第3章 热力学定律第2节-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第三册）

人教版新教科书 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 第2节 热力学第一定律 练习与应用（解析版） 1. 用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？ 【答案】690 J 【解析】根据热力学第一定律：△U=W+Q=900 J+(-210) J=690 J,即汽缸里空气的内能增加了690 J。 2. 如图3.2-4，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动 （活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。 （1）Q1和Q2 哪个大些？ （2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？ 【答案】 (1) Q2>Q1 (2)根据第(1)问的分析可知，定容下的比热容小于定压下的比热容。 【解析】活塞与汽缸都固定不动时，气体的体积不变，没有做功过程发生，气体吸收的热量Q全部用于增加气体的内能，即有Q1=U。 如果活塞可以自由滑动，温度升高，气体膨胀，会推动活塞向外运动，对外做功，当气体升高相同温度时，气体内能的增加量与前一个过程是相同的，也是，根据热力学第一定律， U=W+Q2，由于W<0，所以，Q2>Q1。 3. 某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。 【答案】 0.14 °C 【解析】假设从20层楼高处落下的水的重力势能全部转化为水的内能，每层楼高约为3m, 则有mgh=U=cmt,故t=mgh/(cm) 代入数据，解得=0.14 0C。 4. 奶牛的心脏停止跳动后，大约在1 h 内体温由37.0 ℃降低到33.5 ℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重 400 kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。水的比热容c为 4.2×103 J/（kg·℃）。 【答案】 1.4110 8J 【解析】要维持奶牛的内能不变，每小时至少要为它提供的热量Q0= cm=4.2103 400x (37.0- 33.5) J=5. 88106J。故每天要为奶牛提供的能量Q=24Q0=5.8824 J=1.41108 J。 回A状态的过程中，对外做的功为10J。 $$人教版新教科书 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 第2节 热力学第一定律 练习与应用（原卷版） 1. 用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？ 2. 如图3.2-4，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动 （活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。 （1）Q1和Q2 哪个大些？ （2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？ 3. 某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。 4. 奶牛的心脏停止跳动后，大约在1 h 内体温由37.0 ℃降低到33.5 ℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重 400 kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。水的比热容c为 4.2×103 J/（kg·℃）。 $$