第3章第2節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒123456789101112A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.關(guān)于內(nèi)能的變化,以下說法正確的是(

)A.物體吸收熱量,內(nèi)能一定增大B.物體對(duì)外做功,內(nèi)能一定減少C.物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變C解析

根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,物體內(nèi)能的變化與做功及熱傳遞兩個(gè)因素均有關(guān),物體吸收熱量,內(nèi)能不一定增大,因?yàn)槲矬w可能同時(shí)對(duì)外做功,故內(nèi)能有可能不變或減少,A錯(cuò)誤;物體對(duì)外做功,還有可能吸收熱量,內(nèi)能可能不變或增大,B錯(cuò)誤,C正確;物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能一定減少,D錯(cuò)誤。1234567891011122.(多選)細(xì)繩一端固定在天花板上,另一端系一質(zhì)量為m的小球,如圖所示。使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后,小球停止擺動(dòng)。下列說法正確的是(

)A.小球機(jī)械能不守恒B.小球能量正在消失C.小球擺動(dòng)過程中,只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D.總能量守恒,但小球的機(jī)械能在減少AD123456789101112解析

小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后,小球停止擺動(dòng),說明機(jī)械能通過克服阻力做功不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即機(jī)械能不守恒,故A正確;小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量的種類變了,但能量不會(huì)消失,故B錯(cuò)誤;小球長時(shí)間擺動(dòng)過程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí),機(jī)械能在減少,減少的機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故擺動(dòng)的幅度越來越小,但總能量守恒,故C錯(cuò)誤,D正確。1234567891011123.(多選)(2023山東青島高二月考)如圖所示,汽缸放置在水平地面上,質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,兩氣室中均充有氣體,汽缸、活塞均絕熱且不漏氣。開始時(shí)活塞被銷釘固定,現(xiàn)將銷釘拔掉,活塞最終靜止在原位置下方h處,設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室中氣體內(nèi)能的變化量為ΔE,不計(jì)氣體重心改變的影響,重力加速度為g,下列說法正確的是(

)A.甲氣室中氣體體積減小,溫度升高B.ΔE>mghC.ΔE<mghD.ΔE=mghAB123456789101112解析

在絕熱過程中,甲氣室中氣體體積減小,外界對(duì)它做正功,內(nèi)能增加,溫度升高,故A正確。乙氣室中氣體體積增加,它對(duì)外界做功,內(nèi)能減少;活塞下落,重力勢(shì)能減少,設(shè)乙氣室中氣體對(duì)活塞的力做功為W乙

,由題可知W乙為正值,由能量守恒定律可得ΔE=mgh+W乙,故C、D錯(cuò)誤,B正確。1234567891011124.如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的鐵球,A放在絕熱板上,B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸收熱量,當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí),它們所吸收的熱量分別為QA、QB,則(

)A.QA=QB B.QA<QBC.QA>QB D.無法確定C123456789101112解析

A、B升高相同的溫度,根據(jù)Q=cmΔt可知,升溫需要的能量是相同的。由于受熱膨脹,A的重心升高,重力勢(shì)能增加,吸收的熱量QA一部分用于升溫,剩余部分用于增加重力勢(shì)能ΔEpA,即QA=Q+ΔEpA;B受熱膨脹重心降低,重力勢(shì)能減小,吸收的熱量QB和減少的重力勢(shì)能ΔEpB共同用于升溫,即Q=QB+ΔEpB,故QA>QB,C正確。1234567891011125.若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變,將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體,氣泡從湖底上升到湖面的過程中,氣體對(duì)外界做了0.6J的功,則此過程中的氣泡

(選填“吸收”或“放出”)的熱量是

J。氣泡到達(dá)湖面后,溫度上升的過程中,又對(duì)外界做了0.1J的功,同時(shí)吸收了0.3J的熱量,則此過程中,氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了

J。

吸收0.60.2解析

氣泡從湖底上升到湖面過程中,W=-0.6

J,ΔU=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q得Q=0.6

J,即吸收熱量0.6

J。氣泡到達(dá)湖面后,溫度上升的過程中W=-0.1

J,Q=0.3

J,則ΔU=W+Q=0.2

J,即氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了0.2

J。1234567891011126.在如圖所示的p-T圖像中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生兩種狀態(tài)變化過程。第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對(duì)該氣體做功為6J;第二種變化是從狀態(tài)A至狀態(tài)C,該氣體從外界吸收的熱量為9J。已知圖線AC的反向延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,理想氣體的分子勢(shì)能視為零。求:(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1;(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2。123456789101112答案

(1)0

9J(2)9J

3J解析

(1)由題意及題圖可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,氣體發(fā)生等容變化,該氣體對(duì)外界做的功W1=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU1=W1+Q1內(nèi)能的增量ΔU1=Q1=9

J。(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,體積減小,溫度升高該氣體內(nèi)能的增量ΔU2=ΔU1=9

J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU2=W2+Q2從外界吸收的熱量Q2=ΔU2-W2=3

J。1234567891011127.有一溫泉水溫恒定,則溫泉中正在緩慢上升的氣泡內(nèi)的氣體(

)A.壓強(qiáng)增大,體積減小,吸收熱量B.壓強(qiáng)增大,體積減小,放出熱量C.壓強(qiáng)減小,體積增大,吸收熱量D.壓強(qiáng)減小,體積增大,放出熱量B級(jí)關(guān)鍵能力提升練C解析

溫泉中正在緩慢上升的氣泡內(nèi)的氣體,壓強(qiáng)減小,由理想氣體狀態(tài)方程公式

=C知,溫度不變,壓強(qiáng)減小時(shí)體積增大;一定量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān),故內(nèi)能不變,體積增大時(shí),氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體應(yīng)吸收熱量,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。1234567891011128.(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其p-T圖像如圖所示。下列判斷正確的是(

)A.過程ab中氣體一定吸熱B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C.過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱D.a、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小AD123456789101112解析

ab過程為等容變化,W=0,溫度升高,內(nèi)能增大,ΔU>0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q知Q>0,吸熱,A正確;bc過程為等溫變化,ΔU=0,體積增大對(duì)外做功,W<0,由ΔU=W+Q得Q>0,吸熱,B錯(cuò)誤;ca過程溫度降低,內(nèi)能減小,ΔU<0,體積減小,外界對(duì)氣體做功,W>0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q得Q<0,且|Q|>W,C錯(cuò)誤;溫度為分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志,Ta<Tb=Tc,D正確。1234567891011129.(多選)如圖所示,長木板A放在光滑的水平地面上,物體B以水平速度v0沖上木板A后,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上,則從物體B沖到木板A上到相對(duì)木板A靜止的過程中,下列說法正確的是(

)A.物體B動(dòng)能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能B.物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量C.物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和D.系統(tǒng)克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量CD123456789101112解析

物體B以水平速度沖上木板A后,由于摩擦力作用,物體B減速運(yùn)動(dòng),木板A加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)能量守恒定律,物體B動(dòng)能的減少量等于木板A增加的動(dòng)能和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和,故A錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,物體B克服摩擦力做的功等于物體B損失的動(dòng)能,故B錯(cuò)誤;由能量守恒定律可知,物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和,故C正確;由能量守恒定律,整個(gè)系統(tǒng)克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量,故D正確。12345678910111210.(多選)如圖所示,a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài),圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸,dc平行于縱坐標(biāo)軸,ab的延長線過原點(diǎn),以下說法正確的是(

)A.從狀態(tài)d到c,氣體不吸熱也不放熱B.從狀態(tài)c到b,氣體放熱C.從狀態(tài)a到d,氣體對(duì)外做功D.從狀態(tài)b到a,氣體吸熱BCD123456789101112解析

氣體從狀態(tài)d到c,溫度不變,理想氣體內(nèi)能不變,但是壓強(qiáng)減小,體積增大,對(duì)外做功,還要保持內(nèi)能不變,一定要吸收熱量,故A錯(cuò)誤;氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過程,同時(shí)體積減小,外界對(duì)氣體做功,而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫),就一定要伴隨放熱的過程,故B正確;氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過程,同時(shí)體積增大,所以氣體要對(duì)外做功,C正確;氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是一個(gè)等容變化過程,隨壓強(qiáng)的增大,氣體的溫度升高,內(nèi)能增大,而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化,就沒有做功,氣體內(nèi)能的增加是氣體吸熱的結(jié)果,故D正確。12345678910111211.如圖所示,水平放置的氣缸內(nèi)壁光滑,活塞的厚度不計(jì),在A、B兩處設(shè)有限制裝置,使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng),A左側(cè)氣缸的容積為V0,A、B之間容積為0.1V0,開始時(shí)活塞在A處,缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng)),溫度為297K,現(xiàn)通過對(duì)氣體緩慢加熱使活塞恰好移動(dòng)到B。求:(1)若此過程氣體吸收熱量為Q,求此過程氣體內(nèi)能增量ΔU;(2)活塞剛移動(dòng)到B時(shí),缸內(nèi)氣體溫度TB。123456789101112答案

(1)Q-0.1p0V0(2)363K解析

(1)由熱力學(xué)第一定律解得ΔU=W+Q=Q-0.1p0V0。(2)活塞由A移動(dòng)到B的過程中,先做等容變化,后做等壓變化,由理想氣體狀態(tài)方程得解得TB=363

K。

12345678910111212.如圖所示,內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形氣缸豎直放置,內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)為p0,缸內(nèi)氣體溫度為T1?，F(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱,使氣體體積由V1增大到V2