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1、课时跟踪检测（十三）课时跟踪检测（十三） 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律 1.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞 P 压缩气体，对缸内气体做功压缩气体，对缸内气体做功 800 J，同时气体向外界放热，同时气体向外界放热 200 J，缸内气体的，缸内气体的( ) A温度升高，内能增加温度升高，内能增加 600 J B温度升高，内能减少温度升高，内能减少 200 J C温度降低，内能增加温度降低，内能增加 600 J D温度降低，内能减少温度降低，内能减少 200 J 解析：选解析：选 A 由 由 WQQU 得得 U800 J(200 J)
2、600 J，一定质量的理想气体的 内能大小只与温度有关， ，一定质量的理想气体的 内能大小只与温度有关，U0，故温度升高。，故温度升高。 2第一类永动机是不可能制成的，这是因为第一类永动机第一类永动机是不可能制成的，这是因为第一类永动机( ) A不符合机械能守恒定律不符合机械能守恒定律 B违背了能量守恒定律违背了能量守恒定律 C无法解决机械摩擦问题无法解决机械摩擦问题 D找不到合适的材料和合理的设计方案找不到合适的材料和合理的设计方案 解析：选解析：选 B 第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律。 第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律。 3下列说法正确的是下列说法正确
3、的是( ) A物体放出热量，其内能一定减小物体放出热量，其内能一定减小 B物体对外做功，其内能一定减小物体对外做功，其内能一定减小 C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 解析 ： 选解析 ： 选 C 由热力学第一定律 由热力学第一定律 UWQ 可知， 若物体放出热量， 外界对物体做正功， 则 Q 可知， 若物体放出热量， 外界对物体做正功， 则 U 不一定为负值， 即内能不一定减小， 故不一定为负值， 即内能不一定减小， 故 A 项错误 ； 同理可分析出，项
4、错误 ； 同理可分析出， B 项和项和 D 项错误，项错误， C 项正确。项正确。 4多选多选(2016全国卷全国卷)关于气体的内能，下列说法正确的是关于气体的内能，下列说法正确的是( ) A质量和温度都相同的气体，内能一定相同质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C气体被压缩时，内能可能不变气体被压缩时，内能可能不变 D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 解析
5、： 选解析 ： 选 CDE 气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体， 内能可能不同， 气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体， 内能可能不同，A 错误。内能与物体的运动速度无关，错误。内能与物体的运动速度无关，B 错误。气体被压缩时，同时对外传 热，根据热力学第一定律知内能可能不变， 错误。气体被压缩时，同时对外传 热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C 正确。一定量的某种理想气体的内能只与温正确。一定量的某种理想气体的内能只与温 度有关，度有关，D 正确。根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下， 体积变大，则温度一定升高，内
6、能一定增加， 正确。根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下， 体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E 正确。正确。 5.如图所示为冲击摆实验装置， 一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合 为一体，共同摆起一定高度，在此过程中有关能量转化的说法中正确的是 如图所示为冲击摆实验装置， 一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合 为一体，共同摆起一定高度，在此过程中有关能量转化的说法中正确的是 ( ) A子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能 B子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能 C子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能子弹的动
7、能转变成沙箱和子弹的动能 D子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变为沙箱和子弹的机械能子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变为沙箱和子弹的机械能 解析：选解析：选 D 子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱 和子弹的内能，一部分动能变成沙箱和子弹的机械能，故 子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱 和子弹的内能，一部分动能变成沙箱和子弹的机械能，故 D 正确。正确。 6.多选多选如图为某同学设计的喷水装置，内部装有如图为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部 密封 水，上部 密封1 atm的空气的空气0.5 L，
8、保持阀门关闭， 再充入，保持阀门关闭， 再充入 1 atm 的空气的空气 0.1 L，设 在所有过程中空气可看 作理想气体，且 温度不变，下列说法正确的 有 ，设 在所有过程中空气可看 作理想气体，且 温度不变，下列说法正确的 有( ) A充气后，密封气体压强增加充气后，密封气体压强增加 B充气后，密封气体的分子平均动能增加充气后，密封气体的分子平均动能增加 C打开阀门后，密封气体对外界做正功打开阀门后，密封气体对外界做正功 D打开阀门后，不再充气也能把水喷光打开阀门后，不再充气也能把水喷光 解析：选解析：选 AC 温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体 积基本不变，气
9、体的压强增大，选项 温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体 积基本不变，气体的压强增大，选项 A 对、对、B 错；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封 气体对水做正功，选项 错；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封 气体对水做正功，选项 C 对；如果水全排出，气体压强为对；如果水全排出，气体压强为 p3，p3(20.5)p1(0.50.1)得得 p30.24p1p1，故不再充气不能把水喷光，选项，故不再充气不能把水喷光，选项 D 错。错。 7.如图所示， 一定质量的理想气体从状态如图所示， 一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态经等压过程到状态B。 此过程中，气体压强
10、。 此过程中，气体压强p1.0105 Pa， 吸收的热量Q， 吸收的热量Q7.0102 J，求此过 程中气体内能的增量。 ，求此过 程中气体内能的增量。 解析：一定质量的理想气体等压变化，由盖解析：一定质量的理想气体等压变化，由盖吕萨克定律 得， 吕萨克定律 得， VA TA VB TB 则则 VB8.010 3m3。 。 VATB TA 气体对外做的功气体对外做的功 Wp(VBVA)2.0102 J， 根据热力学第一定律根据热力学第一定律 UQQW， 解得解得 U5.0102 J。 答案：答案：U5.0102 J 8.如图所示， 两个可导热的汽缸竖直放置， 它们的底部由一细管连 通 如图所示
11、， 两个可导热的汽缸竖直放置， 它们的底部由一细管连 通(忽略细管的容积忽略细管的容积)。两汽缸各有一活塞，质量分别为。两汽缸各有一活塞，质量分别为 m1和和 m2，活塞与 汽缸壁无摩擦。活塞 的下方为理想气体 ， 上方为真空。当气体处于平衡 状态时，两活塞位于同一高度 ，活塞与 汽缸壁无摩擦。活塞 的下方为理想气体 ， 上方为真空。当气体处于平衡 状态时，两活塞位于同一高度 h。(已知已知 m13m，m22m) (1)在两活塞上同时各放一质量为在两活塞上同时各放一质量为 m 的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差。的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差。 (假定环境的温度始终保持为假
12、定环境的温度始终保持为 T0) (2)在达到上一问终态后，环境温度由在达到上一问终态后，环境温度由 T0缓慢上升到缓慢上升到 T，试问在这个过程中，气体对活 塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？ ，试问在这个过程中，气体对活 塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？(假定在气体状态变化过程中，两活塞均不会 碰到汽缸顶部 假定在气体状态变化过程中，两活塞均不会 碰到汽缸顶部) 解析：解析：(1)设左、右活塞的面积分别为设左、右活塞的面积分别为 S和和 S。由于气体处于平衡状态，故两活塞对气 体的压强相等， 。由于气体处于平衡状态，故两活塞对气 体的压强相等， 即，由此得即，由此得 S S。
13、3mg S 2mg S 3 2 在两活塞上各加一质量为在两活塞上各加一质量为 m 的物块后，气体所受右端压强恒大于左端，所以右活塞降 至汽缸底部，所有气体在左汽缸中。 的物块后，气体所受右端压强恒大于左端，所以右活塞降 至汽缸底部，所有气体在左汽缸中。 在初态，气体的压强为，体积为； 在末态，气体的压强为，体积为在初态，气体的压强为，体积为； 在末态，气体的压强为，体积为(x 为为 2mg S 5Sh 2 8mg 3S 3Sx 2 左活塞的高度左活塞的高度)，由玻意耳定律得，由玻意耳定律得，由上式解得，由上式解得 x h。 2mg S 5Sh 2 8mg 3S 3Sx 2 5 4 (2)当温度由当温度由 T0上升至上升至 T 时，气体的压强始终为。时，气体的压强始终为。 8mg 3S 设设 x是温度达到是温度达到 T 时左活塞的高度，由盖吕萨克定律得时左活塞的高度，由盖吕萨克定律得 xx， T T0 5Th 4T0 气体对活塞做的功为气体对活塞做的功为 WFsF(xx)4mg h5mgh， 5 4 ( ( T T0 1) ) ( ( T T0 1) ) 由热力学第一定律知，在此过程中气体吸收热量。由热力学第一定律知，在此过程中气体吸收热量。 答案：答案：(1) h (2)5mgh 吸热 吸热 5 4 ( ( T T0 1) )