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版选修3_3201902284135.doc

1、1第 3 节 热力学第一定律、能量守恒定律对点训练考点 1 热力学第一定律的应用1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起,(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( )A.气泡内空气对外做功,内能不变,同时放热B.气泡内空气对外做功,内能不变,同时吸热C.气泡内空气内能减少,同时放热D.气泡内空气内能不变,不吸热也不放热答案 B解析 气泡上升过程中,由于水对气泡的压强减小,气泡的体积增大,故气泡内空气对外做功,缓慢上升指有时间发生热传递,可认为气泡内空气温度是不变的。不计气泡内空气分子势能的变化,内能不变,故须从外界吸收热量,且吸收的热量等于对外界所做的功。答案为 B。2.在一个大气压下,1 kg

2、 100 的水变为 1 kg 100 的水蒸气的过程,下列说法中正确的是( )A.内能不变,对外界做功,一定是吸热过程B.内能增加,吸收的热量等于内能的增加C.内能不变,吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加,从外界吸热,吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能答案 D解析 水变成同温度的水蒸气时,分子间距从 r0增大到约 10r0,体积要扩大约 1000倍,故需克服大气压力对外做功,同时克服分子力做功,分子势能增加,内能增加,由热力学第一定律 U Q W,则 Q U W,其中 W 为负值,故选项 D 正确。3.如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的 A、 B 两部分气体, A 的密度小, B 的

3、密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸热 Q、气体内能增量为 U,则( )A. U Q B UQ D无法比较答案 B解析 两部分气体混合后,因 B 的密度大,重心升高,重力做负功,由热力学第一定2律 W Q U,得 U0, Q0、 U0、 Q0,只能出现 U0,不可能出现 U0,即 B 不可能,B 符合题意;对 C: W0,可能出现 U0、 Upc, QabQac B pbpc, QabQac D pbQac,由于 b、 c 状态温度相同,由玻意耳定律, pbpc,故 C 正确。10.(多选)如图所示, a、 b、 c、 d 表示一定质量的理想气体状态变化过程中的

4、四个状态,图中 ad 平行于横坐标轴, ab 的延长线过原点,以下说法正确的是( )A.从状态 d 到 c,气体不吸热也不放热B.从状态 c 到 b,气体放热C.从状态 a 到 d,气体对外做功D.从状态 b 到 a,气体吸热答案 BCD解析 从状态 d 到 c,温度不变,理想气体内能不变,但是由于压强减小,所以体积5增大,对外做功,还要保持内能不变,一定要吸收热量,故 A 错误;气体从状态 c 到状态b 是一个降压、降温过程,同时体积减小,外界对气体做功,而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程,故 B 正确;气体从状态 a 到状态 d 是一个等压、升温的过程,同时体积增大,所以气

5、体要对外做功,C 正确;气体从状态 b 到状态 a 是个等容变化过程,随压强的增大,气体的温度升高,内能增大,而在这个过程中气体的体积没有变化,就没有做功,气体内能的增大是因为气体吸热的结果,故 D 正确。11.(多选)如图所示,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸内气体( )A.内能增加B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大答案 AB解析 因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,A 正确。因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有 p0S mg pS,即缸内气体的压强 p p0

6、 不变,C 错误。由盖吕萨克定律 恒量,mgS VT可知气体体积膨胀,对外做功,B 正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,故D 错误。12.在一个标准大气压下,水在沸腾时,1 g 的水由液态变成同温度的水汽,其体积由1.043 cm3变为 1676 cm3。已知水的汽化热为 2263.8 J/g。一个标准大气压 p1.01310 5 Pa。求:(1)体积膨胀时气体对外界做的功 W;(2)气体吸收的热量 Q;(3)气体增加的内能 U。答案 (1)169.7 J (2)2263.8 J (3)2094.1 J解析 取 1 g 水为研究系统,把大气视为外界。1 g 沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量,同时由于体积膨胀,系统要对外做功,所以有 UQ 吸 。(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功:6W p(V2 V1)1.01310 5(16761.043)10 6 J169.7 J。(2)气体吸热:Q mL12263.8 J2263.8 J。(3)根据热力学第一定律: U Q W2263.8 J(169.7 J)2094.1 J。

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