逍遥右脑 2013-03-07 09:49
1．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( )
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
解析：选C.做功和热传递可以改变物体的内能，当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能不变，比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变化．
2．一木箱静止于水平面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 ，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek，分别是( )
A．U＝200 J，Ek＝600 J B．U＝600 J，Ek＝200 J
C．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J
解析：选B.由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为物体的内能即：U＝60×10 J＝600 J．由能量守恒定律可得：Ek＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J，故B正确．
3．(2011年高考重庆理综卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图4－1－5所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
图4－1－5
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
解析：选A.气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．
4.如图4－1－6所示，一导热汽缸放在水平面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮组与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为h，开始活塞在汽缸中央，初始温度为t摄氏度，活塞面积为S，大气压强为p0.物体重力为G，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞上升Δx，封闭气体吸收了Q的热量．(汽缸始终未离开地面)求：
图4－1－6
(1)环境温度升高了多少度？
(2)气体的内能如何变化？变化了多少？
解析：(1)活塞缓慢移动，任意状态都处于平衡状态，故气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可知：VT＝ΔVΔT
得ΔT＝2Δxh(273＋t)
(2)设汽缸内压强为p，由平衡条件得：pS＝p0S－G
封闭气体对外做功W＝pSΔx＝(p0S－G)Δx
由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx.
答案：见解析
一、
1．关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是( )
A．物体的温度改变时，其内能必定改变
B．物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变
C．物体对外做功，其内能必定改变．物体向外传出一定热量其内能必定改变
D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变
解析：选B.温度变化物体的分子动能变化，但内能可能不变，A错；改变内能有两种方式：做功和热传递，由热力学第一定律可知B正确，C、D错．
2．下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )
A．做功和热传递的实质是相同的
B．做功和热传递在改变物体内能上是等效的
C．做功和热传递是对同一过程中的两种说法
D．做功和热传递是不可能同时发生的
解析：选B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同，做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量，热传递是内能的转移，且做功和热传递可以同时进行，故B选项正确．
3．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它( )
A．不符合热力学第一定律
B．做功产生的热量太少
C．由于有摩擦、热损失等因素的存在
D．找不到合适的材料和合理的设计方案
解析：选A.第一类永动机是指不消耗能量而且还能对外做功，故违背了能量的转化与守恒．
4．(2010年高考重庆卷)给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )
A．从外界吸热 B．对外界做负功
C．分子平均动能减小 D．内能增加
解析：选A.本题考查了热力学定律．由于车胎内温度保持不变，故分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体吸热．A选项正确．
5．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列个式中正确的是( )
A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105J
C．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104J
D．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝－4×104J
解析：选B.由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105J.故选B.
6.(2010年高考广东理综卷)图4－1－7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( )
图4－1－7
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能减少200 J
解析：选A.对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．
7．(2011年高考新标全国卷)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关
E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
解析：选ADE.A选项，p、V不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确．B选项，内能不变，温度不变，p、V可能变，选项B错误．C选项，气体温度升高，压强不一定增大，故选项C错误．D选项，气体温度每升高1 K吸收的热量与气体对外做功多少有关，即与经历的过程有关，故选项D正确．E选项，温度升高，理想气体的内能一定增大，故选项E正确．
二、非
8．风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高h的高度，效率为80%，则单位时间最多可提升的水的质量＝________.
解析：设在t时间内吹在风车上的空气的质量为
＝14πd2•vt•ρ，
风的动能Ek＝12v2＝18πd2v3tρ.
根据题意：18πd3v2tρ×50%×80%＝gh.
则t＝πd2ρv320gh.
答案：πd2ρv320gh
9．一定质量的气体，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的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？
解析：(1)由热力学第一定律可得
ΔU＝W＋Q
＝－120 J＋280 J
＝160 J.
(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J．即
ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律
得：ΔU′＝W′＋Q′
∴W′＝ΔU′－Q′
＝－160 J－(－240 J)
＝80 J
即外界对气体做功80 J.
答案：(1)增加了160 J
(2)外界对气体做功 80 J
10．(2011年陕西高二质检)峡水利工程的坝高h0＝185 ，正常水位为h＝175 ，水库容积V＝3.93×10103，装机容量(发电机的总功率)P＝1.768×107 kW，发电量W＝8.4×1010kW•h.假设发电机效率为η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q，并写出每个物理量应选用的单位．(不进行具体计算，用字母表示)
解析：设在时间Δt内，有ΔV的水通过水利枢纽，则：Q＝ΔVΔt，ΔV＝QΔt减少的重力势能ΔEp＝gh＝ΔVρgh＝QΔtρgh
发电机的功率：P＝ΔEpηΔt＝QΔtρghηΔt＝Qρghη
流量为Q＝Pρghη.(其中各物理量均取国际制单位)
答案：见解析