物理粤教版 (2019)第二节 能量守恒定律及其应用课后测评

第三章　第二节

A组·基础达标

1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将(　　)

A．降低   B．升高

C．不变   D．无法确定

【答案】B

【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，冰箱消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高，B正确．

2．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的密度大，抽出隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增量为ΔU，则(　　)

A．ΔU＝Q   B．ΔU＜Q

C．ΔU＞Q   D．无法比较

【答案】B

【解析】A、B两部分气体密度不同，混合后其重力势能将发生变化，刚开始时A、B气体的合重心在中线下方，均匀混合后重心在中线上，重心上升了，所以气体的重力势能增加了，由能量守恒定律知，吸收的热量一部分增加气体的内能，一部分增加重力势能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正确．

3．如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是(　　)

A．大气压力对水做功，水的内能增加

B．水克服大气压力做功，水的内能减少

C．大气压力对水不做功，水的内能不变

D．大气压力对水不做功，水的内能增加

【答案】D

【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．

4．(多选)下面设想符合能量守恒定律的是(　　)

A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器

B．做一条利用风能逆水航行的船

C．通过太阳照射使飞机起飞

D．不用任何燃料，河水就一定不能升温

【答案】BC

5．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中，下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系中正确的是(　　)

A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh

C．ΔU＝W，W<Mgh＋mgΔh D．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh

【答案】C

【解析】物体与活塞碰撞时有机械能损失，因此物体和活塞重力势能的减少量大于气体内能的增加量；根据功与内能增加量的关系可知，外界对气体所做的功W与气体内能的变化量相等，因此ΔU＝W，W<Mgh＋mgΔh，C正确，A、B、D错误．

6．(多选)如图所示，A、B两装置均由一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(　　)

A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量

B．A管内水银的重力势能大于B管的

C．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量

D．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同

【答案】BC

【解析】大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B、C正确．

7．(多选)如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时(　　)

A．体积必然变大 B．有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

【答案】ABD

【解析】本题是气体状态变化、图像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．由于没有限制从状态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正确．因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C错误．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．

8．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历一系列变化过程后又到达状态a，已知从状态b经过等温过程bc到达状态c，ca平行于横轴V，ab平行于纵轴p，下列说法正确的是(　　)

A．在a到b过程中气体内能增加

B．在c到a过程中外界对气体做功

C．在a到b过程中气体对外界做功

D．在a到b过程中气体从外界吸收热量

【答案】ABD

【解析】气体由a到b是等容过程，压强增大，但是气体不做功，C错误；由＝c，知温度升高，而理想气体的内能只与温度有关，所以气体的内能增加，A正确；再由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，内能增加，做功是0，故气体一定从外界吸热，D正确；气体在c到a过程中，压强不变，体积减小，故外界压缩气体对气体做功，B正确．

9．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是(　　)

A．气体温度升高，压强不变

B．气体温度升高，压强变大

C．气体对外界做正功，气体内能增加

D．外界对气体做正功，气体内能减少

【答案】ACD

【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B选项正确，其他选项都错．

B组·能力提升

10．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时(　　)

A．氢气的温度不变 B．氢气的压强减小

C．氢气的体积增大 D．氧气的温度升高

【答案】BCD

【解析】理想气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，＝c，所以氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由ΔU＝W＋Q可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高．

11．(多选)如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是(　　)

A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少

B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少

C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加

D．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功

【答案】ACD

【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由＝c知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错误，C、D正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大；而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A正确．

12．一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J．若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体__________(填“吸收”或“放出”)____________J热量．

【答案】吸收　260

【解析】对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340 J－120 J＝220 J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220 J＋40 J＝260 J．