- 热力学第一定律
- 共1851题
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m=_______________________.
正确答案
设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m1=
风的动能Ek=
根据题意：
则
在一间绝热的密闭房间里把正在工作的电冰箱门打开，室内的温度将________，其原因_________________________________________________________________________.
正确答案
升高 消耗的电能有一部分转化为内能
室内温度将升高，原因是电冰箱在工作时，把一部分电能转化为机械能，使工作物质循环，把冰箱里的内能转移到冰箱外部.我们可近似地认为冰箱里的内能的减少，跟转移到外部的内能在数值上相等，两者抵消，因此这一过程不会使整个室内（包括冰箱内部）的内能增加.但消耗电能还有一部分是电流在流过电动机线圈的电阻时转化为内能.所以，总的来说室内的内能增加了，温度会升高.
（6分）如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上竖直放置，横截面积为S＝2×l0-3m2、质量与厚度均不计的活塞，与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm.大气压强P0＝l.0×105Pa.现将质量为4kg的物块放在活塞上，取g＝10m/s2.求：
①稳定后活塞与气缸底部之间的距离；
②分析说明上述过程气体是吸热还是放热.
正确答案
（1）
试题分析：①气体温度不变：
得
②气体体积变小，外界对气体做功。等温变化，内能不变。由热力学第一定律可知气体放热。（3分）
如图甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从TI升高到T2，且空气柱的高度增加了△l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？请在下面的图乙的V-T图上大致作出该过程的图象（包括在图象上标出过程的方向）．
正确答案
由受力分析和做功分析知，在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体做负功，大气压力也对气体做负功；
外界对气体所做的功W=-mg△l-p0S△l；
根据热力学第一定律得：△U=W+Q=-mg△l-p0S△l+Q；
气体做等压变化，则体积随热力学温度成正比变化，V-T图所图所示：
如图11-5-3所示，在质量为M的细玻璃管中盛有少量乙醚液体，用质量为m的软木塞将管口封闭，加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸气的压力下水平飞出.玻璃管悬于长为l的轻杆上，细杆可绕上端O轴无摩擦转动.欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最少要消耗多少内能？
图11-5-3
正确答案
设软木塞水平飞出时M和m的速率分别为v1和v2，由动量守恒定律有：
mv2+Mv1="0 " ①
细玻璃管恰能越过最高点的条件是速度为零，由机械能守恒定律有：
由能量守恒定律知，管塞分离时二者动能之和等于乙醚消耗的内能E内，即
E内=
联立①②③式可得E内=2Mgl(
加热玻璃管的过程中乙醚内能增加，由液态变成气态，管内压强增大将软木塞顶开，乙醚内能减少，玻璃管和软木塞机械能增加，根据动量守恒定律和能量守恒定律即可求出乙醚内能的改变量.
如图所示，当一定质量的理想气体气体由状态a沿acb到达状态b，气体对外做功为126J、吸收热量为336J；当该气体由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对气体做功为84J，则该过程气体是热（选填“吸”或“放”），传递的热量等于J。
正确答案
放 294
试题分析：当气体由状态a沿acb到达状态b过程中，根据热力学第一定律可得
如图10-3-10所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略，现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡（ ）
图10-3-10
正确答案
BCD
a气体吸收热量，体积增大，使隔板K压缩b气体，由热力学第一定律可知，b气体内能增大，即温度升高，B正确.对a、b两部分气体来说，加热前p、V、T皆相等，加热后，pa=pb，va＞vb，由
如图10-3-8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（ ）
图10-3-8
正确答案
BCD
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，所以氢气产生的压强大，活塞将向氧气一方移动.当拔掉销子后，由于氢气物质的量多，压强大，会推动活塞向O2一方移动，这时H2对外做功，又无热传递，由ΔU="W" +Q可知，H2内能减少，温度降低，对O2而言，外界对它做功，体积减小，由ΔU="W" +Q，无热传递的情况下，O2内能增加，温度升高.
如图10-3-2所示，一个小铁块沿半径为R="0.2" m的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/s，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收.已知铁的比热容c=0.46×103 J/(kg·℃)，重力加速度g取10 m/s2.求铁块升高的温度.
10-3-2
正确答案
1.3×10-3℃
铁块滑到底部产生的内能
ΔE=mgh-
升高温度Δt=
在光滑水平面上有一个静止的木块，子弹水平射穿木块，则下述
说法中正确的是（ ）
正确答案
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子弹克服摩擦力做功，使子弹和木块内能增加，子弹损失的机械能等于系统增加的内能和木块增加的动能，系统总能量保持不变.
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