設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計氣體分子間相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小（）圖10-3-1A.從外界吸熱B.內(nèi)能增大C.向外界放熱D.內(nèi)能減小解析：金屬筒在下降過程中，水對筒的壓強增大，因此氣體的壓強增大，氣體體積減小,外界對氣體做功；又水溫恒定,氣體內(nèi)能不變,而外界對氣體做了功,則氣體應向外界放熱，選項C正確?此題考查物體的內(nèi)能和熱力學第一定律.答案:C“和平號”空間站已于2001年3月23日成功地墜落在太平洋海域,墜落過程可簡化為從一個近圓軌道(可近似看作圓軌道)開始，經(jīng)過與大氣摩擦，空間站的絕大部經(jīng)過升溫、熔化，最后汽化而銷毀,剩下的殘片墜入大海.此過程中，空間站原來的機械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量E'通過其他方式散失(不考慮墜落過程中發(fā)生化學反應所需的能量).試用以下各物理量的符號表示散失能量E'的公式；根據(jù)下列數(shù)據(jù)，算出E'的數(shù)值.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)墜落開始時，空間站的質(zhì)量m=1.17X105kg；0軌道距地面的高度為h=146km;地球半徑R=6.4X106m；墜落空間范圍內(nèi)重力加速度取g=10m/s2；入海殘片的質(zhì)量為m=1.2X104kg;入海殘片的溫度升高At=3000K；入海殘片的入海速度為聲速v=340m/s;空間站材料每千克升溫1K平均所需能量C=1.0X103J；每銷毀1kg材料平均所需能量口=1.0X107J解析：本題以社會關(guān)注的“和平號”空間站墜落事件為背景，考查綜合應用牛頓運動定律、能量守恒定律解決實際問題的能力.通過建模計算空間站初態(tài)機械能總量，分析墜落過程中的能量轉(zhuǎn)化并應用能量守恒觀點列出方程是解答本題的關(guān)鍵.應用能量守恒定律解決物理問題時，應弄清物理過程和狀態(tài)，分析參與轉(zhuǎn)化的能量有哪幾種，哪些增加，哪些減少，然后由守恒觀點列出方程.(1)根據(jù)題給條件，從近圓軌道到地面的空間范圍內(nèi)重力加速度g=10m/s2,若以地面為重力勢能零點，墜落過程開始時空間站在近圓軌道的重力勢能為E=mghp0①以v表示空間站在近圓軌道上的速度，由牛頓定律可得v2m—mg0r0中，r為軌道半r=R+h由②③式可得空間站在近圓軌道上的動能為E=丄mg(R+h)k2o④由①④式得，近圓軌道上空間站的機械能為E=E+E=pk13mgE=E+E=pk13mg(—R+—h