PAGE第4頁(yè)共5頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)(九)熱力學(xué)第一定律能量的轉(zhuǎn)化與守恒A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．(多選)下列實(shí)例中通過(guò)做功改變物體的內(nèi)能的是()A．古人鉆木取火B(yǎng)．用火爐把水燒開C．用打氣筒打氣，筒壁變熱D．瓶?jī)?nèi)的高壓氣體將瓶塞沖開，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度降低解析：選ACD鉆木取火是通過(guò)做功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；用打氣筒打氣，對(duì)氣體做功，氣體溫度升高，由于熱傳遞使得筒壁變熱；瓶?jī)?nèi)的高壓氣體將瓶塞沖開，氣體對(duì)外做功，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度降低，故選項(xiàng)A、C、D正確；用火爐燒水改變內(nèi)能屬于熱傳遞，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。2．如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞。用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動(dòng)，管塞會(huì)被沖開。管塞被沖開前()A．外界對(duì)管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．管內(nèi)氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大解析：選D外力克服繩與紫銅管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度升高。通過(guò)熱傳遞，乙醚的內(nèi)能增大，溫度升高，直至汽化，管塞被沖開。管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)D正確。3．下列有關(guān)能量的描述正確的是()A．“既要馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律B．工作中的電風(fēng)扇，消耗的電能大于輸出的機(jī)械能，該過(guò)程能量不守恒C．滑塊在粗糙的水平面上減速滑行，最終停了下來(lái)，動(dòng)能消失，能量不守恒D．同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量越大，勢(shì)能減少越快，機(jī)械能減少也越快解析：選A馬兒跑的時(shí)候需要消耗能量，而草能夠?yàn)轳R兒提供能量，因此“既要馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，故A正確；工作中的電風(fēng)扇，消耗的電能大于輸出的機(jī)械能，損失的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，該過(guò)程能量仍守恒，故B錯(cuò)誤；滑塊在粗糙的水平面上減速滑行，最終停了下來(lái)，減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量守恒，故C錯(cuò)誤；同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)的快慢與質(zhì)量無(wú)關(guān)，減少的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能不變，故D錯(cuò)誤。4．出租車常以天然氣作為燃料。加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過(guò)程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小解析：選B溫度是分子平均動(dòng)能的宏觀標(biāo)志，故天然氣的溫度升高過(guò)程中，分子平均動(dòng)能增大，又天然氣可視為理想氣體，不需要考慮分子勢(shì)能，而氣體質(zhì)量不變，儲(chǔ)氣罐內(nèi)天然氣分子數(shù)不變，所以氣體分子總動(dòng)能增大，故內(nèi)能增大，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體體積不變，內(nèi)能增大，則一定從外界吸收熱量，B項(xiàng)正確；天然氣體積不變，隨溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5.如圖所示，瓶?jī)?nèi)裝有少量的水，瓶口已塞緊，水上方空氣中有水蒸氣，用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)塞子從瓶口跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)“白霧”，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以用下面三句話解釋：甲：水蒸氣凝結(jié)成小水珠；乙：瓶?jī)?nèi)氣體推動(dòng)瓶塞做功，內(nèi)能減??；丙：溫度降低，三句話正確的順序是()A．甲乙丙 B．乙丙甲C．丙甲乙 D．乙甲丙解析：選B根據(jù)題意，因果順序的進(jìn)程為：瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功——空氣內(nèi)能減小——瓶?jī)?nèi)空氣溫度降低——瓶?jī)?nèi)水蒸氣液化成小水珠，即“白霧”。6．(多選)如圖為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．這個(gè)裝置可測(cè)定熱功轉(zhuǎn)換關(guān)系B．做功增加了水的熱量C．做功增加了水的內(nèi)能D．功和熱量是完全等價(jià)的，無(wú)區(qū)別解析：選AC可通過(guò)計(jì)算重力做功與水溫升高吸收的熱量，測(cè)定熱功轉(zhuǎn)換關(guān)系，做功增加了水的內(nèi)能，而熱量只是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能改變的量度，所以功與熱量是不同的。7．三峽水力發(fā)電站是我國(guó)最大的水力發(fā)電站。三峽水庫(kù)蓄水后，平均水位落差約為100m，用于發(fā)電的水流量約為1.0×104m3/s。如果通過(guò)水輪機(jī)以后水的動(dòng)能忽略不計(jì)，水流減少的機(jī)械能有90%轉(zhuǎn)化為電能，按照以上數(shù)據(jù)估算，三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大數(shù)量級(jí)最接近(g取10m/A．1010W B．108WC．107W D．105W解析：選A每秒鐘水流質(zhì)量m＝ρQ，每秒鐘水流減少的勢(shì)能Ep＝mgh，每秒鐘水流轉(zhuǎn)化的電能E＝90%Ep，所以三峽發(fā)電站的發(fā)電功率P＝eq\f(E,t)＝0.9ρQgh＝0.9×1.0×103×1.0×104×10×100W＝0.9×1010W，即三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大數(shù)量級(jí)最接近1010W，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。8.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為20kg的絕熱氣缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5kg，處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)被封閉氣體的高度為50cm。現(xiàn)在在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm。求在這一過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加了多少？(g取10m/s2，不考慮活塞的大氣壓力及摩擦阻力)解析：由能量守恒定律可知，內(nèi)能的增加等于活塞和物體重力勢(shì)能的減少，ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝(15＋5)×10×(50－40)×10－2J＝20J。答案：20JB組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9.(2022·山東等級(jí)考)如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時(shí)汽缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程中，缸內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功B．內(nèi)能減小，所有分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加解析：選C初始時(shí)汽缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有(p1－p0)S＝mg，汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸內(nèi)氣體緩慢地將活塞往外推，最后汽缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。汽缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)作用將活塞往外推，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，并不是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都減小，A、B錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯(cuò)誤。10.(多選)車輪的輪胎在正常情況下是充滿氣體的，但在維修車輪時(shí)有時(shí)要將輪胎內(nèi)的氣體放掉。若迅速拔掉輪胎的氣門芯，如圖所示，輪胎里面的氣體會(huì)在一瞬間釋放出來(lái)，此時(shí)用手立即去觸摸充氣嘴處，會(huì)感覺(jué)到充氣嘴的溫度降低，這種現(xiàn)象在夏天比較明顯。將輪胎內(nèi)的氣體視為理想氣體。噴氣時(shí)間極短，視輪胎為絕熱材料，下列說(shuō)法正確的是()A．輪胎內(nèi)氣體在噴出過(guò)程中其內(nèi)能迅速減小B．輪胎內(nèi)部氣體壓強(qiáng)迅速減小C．輪胎內(nèi)的氣體迅速向外噴出是由于分子做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)引起的D．氣體噴完后瞬間充氣嘴有較涼的感覺(jué)，是由輪胎內(nèi)氣體迅速膨脹對(duì)外做功而溫度下降導(dǎo)致的解析：選ABD輪胎為絕熱材料Q＝0，向外噴射氣體，氣體體積增大，對(duì)外做功，W＜0，則ΔU＜0，所以輪胎內(nèi)氣體在噴出過(guò)程中其內(nèi)能迅速減小，故A正確；理想氣體的內(nèi)能由分子動(dòng)能決定，輪胎放氣時(shí)，胎內(nèi)氣體迅速膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小時(shí)，分子的平均動(dòng)能減小，由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以溫度會(huì)下降，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，體積變大，溫度下降，壓強(qiáng)會(huì)迅速減小，故B、D正確；輪胎內(nèi)的氣體迅速向外噴出是由于輪胎內(nèi)外壓強(qiáng)差引起的，不是分子擴(kuò)散的原因，故C錯(cuò)誤。11．如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮。上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體()A．內(nèi)能減少B．對(duì)外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量解析：選B小瓶?jī)?nèi)的空氣可視為理想氣體，在小瓶緩慢上浮的過(guò)程中，瓶?jī)?nèi)空氣的溫度隨水溫升高，內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤；同時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣的壓強(qiáng)減小，由理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知體積增大，氣體對(duì)外界做正功，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，由于ΔU＞0，W＜0，則Q＞0，可見氣體吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，故C、D錯(cuò)誤。12.如圖所示，有人設(shè)計(jì)了這樣一臺(tái)“永動(dòng)機(jī)”：距地面一定高度架設(shè)一個(gè)水槽，水從槽底的管中流出，沖擊一個(gè)水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝一個(gè)抽水輪和一個(gè)砂輪。他指望抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了。請(qǐng)你分析一下，高處水槽中水的勢(shì)能轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說(shuō)明這個(gè)機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。解析：取頂部水槽中流出的水為研究對(duì)象，在其從頂部水槽中流出至底部水槽的過(guò)程中，它的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)、抽水機(jī)、砂輪的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為砂輪和工件的內(nèi)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為抽水機(jī)抽上的水的重力勢(shì)能。由能量守恒定律知，抽水機(jī)抽上的水的重力勢(shì)能必然小于流下的水的重力勢(shì)能，如果上抽的水管的橫截面積大于或等于下流的水管的橫截面積，則根本不可能將底部水槽中的水抽至頂部水槽，即使上抽水管的橫截面積小于下流水管的橫截面積也不一定能將水抽上去，如果上抽水管比下流水管細(xì)很多且能夠?qū)⒌撞克壑械乃橹另敳克?，則相等時(shí)間里抽上去的水也要比流下的水的質(zhì)量小得多，最后頂部水槽中的水很快就會(huì)流光。答案：見解析13．生活中的熱學(xué)問(wèn)題通常涉及多個(gè)過(guò)程。例如，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡在從湖底上升到湖面過(guò)程中，對(duì)外界做了0.20J的功。假設(shè)湖水溫度保持不變，此過(guò)程中的氣泡是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？氣泡到達(dá)湖面后，在其溫度上升的過(guò)程