1、试卷第 1 页，总 5 页2017-2018 学年度教科版选修 3-3 4.2 热力学第一定律 作业（4 ）1荡秋千是大家喜爱的一项体育活动。如图是荡秋千的示意图，若人直立站在踏板上，从绳与竖直方向成 90角的 A 点由静止开始运动，摆到最低点 B 时，两根绳中的总拉力是人所受重力的 2 倍。随后，站在 B 点正下面的某人推一下，使秋千恰好能摆到绳与竖直方向成 90角的 C 点。设人的重心到绳的悬点 O 的距离为 L,人的质量为 m,踏板和绳的质量不计，人所受的空气阻力与人的速率成正比。则下列判断正确的是A. 人从 A 点运到到 B 点的过程中损失的机械能大小等于 12mgLB. 站在 B 点
2、正下面的某人推一下做的功大于C. 在从 A 点到 B 点和从 B 点到 C 点两个阶段中，合外力对人做的功相等D. 若在 A 点补充能量，要使秋千能摆到绳与竖直方向成 90角的 C 点，在 A 点补充的能量大于在 B 点补充的能量。2如图所示，一劲度系数为 k 的轻质弹簧的左端拴在固定的竖直墙壁上，一质量为m 的物块 A 紧靠着弹簧右端放置，此时弹簧处于原长。物块与水平面间的动摩擦因数为 。现用一水平恒力 F 向左推物块 A，当物块向左运动 x0 到达 P 点（图中未画出）时速度刚好为零。撤去外力 F 后物块被弹开，最终停下。下列说法正确的是A. 弹簧的最大弹性势能为 Fx0B. 物块向右运动
3、的过程中速度先增大后减小C. 物块刚离开弹簧时的速度为 02Fmgx试卷第 2 页，总 5 页D. 物块最终所停的位置距 P 点的距离为 0Fxmg3关于物体的内能，下列说法中正确的是A. 若物体体积增大，则分子力一定做负功，分子势能增大B. 物体温度升高，其分子的热运动的剧烈程度可能不变C. 体积和温度都相同的两种理想气体，内能一定相同D. 为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量4下列说法正确的是（ ）A. 外界对系统做功，系统内能一定增加B. 系统从外界吸收热量，系统内能一定增加C. 物体温度升高，分子平均动能增加D. 分子间距离增大，斥力和引力都增大5下列说法正确的是A. 液体
4、分子的无规则运动称为布朗运动B. 分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大C. 当分子引力等于分子斥力时，分子势能最大D. 物体对外做功，其内能一定减小6一定质量的气体，不计分子之间作用力,在压缩过程中与外界没有热交换，则A. 外界对气体做功，温度降低，内能减小B. 外界对气体做功，温度升高，内能增大C. 气体对外界做功，温度降低，内能增大D. 气体对外界做功，温度升高，内能减小7骑自行车有很多益处，可缓解交通压力，可节能减排；骑自行车时，人做功要消耗体能，还可强身健体。近来多个城市推出摩拜单车，车锁内主要集成了芯片、GPS 定位模块和 SIM 卡等，便于掌控自行车的 体位置和状态，其工作原
5、理如图所示。使用摩拜单车 APP，用户可以查看并找到单车位置，扫描车身上的二维码，通过手机网络发送到云端请求解锁，云端收到后识别该车辆并发送解锁指令，摩拜单车执行解锁指令试卷第 3 页，总 5 页自动开锁，用户便可开始骑行。据此材料，以下推断错误的是A. 摩拜单车车锁工作过程中需要用电，车内有供电系统B. 无线电信号非常弱时，摩拜单车的定位将受到影响C. 打开车锁是通过超声波来完成信息交换的D. 二代摩拜单车车筐内的太阳能电池板把太阳能转化为电能8物体由大量分子组成，下列说法正确的是A. 分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大B. 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C. 只有外界对物
6、体做功才能增加物体的内能D. 物体的内能跟物体的温度和体积有关9下列说法中正确的是（ ）A. 外界对气体做功，气体的内能一定增大B. 气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C. 液体的温度越高，布朗运动越明显D. 液体的温度越低，布朗运动越明显10有人设想在遥远的宇宙探测时，给探测器安上反射率极高(可认为 100%)的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速。已知某探测器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，蒋膜面积为 S，每秒每平方米面积获得的太阳光能为 E，若探测器总质量为 M，光速为 c，则探测器获得的加速度大小的表达式是( 光子动量为）hpA. B. C. D. 2ESc2c
7、hESc2Mh试卷第 4 页，总 5 页11一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B 再变化到状 态 C 最后回到状态A。其状态变化过程的 V-T 图象如图所示， 其中 AB 段和 CA 段都平行于坐标轴，BC 段的延长线过坐标原点。 已知气体在状态 A 时的压强为 3l05Pa。请画出该过程的 P-V 图象；已知一次循环气体对外做功 1296J，求 A 到 B 过程中气体所吸收的热量 Q。12一定质量的理想气体,其内能跟温度成正比。在初始状态 A 时,体积为 V0,压强为p0,温度为 T0,已知此时其内能为 U0。该理想气体从状态 A 经由一系列变化,最终还回到原来状态 A,其变化过程的
8、 p-T 图如图所示,其中 CA 延长线过坐标原点,BA 在同竖直直线上。求:(1)状态 B 的体积;(2)状态 C 的体积 ;(3)从状态 B 经由状态 C,最终回到状态 A 的过程中,气体与外界交换的热量是多少?13一定质量的理想气体变化情况如图所示.已知在状态 B 时，气体温度 .TB=300K试卷第 5 页，总 5 页求气体在状态 A 时的温度；气体由状态 的过程中放出热量为 ,则此过程中气体内能增量为多少？DB 4.5102J答案第 1 页，总 5 页参考答案1 ABD【解析】在最低点 B 时，对人和踏板整体，由牛顿第二定律得： ，可得： 2vTmgL，则人从 A 点运动到最低点 B
9、 的过程中损失的机械能为： vgL，故 A 正确；由于站在 B 点正下面的某人要对该人要做功，在21mgLEv损最低点，该人的速度 ，由于空气阻力与人的速度成正比，则从 B 运动到 C，人损失的机械能 ，要使人从 B 运动到 C，根据动能定理可得： 2损，解得站在 B 点正下面的某人推一下做的功 W 人 mgL ，故210WmgLEv人 损B 正确；由动能定理得：在从 A 点到 B 点的过程中，合外力做功： ，从 B 点到21=mvC 点的过程中，合外力做功： ，由于 vv，所以两个阶段中，合外力对人做21=Wm的功不等，故 C 错误；若在 A 点补充能量，要使秋千能摆到绳与竖直方向成 90角
10、的 C 点，人和秋千板在 B 点的速度要相同，则 B 到 C 的过程，机械能损失相同。而在 A 到 B 的过程，机械能损失增大，所以在最高点 A 补充的能量大于最低点 B 补充的能量，故 D 正确。所以ABD 正确，C 错误。2 BC【解析】由能量守恒定律可知弹簧的最大弹性势能为 ，A 错误；撤去外力后，0Fmgx物块开始运动时弹簧弹力大于摩擦力，将向右做加速度减小的加速运动，当弹力小于摩擦力后做加速度增大的减速运动，离开弹簧后再做匀减速运动，B 正确；从外力 F 开始作用到物块刚离开弹簧的过程中，由能量守恒定律得 ，解得2001xgv，C 正确；设物块从 P 点向右运动 x 时停止，对全过程
11、由能量守恒02Fmgxv定律得 ，解得 ，D 错误；故选 BC.00()0Fxmg3 D【解析】若物体体积增大，则分子间距变大，若分子间距离 r 大于分子间的平衡距离，分子间距离增大时分子做负功，分子势能增加，如果分子间距离 r 小于分子间的平衡距离，答案第 2 页，总 5 页分子间距离变大时，分子力做正功，分子势能减小，故 A 错误；物体温度升高，其分子的热运动的剧烈程度变大，选项 B 错误；体积和温度都相同的两种理想气体，因分子数不同，则内能一定不相同，选项 C 错误；根据热力学第一定律，为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，选项 D 正确；故选 D.4 C【解析】AB、由热力
12、学第二定律 ，外界对系统做功，但系统放出热量，系统UWQ内能不一定增加；系统从外界吸收热量，但系统对外界做功，系统内能不一定增加；故 AB错误；C、物体温度升高，分子运动加剧，分子平均动能增加，故 C 正确；D、分子间距离增大，斥力和引力都减小，故 D 错误；故选 C。5 B【解析】悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项 A 错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大，选项 B 正确；当分子引力等于分子斥力时，分子势能最小，选项 C 错误；根据热力学第一定律，物体对外做功，如果吸收热量，则其内能不一定减小，选项 D 错误；故选 B.6 B【解析】压缩气体，外界对气体做功，
13、即 ， ，因为没有热交换，所以0WUQ，故 ，即内能增大，由于忽略分子间作用力，即不计分子势能，所以分子内0QU能只与温度有关，所以温度升高，B 正确7 C【解析】根据题意可知，车辆收到解锁指令后自动开锁，可知开锁过程需要用电，故 A 正确；定位系统通过无线电来传输信号，无线电信号微弱时定位将受到影响，故 B 正确；解锁系统是车辆通过接收云端发送的解锁指令而实现的，并不是接收手机的电磁辐射信号，故 C 错误；二代摩拜单车车筐内的太阳能电池板把太阳能转化为电能，故 D 正确；本题选错误的，故选 C。点睛：本题情景新颖，关键是从题目中理解摩拜单车系统的工作原理，同时结合电磁波、答案第 3 页，总
14、5 页能量转化等知识进行分析8 D【解析】分子热运动越剧烈，物体内分子的平均动能越大，但是每个分子的动能不一定越大，选项 A 错误；分子间引力总是随着分子间的距离减小而增大，选项 B 错误；外界对物体做功或者吸收热量，均可以增加物体的内能，选项 C 错误；物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项 D 正确；故选 D.9 C【解析】A、B 项：根据热力学第一定律 可知，外界对气体做功，气体的内UQW能不一定增大，气体从外界吸收热量，气体的内能不一定增大，故 A、B 错误；C、D 项：液体的温度越高，液体分子的无规则运动越快，与悬浮颗粒的碰撞越明显，即布朗运动越明显，故 C 正确， D 错误。10
15、A【解析】设光反射对薄膜表面产生的压力为 F，由动量定理得 Ft=2NESt， 以探测器为研究对象，根据牛顿第二运动定律有 F=Ma，由以上两式解得： ，故 A 正确。2ESaCM11 (1) (2) 3296J答案第 4 页，总 5 页【解析】(1)根据题意可得：(2) A 到 B，气体经历等温过程0UWQ所以 AB全过程： =+CA总其中： -1296JW总()0BCCPV0A所以 3296BWJ。AQ12 (1)V0/3；（2）V 0；（3）2p 0V0；【解析】由图可知，从状态 A 到状态 B 气体温度为 T1=T0 为等温变化过程，状态 B 时气体压强为 P1=3P0，设体积为 V1
16、，由玻意耳-马略特定律 P0V0=P1V1解得 V1=V03由图可知，从状态 B 到状态 C 气体压强为 P2=P1=3P0 为等压变化过程，状态 C 时气体温度为 T2=3T0，设体积为 V2，由查理 -盖吕萨克定律V1T1=V2T2答案第 5 页，总 5 页解得 V2=V0从状态 B 到状态 C，设外界对气体做功为 ，WBC=3p0(V0V03)=2p0V0从状态 C 回到状态 A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，对状态 B 经状态 C 回到状态 A，内能增加量为U=0，气体从外界吸收的热量为Q，内能增加量为U，由热力学第一定律U=Q+ W解得 Q=2P0V0，即气体从外界吸收热量 2P0V0【点睛】A 到 B 为等温过程，由玻意耳定律求得体积；由 B 到 C 为等压变化，由盖吕萨克定律求体积；从 B 到 C 外界对气体做功， C 到 A 为等温变化，根据热力学第一定律求解吸放热13 600K 150J【解析】解：由图可知 ，PA=2105PaPB=1105PaA 到 B 气体做等容变化，有PATA=PBTB带入数据解得 TA=600K由 D 到 B 过程，中外界对气体做功为 W=PBV=11053103J=300J由热力学第一定律得，气体内能增量为 U=W+Q=3004.5102J=150J
