1、- 1 -课时跟踪检测（十三） 热力学第一定律 能量守恒定律1.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞 P 压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热 200 J，缸内气体的( )A温度升高，内能增加 600 JB温度升高，内能减少 200 JC温度降低，内能增加 600 JD温度降低，内能减少 200 J解析：选 A 由 WQ U 得 U800 J(200 J)600 J，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。2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B违背了能量守恒定律C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
2、案解析：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。3下列说法正确的是( )A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C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，其内能可能不变解析：选 C 由热力学第一定律 U WQ 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 A 项错误；同理可分析出，B 项和 D 项错误，C 项正确。4多选(2016全国卷)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B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D
3、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，A 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，C 正确。一定量的某种理想气体的内能只与温度- 2 -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，内能一定增加，E 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
4、的是 ( )A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C子弹的动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 D 正确。6.多选如图为某同学设计的喷水装置，内部装有 2 L 水，上部密封 1 atm 的空气 0.5 L，保持阀门关闭，再充入 1 atm 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( )A充气后，密封气体压强增加B充气后，密封气体的分子
5、平均动能增加C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，气体的压强增大，选项 A 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 C 对；如果水全排出，气体压强为 p3， p3(20.5) p1(0.50.1)得p30.24 p1 p1，故不再充气不能把水喷光，选项 D 错。7.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B。此过程中，气体压强 p1.010 5 Pa，吸收的热量Q7.010 2 J，求此过程中气体内能的增量。解析：一定质量的理想气体
6、等压变化，由盖吕萨克定律得， ，VATA VBTB则 VB 8.010 3 m3。VATBTA气体对外做的功 W p(VB VA)2.010 2 J，根据热力学第一定律 UQ W，解得 U5.010 2 J。- 3 -答案： U5.010 2 J8.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(忽略细管的容积)。两汽缸各有一活塞，质量分别为 m1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 h。(已知 m13 m， m22 m)(1)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。(假定环境的温
7、度始终保持为 T0)(2)在达到上一问终态后，环境温度由 T0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？(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：(1)设左、右活塞的面积分别为 S和 S。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 S S。3mgS 2mgS 32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。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 为左2mgS 5Sh2 8mg3S 3Sx2活塞的高度)，由玻意耳定律得 ，由上式解得 x h。2mgS 5Sh2 8mg3S 3Sx2 54(2)当温度由 T0上升至 T 时，气体的压强始终为 。8mg3S设 x是温度达到 T 时左活塞的高度，由盖吕萨克定律得 x x ，TT0 5Th4T0气体对活塞做的功为W Fs F(x x)4 mg h 5 mgh ，54(TT0 1) (TT0 1)由热力学第一定律知，在此过程中气体吸收热量。答案：(1) h (2)5 mgh 吸热54 (TT0 1)- 4 -
