2018学年高中物理选修3-3学业分层测评11 热力学第一定律 能量的转化与守恒 含解析

学业分层测评(十一)

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )

A．物体对外界做功时W为负 B．物体吸收热量时，Q为正 C．内能减少时，ΔU为正 D．内能增加时，ΔU为正

E．W为正，Q为负时，ΔU一定为零

【解析】 根据公式ΔU＝W＋Q及W、Q、ΔU的符号法则得A、B、D正确． 【答案】 ABD

2．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是( ) A．用太阳灶烧水是太阳能转化为内能 B．电灯发光是电能转化为光能 C．核电站发电是电能转化为内能

D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能 E．跳高运动员跳起时，体内的化学能转化为机械能

【解析】 核电站发电是核能转化为电能，生石灰放入水中使水温升高，是化学能转化为内能．

【答案】 ABE

3. 某物体温度升高了，这说明( ) A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体可能做了功 D．物体可能吸收了热量 E．外界对物体一定做了功

【解析】 由ΔU＝Q＋W来分析，物体温度升高了，一定有物体的内能增加，ΔU>0，要满足ΔU>0可能有多种情况：①W>0，Q＝0；②W＝0，Q>0；③W>0，

Q>0；④W>0，Q<0，W>|Q|；⑤W<0，Q>0，Q>|W|.由①否定选A；④与选项B一致，①③④与选项C一致；②③⑤与选项D一致，故选项B、C、D正确．

【答案】 BCD

4．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的( )

A．密度增大 B．密度减小 C．温度降低 D．温度升高 E．内能增加

【解析】 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝2.5×104 J，W＝－1.0×104 J可知ΔU大于零，气体内能增加，温度升高，C错，D、E对；气体对外做功，体积增大，密度减小，B对，A错．

【答案】 BDE

5．下列关于第一类永动机的说法正确的是( )

A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器 B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机终究有一天能够实现

E．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量的转化和守恒定律

【解析】 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了热力学第一定律．这也是它不能制成的原因．故A、B、E三项正确，C、D两项错误．

【答案】 ABE

6．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )

A．内能增大 B．内能减小 C．对外界做功 D．外界对其做功

E．放出热量

【解析】 气体降温则内能减小，变扁则体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体一定放出热量．故选项B、D、E正确．

【答案】 BDE

7．空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中空气做功为2×105 J，空气的内能增加了1.5×105 J，则气体____(选填“吸”或“放”)热为______J.

【解析】 由热力学第一定律：ΔU＝Q＋W得：1.5×105 J＝2×105 J＋Q，所以Q＝－5×104 J，故放热．

【答案】 放 5×104

8．水能是一种清洁能源．位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流速达每秒6 000 m3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m．若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率.

【导学号：30110063】

【解析】 每秒流下的水量m＝Vρ＝6 000×103 kg， 由能的转化和守恒知mgh×50%＝Pt. 式中m取6 000×103 kg，t取1 s，h＝50 m， 解得P＝1.5×109 W. 【答案】 1.5×109 W

[能力提升]

9．如图5-1-3所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态．当气体自状态A变化到状态B时( )

图5-1-3

A．体积必然变大

B．不可能经过体积减小的过程 C．外界必然对气体做正功 D．气体必然从外界吸热

E．气体必然对外界做功

【解析】 本题是气体状态变化、图象与热力学第一定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB＞VA，所以A正确；由于没有限制自状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故B错误；因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C错误，E正确；因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确．

【答案】 ADE

10．如图5-1-4所示，一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )

【导学号：30110064】

图5-1-4

A．气体对外界做功 B．气体不做功

C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强变小，温度不变 E．内能不变

【解析】 绝热容器内的稀薄气体与外界没有热交换，Q＝0.稀薄气体向真空中扩散没有做功，W＝0.根据热力学第一定律知稀薄气体的内能不变，则温度不变．稀薄气体体积增大，压强必减小．选项B、D、E正确．

【答案】 BDE

11．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：

(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？

(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程