- 热力学第一定律
- 共1851题
下列现象中,哪些属于其他形式的能转化为内能( )
正确答案
BD
正在运转中的电风扇,是电能转化为机械能,电热器通电后温度升高,电能转化为内能,选项C中是发条的弹性势能转化为表针的动能,选项D中是动能转化为内能.
如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T1,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2。忆知大气压强为,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦。求:
(1)活塞上升的高度;
(2)加热过程中气体的内能增加量。
正确答案
(1)(2)
1气体发生等压变化,有,(2分)
解得。(1分)
2加热过程中气体对外做功为
,(2分)
由热力学第一定律知内能的增加量为。(1分)
物体的内能增加了20J,则 ( )
正确答案
CD
根据改变物体内能的两种方式是等效的原理可知,物体内能的增加、减少,并不能肯定归于做功或热传递,除非事先己知.正确选项为C、D.
[选做题]本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.
A.(选修模块3-3)
(1)由以下数据能估算出水分子直径的是______
A.水的质量、水的体积和阿伏加德罗常数
B.水的质量、水的密度和阿伏加德罗常数
C.水的摩尔质量和阿伏加德罗常数
D.水的摩尔体积和阿伏加德罗常数
(2)如图乙所示,用一根与绝热活塞相连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动,气缸开口向上,内封闭一定质量的气体(分子间的相互作用力忽略不计),缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气,现将细线剪断,让气缸自由下落,下列说法正确的是______
A.气体压强减小,气体对外界做功
B.气体压强增大,外界对气体做功
C.气体体积增大,气体内能减小
D.气体体积减小,气体内能增大
(3)如图甲所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,此时活塞处于平衡状态,气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加热气体,在气体吸收热量为Q的过程中,气体对活塞做功的大小为W.已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦.求:
①气体的压强;
②加热过程中气体的内能增加量;
B.(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是______.
A.激光比普通光源的相干性好
B.紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度
C.在光的衍射实验中,出现明条纹的地方光子到达的概率较大
D.接收电磁波时首先要进行调频
(2)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.2s时刻的波形如图丙中虚线所示,则:
A.质点P的运动方向向右
B.波的周期可能为0.27s
C.波的传播速度可能为630m/s
D.波的频率可能为1.25Hz
(3)如图丁所示,ABC为玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°,∠B=60°,BC=3cm,一条平行于AC边的光线从O点垂直射向棱镜,OC=2cm,已知棱镜对光的折射率为n=1.5,试求光线在棱镜内传播的最短时间是多少?
C. (选修模块3-5)
(1)正电子(PET)发射计算机断层显像的基本原理是:将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程.
O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:
①写出O的衰变的方程式______.
②将放射性同位素O注入人体,
O的主要用途______
A.利用它的射线 B.作为示踪原子
C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸
③PET中所选的放射性同位素的半衰期应______.(填“长”或“短”或“长短均可”)
(2)一辆小车在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向右运动,小车的质量为M=100kg,一质量为m=50kg的人从小车的右端迎面跳上小车,接触小车前的瞬间人的水平速度大小为v2=5.6m/s.求人跳上小车后,人和小车的共同速度和人跳上小车的过程中人对小车做的功.
正确答案
A(1)A、已知水的质量、水的体积和阿伏加德罗常数,
不知道水的摩尔质量,求不出水分子个数,不能求出水分子直径,故A错误;
B、已知水的质量、水的密度和阿伏加德罗常数,不知道水的摩尔质量,
求不出水分子个数,不能求出水分子直径,故B错误;
C、已知水的摩尔质量和阿伏加德罗常数,不知道水的摩尔质量,
求不出水分子个数,不能求出水分子直径,故C错误;
D、已知水的摩尔体积和阿伏加德罗常数,可以求出1摩尔体积的分子数,
摩尔体积处于该体积的分子数等于每个分子的体积,然后利用体积公式可以求出分子直径,故D正确;故选D.
(2)设大气压为P0,气缸质量为M,横截面积为S,则气缸内气体压强P=P0-,剪断细线后,气缸自由下落,
处于完全失重状态,气缸内气体压强P=P0,缸内气体压强变大,气体体积减小,外界对气体做功,气体内能增大,
故AC错误,BD正确,故选BD.
(3)①活塞受到竖直向下的重力mg,向下的大气压力P0S,向上的气体支持力PS,
活塞处于平衡状态,由平衡条件得:mg+P0S=PS,则缸内气体压强P=P0+;
②由热力学第一定律得,气体内能的增量△U=Q-W.
B、(1)A、激光比普通光源的相干性好,故A正确;
B、光在介质中的传播速度v=,在水中紫外线折射率大于红外线的折射率,因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度,故B错误;
C、在光的衍射实验中,出现明条纹的地方光子到达的概率较大,故C正确;
D、接收电磁波时首先要进行解调,故D错误;故选AC.
(2)A、介质中的质点只在平衡位置附近振动,并不随波进行迁移,故A错误;
B、由图丙所示波形图可知,波向右传播的距离x=(n+)λ=6m,则△t=t′-t=0.2s=(n+
)T,
T=,n=0、1、2、3…,波的周期小于等于0.2s,故B错误;
C、由波形图可知,波长λ=24m,波向右传播的路程s=x=(n+)λ=x=(n+
)×24=24n+6,
波速v==
=120n+30(m/s),n=0、1、2、3…,当n=5时,v=630m/s,故C正确;
D、波的周期T=,n=0、1、2、3…,频率f=
=5n+1.25(Hz),n=0、1、2…,
当n=0时,f=1.25Hz,故D正确;故选CD.
(3)如右图所示,光线进入棱镜后在AB面上经一次全反射,
再从AC边上折射出来的路程最短,此时传播时间最短,
最短传播时间:t=+
,v=
,
故最短时间为t=2.2×10-10(s);
C、(1)①由质量数与核电荷数守恒可知,反应方程式是:
O→
N+
e;
②由题意可知,正电子可以显示氧在人体内的运动轨迹,因此O的主要用途是B、作为示踪原子.
③氧在人体内的代谢时间不长,因此PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短.
(2)人在落到小车上的过程中人和车系统动量守恒:-mv2+Mv1=(m+M)v,
可得人车共同速度为v=-1.2m/s 负号表示速度方向与小车原来的运动方向相反.
人跳上小车的过程中,对小车所做的功等于小车的动能增量W=Mv2-
M
,
解得:W=22(J);
故答案为:A(1)D;(2)BD;(3)①压强为P=P0+;②△U=Q-W;
B:(1)AC;(2)CD;(3)t=2.2×10-10(s);
C:(1)①O→
N+
e;②B;③短;
(2)人车共同速度为v=-1.2m/s,负号表示速度方向与小车原来的运动方向相反.
对小车所做的功为22J.
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)
(1)奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成,当稳压阀打开以后,燃气以气态形式从气罐里出来,经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧.则以下说法中正确的是______.
A.燃气由液态变为气态的过程中要对外做功
B.燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少
C.燃气在燃烧室燃烧的过程中分子的分子势能增加
D.燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用
(2)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是______.
A.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强减小
B.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大
C.如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大
D.如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越小
(3)某运动员吸一口气,吸进400cm3的空气,据此估算他所吸进的空气分子的总数为______个.已知1mol气体处于标准状态时的体积是22.4L.(结果保留一位有效数字)
B.(选修模块3-4)
(1)在以下各种说法中,正确的是______.
A.四川汶川县发生8.0级强烈地震,地震波是机械波,其中既有横波也有纵波
B.相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
C.如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长,这说明该星系正在远离我们而去
D.照相机镜头采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的衍射原理.
(2)一列横波在x轴上传播,图1甲为t=0时的波动图象,图1乙为介质中质点P的振动图象.该波的波长为______m,频率为______Hz,波速为______m/s,传播方向为______.
(3)如图2所示,一单色光束a,以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射.已知平行玻璃砖厚度为d=10cm,玻璃对该单色光的折射率为n=.则光束从上表面进入玻璃砖的折射角为______,光在玻璃砖中的传播的时间为______.
C.(选修模块3-5)
(1)在光电效应现象中,下列说法中正确的是______.
A.入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大
B.光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大
C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于此波长,才能产生光电效应
D.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发生光电效应
(2)铀(U)经过α、β衰变形成稳定的铅(
U),问在这一变化过程中,共转变为质子的中子数是______个.
(3)在橄榄球比赛中,一个95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分.就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名均为75kg的队员,一个速度为2m/s,另一个为4m/s,然后他们就扭在了一起.
①他们碰撞后的共同速率是______;
②在图3,右面方框中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:______.
正确答案
A、(1):A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大,因此对外做功,故A正确;
B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大,故B错误;
C、燃气在燃烧室燃烧的过程中气体体积变大,要克服分子力做功,分子势能增加,故C正确;
D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能,能量耗散了,很难再被利用,故D错误.
故选AC.
(2)A、由=C可知,如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大,故A错误;
B、由=C可知,如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大,故B正确;
C、由=C可知,如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大,故C正确;
D、由=C可知,如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越大,故D错误;
故选BC.
(3)他吸入的空气分子总数约为n=NA=
×6.02×1023=1×1022个.
(1)A、四川汶川县发生8.0级强烈地震,地震波是机械波,其中既有横波也有纵波,故A正确;
B、相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,故B正确;
C、由多普勒效应可知,如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长,这说明该星系正在远离我们而去,故C正确;
D、照相机镜头采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的干涉原理,故D错误;
故选ABC.
(2)由图1甲可知,波长λ=100cm=1m;由图1乙可知,质点的振动周期为2s,则波的周期为2s,频率f==
=0.5Hz;波速v=λf=1m×0.5Hz=0.5m/s;由图1乙可知,在图示时刻质点P由平衡位置向最大位移处振动,由微平移法可知,波沿想轴负方向传播.
(3)由光的折射定律得:n=,sinβ=
=
=
,则折射角β=30°;由数学知识可知,
光在玻璃砖中的路程s==
=
cm,光在玻璃砖中的传播速度v=
,
光在玻璃砖中的传播时间t==
=
=
≈6.67×10-10s.
C、(1)A、发生光电效应时,光电子的最大初动能取决于入射光的频率,与入射光的强度无关.故A错误.
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0,可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大,故B正确.
C、入射光的频率大于极限频率时,发生光电效应,因为极限波长λ0=,所以入射光的波长必须小于此波长,才能产生光电效应.故C正确.
D、光电效应与入射光的强度无关,取决于入射光的频率,故D错误.
故选BC.
(2)关键质量数守恒和电荷数守恒知U衰变
Pb为,需经过 8 次α衰变和 6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子,同时放出一个电子
,所以共有6个中子转化为质子.
(3)以前锋速度方向为正方向,设撞后共同速度为v,碰撞过程动量守恒,
根据动量守恒定律得:m1v1-m2v2-m3v3=(m1+m2+m3)v,
解得:v==
=0.1m/s;
所以他们碰撞后的共同速率为0.1m/s,方向与前锋方向相同,所以可以得分,如图所示.
故答案为:A、(1)AC;(2)BC;(3)1×1022;B、(1)ABC;(2)1;0.5;0.5;沿x轴向左;(3)30°;6.67×10-10s;
C、(1)BC;(2)6;(3)①0.1m/s;②方向见右图;能得分.
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