3.1热力学第一定律-3.2能量守恒定律及其应用 课后练习（含答案）高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

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1、3.1热力学第一定律-3.2能量守恒定律及其应用(建议用时：40分钟)题组一物体的内能1(多选)如图所示，甲分子固定在坐标系原点O，只在两分子间的作用力下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，设分子间所具有的总能量为0，则()A乙分子在Q点(xx1)时处于平衡状态B乙分子在P点(xx2)时动能最大C乙分子在P点(xx2)时加速度为零D乙分子在Q点(xx1)时分子势能最小BC由图看出，乙分子在P点(xx2)时，分子势能最小，此时分子位于平衡位置，分子力为零，则加速度为零，故C正确，A、D错误；乙分子在P点(xx2)时，分子势能最小，由能量守恒定律

2、则知，分子的动能最大，故B正确题组二功、热传递、内能之间的变化关系2一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中()A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少D绝热过程是指气体膨胀过程未发生传热，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做的功W0，由UW可知，气体内能减小由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减小故D正确3如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞用打气筒慢慢向容器内打气，使容

3、器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数打开卡子，胶塞冲出容器口后()A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加C胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功由于没来得及发生热交换，由WU可知内能减小内能等于物体内所有分子动能和分子势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低4关于系统的内能，下列说法中正确的是()A物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变

4、化C外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即UWD系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即UQA在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，故A正确；物体的内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能可能不变，故B错误；只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的变化量，故C、D错误题组三热力学第一定律5一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则(

5、)A气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C气泡内空气内能减少，同时放热D气泡内空气内能不变，不吸热也不放热B气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功答案为B6在一个大气压下，1 kg 100 的水变为1 kg 100 的水蒸气的过程，下列说法中正确的是()A内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B内能增加，吸收的热量等于内能的增加量C内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D内

6、能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和D水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1 000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律UQW，则QUW，其中W为负值，故D正确7如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q、气体内能增量为U，则()AUQBUQD无法比较B两部分气体混合后，因B的密度大，重心升高，重力做负功，由热力学第一定律WQU，得Upc，QabQacBpbpc，QabQacCpbQa

7、cDpbpc，QabQac，由于b、c状态温度相同，由玻意耳定律，pbpc，故C正确12一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？解析(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，即内能增加了160 J(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J

8、即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J13如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p01105 Pa，不计活塞重力问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S1 cm2)解析(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l022 cm，l2 cm，V0l0S，VlS缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得：p0V0pV，解得：p1.1106 Pa(2)大气压力对活塞做功：W1p0S(l0l)2 J人对活塞做功W2100 J，由热力学第一定律得：UW1W2Q，将Q20 J代入解得U82 J答案(1)1.1106 Pa(2)82 J