(练习)11 课时分层训练(七) 热力学第一定律 能量的转化与守恒-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册(鲁科版2019)

课时分层训练(七)　热力学第一定律 能量的转化与守恒 知识点1　热力学第一定律 1．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是(　　) A．减小20 J　　　 B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J B　解析：研究对象为气体。依据符号规则，对外做功W＝－100 J，吸收热量Q＝120 J。由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J。ΔU>0，说明气体的内能增加了20 J，故选B。 知识点2　能量守恒定律 2．一个铁块沿斜面匀速下滑，关于铁块的机械能和内能的变化，下列说法正确的是(　　) A．铁块的机械能和内能都不变 B．铁块的机械能减小，内能不变 C．铁块的机械能增大，内能增大 D．铁块的机械能减小，内能增大 D　解析：铁块沿斜面匀速下滑，说明铁块受摩擦力作用，根据能量守恒定律，摩擦产热，内能增加，机械能减少，D正确。 3．迄今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是(　　) A．机械制造的技术没有过关 B．违反了牛顿运动定律 C．违反了电荷守恒定律 D．违反了能量守恒定律 D　解析：第一类永动机指不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的装置，违反了能量守恒定律，故选D。 4．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定　(　　) A．从外界吸热 B．内能增大 C．向外界放热 D．内能减小 C　解析：金属筒缓慢下降过程中，外界对筒内气体做功，而筒与水有热交换、水温恒定，则筒内空气的温度不变，内能不变，所以筒内空气要向外界放热，A、B、D错误，C正确。 5．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是(　　) A．在过程ab中，气体的内能增加 B．在过程ca中，外界对气体做功 C．在过程ab中，气体对外界做功 D．在过程bc中，气体从外界吸收热量 ABD　解析：在过程ab中，气体体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，即W＝0，压强增大，则温度升高，故气体的内能增加，A正确，C错误；在过程ca中，气体体积减小，外界对气体做功，即W>0，B正确；在过程bc中，温度不变，内能不变，即ΔU＝0，体积增加，W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得Q>0，即气体从外界吸热，D正确。 6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C。已知状态A的温度为300 K。气体在状态B的温度 TB＝________；由状态B变化到状态C的过程中，气体是________(选填“吸热”或“放热”)的。 解析：气体从状态A变化到状态B，由＝得TB＝1 200 K；气体由状态B变化到状态C，体积不变，压强减小，则温度降低，内能减小，W＝0，由热力学 第一定律ΔU＝W＋Q，得Q<0，所以气体放热。 答案：1 200 K　放热 7．如图所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C的状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 ℃，求： (1)气体在状态B的温度TB； (2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q。 解析：(1)气体从状态A变化到状态B的过程是等压变化，根据盖­吕萨克定律有＝，又TA＝300 K 代入数据得TB＝600 K。 (2)因为A、C两个状态气体的温度相等，则内能相等，根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W 其中W＝－2p0(2V0－V0)＝－2p0V0 解得Q＝2p0V0>0，吸热。 答案：(1)600 K　(2)吸收热量，大小为2p0V0 学科网（北京）股份有限公司 $