2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 1 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn) 2 熱力學(xué)第一定律學(xué)案 教科版選修3-3.doc

1能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)2熱力學(xué)第一定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵循的基本規(guī)律.2.知道第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的.3.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解這兩種方式對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的.4.理解熱力學(xué)第一定律，能運(yùn)用它解釋自然界的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題一、能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)1常見的能量形式自然界中能量形式很多，常見的能量形式有：機(jī)械能、內(nèi)能、核能及太陽能等各種形式的能在一定條件下，可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中遵循一定規(guī)律2能量守恒定律的內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變3第一類永動(dòng)機(jī)(1)定義：不需要任何動(dòng)力和燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器(2)不可能制成的原因：違背了能量守恒定律二、改變物體內(nèi)能的兩種方式1改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞2做功其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少3熱傳遞不同物體之間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移物體吸收熱量，內(nèi)能增加物體放出熱量，內(nèi)能減少4做功和熱傳遞對(duì)物體內(nèi)能的改變是等效的，但本質(zhì)不同三、熱力學(xué)第一定律1熱力學(xué)第一定律：功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系2熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式：UQW.即學(xué)即用1判斷下列說法的正誤(1)石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了()(2)能量既可以轉(zhuǎn)移又可以轉(zhuǎn)化，故能的總量是可以變化的()(3)熱量一定從內(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)能少的物體()(4)做功和熱傳遞都可改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的()(5)系統(tǒng)從外界吸收熱量5J，內(nèi)能可能增加5J()(6)系統(tǒng)內(nèi)能減少，一定是系統(tǒng)對(duì)外界做了功()2各種方法使物體的內(nèi)能發(fā)生改變：a.電爐通電后發(fā)熱；b.一杯開水放在桌面上冷卻；c.陽光照射下冰塊融化；d.鋸木頭時(shí)，鋸片發(fā)燙；e.人坐在火爐旁取暖；f.用打氣筒給自行車打氣后，打氣筒變熱其中屬于做功使物體內(nèi)能改變的是_；屬于熱傳遞使物體內(nèi)能改變的是_答案adfbce一、能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)學(xué)探究1圖1為有一種所謂“全自動(dòng)”的機(jī)械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去這是不是一種永動(dòng)機(jī)？如果不是，維持表針走動(dòng)的能量是從哪兒來的？圖1答案這不是永動(dòng)機(jī)手表戴在手腕上，通過手臂的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手表獲得能量，供手表指針走動(dòng)若將此手表長時(shí)間放置不動(dòng)，它就會(huì)停下來2觀察課本中的“幾種重要的能量形式及相互之間的轉(zhuǎn)化”圖，試著說明汽車把汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程在這些能量轉(zhuǎn)化過程中，遵守的規(guī)律是什么？答案汽車通過燃燒汽油，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過發(fā)動(dòng)機(jī)做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能能量守恒定律知識(shí)深化1能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有諸如電磁輻射能、化學(xué)能、核能等(2)各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能中的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化(如：自由落體運(yùn)動(dòng))機(jī)械能可以與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化(如：摩擦生熱，消耗了機(jī)械能，通過做功的形式轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熱機(jī)中的氣體推動(dòng)活塞做功，把氣體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)其他形式的能也可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(如：電流通過導(dǎo)體時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱的燈絲發(fā)光，又把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能；燃料燃燒時(shí)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能)2對(duì)能量守恒定律的理解(1)某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等3能量守恒定律的意義：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，任何一部機(jī)器，只要對(duì)外做功，都要消耗能量，都只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而不能無中生有地創(chuàng)造能量4第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成：任何機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來的例1(多選)一物體獲得一定初速度后，沿著一粗糙斜面上滑，在上滑過程中，物體和斜面組成的系統(tǒng)()A機(jī)械能守恒B總能量守恒C機(jī)械能和內(nèi)能增加D機(jī)械能減少，內(nèi)能增加答案BD解析物體沿斜面上滑過程中，有摩擦力對(duì)物體做負(fù)功，所以物體的機(jī)械能減少由能量守恒定律知，內(nèi)能應(yīng)增加，能量總量不變利用能量守恒定律解決問題時(shí)，首先應(yīng)明確題目中涉及哪幾種形式的能量，其次分析哪種能量增加了，哪種能量減少了，確定研究的系統(tǒng)后，用能量守恒觀點(diǎn)求解.二、改變物體內(nèi)能的兩種方式導(dǎo)學(xué)探究1(1)如圖2，小孩沿滑梯下滑時(shí)屁股通常會(huì)感到發(fā)熱，這是為什么？圖2(2)用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會(huì)升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會(huì)升高，這說明了什么問題？答案(1)小孩沿滑梯下滑時(shí)克服摩擦力做功，內(nèi)能增加(2)說明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能2在焦耳的許多實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)最具有代表性：一個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升；另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是通過電流的熱效應(yīng)給水加熱焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？答案做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的知識(shí)深化1功和內(nèi)能(1)做功與內(nèi)能變化的關(guān)系做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程在絕熱過程中，外界對(duì)物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少(2)功與內(nèi)能的區(qū)別功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，相應(yīng)地做功才越多2熱和內(nèi)能(1)在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少即UU2U1Q.(2)傳熱改變物體內(nèi)能的過程是不同物體之間(或同一物體不同部分之間)內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程3熱量、功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞或做功兩種方式來完成熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，和功一樣，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的有過程，才有變化，離開過程則毫無意義就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，不能談到“熱量”或“功”例2(多選)關(guān)于物體內(nèi)能的變化情況，下列說法中正確的是()A吸熱的物體，其內(nèi)能一定增加B體積膨脹的物體，其內(nèi)能一定減少C放熱的物體，其內(nèi)能也可能增加D絕熱壓縮的氣體，其內(nèi)能一定增加答案CD解析做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，不能依據(jù)一種方式的變化就判斷內(nèi)能的變化例3關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是()A同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差答案D解析熱量是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說物體含有多少熱量，故A、B錯(cuò)；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對(duì)溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系1內(nèi)能與熱量內(nèi)能是狀態(tài)量，可以說系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說傳遞多少內(nèi)能；熱量是過程量，不能說系統(tǒng)具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量2熱量與溫度熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志雖然熱傳遞的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是熱量，不是溫度3熱量與功熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別三、熱力學(xué)第一定律導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3所示，快速推動(dòng)活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功10J，氣體內(nèi)能改變了多少？若保持氣體體積不變，外界對(duì)汽缸傳遞10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？圖3(2)一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加因?yàn)閱渭兊貙?duì)系統(tǒng)做功和單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能既然它們?cè)诟淖兿到y(tǒng)內(nèi)能方面是等價(jià)的，那么當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功為W，又對(duì)系統(tǒng)傳熱為Q時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能的增量U應(yīng)該是多少？答案(1)都增加了10J.(2)系統(tǒng)內(nèi)能的增量UQW.知識(shí)深化1對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQU體積減小，外界對(duì)熱力學(xué)系統(tǒng)做功熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量內(nèi)能增加體積增大，熱力學(xué)系統(tǒng)對(duì)外界做功熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能減少2.幾種特殊情況(1)絕熱過程：Q0，則UW，物體內(nèi)能的增加量等于外界對(duì)物體做的功(2)等容過程：過程中不做功，即W0，則UQ，物體內(nèi)能的增加量等于物體從外界吸收的熱量(3)等溫過程：過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ(或QW)，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量(或物體吸收的熱量等于物體對(duì)外界做的功)3判斷是否做功的方法一般情況下看物體的體積是否變化若物體體積增大，表明物體對(duì)外界做功，W<0.若物體體積減小，表明外界對(duì)物體做功，W>0.特別提醒熱力學(xué)第一定律是將單純的絕熱過程和單純的傳熱過程中內(nèi)能改變的定量表達(dá)推廣到一般情況，既有做功又有傳熱的過程，其中U表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量例4一定量的氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105J，則下列各式中正確的是()AW8104J，U1.2105J，Q4104JBW8104J，U1.2105J，Q2105JCW8104J，U1.2105J，Q2104JDW8104J，U1.2105J，Q4104J答案B解析因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，W取正值，即W8104J；內(nèi)能減少，U取負(fù)值，即U1.2105J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，可知QUW1.2105J8104J2105J，B選項(xiàng)正確應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟1根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量(W、Q、U)的正負(fù)；2根據(jù)方程UWQ求出未知量；3再根據(jù)未知量結(jié)果的正負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況針對(duì)訓(xùn)練空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？答案5104J解析選擇被壓縮的空氣為研究對(duì)象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UWQ.由題意可知W2105J，U1.5105J，代入上式得QUW1.5105J2105J5104J.負(fù)號(hào)表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5104J.四、氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D像基礎(chǔ)上思考以下問題：圖4(1)在變化過程中是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？(2)在變化過程中氣體吸熱，還是向外放熱？氣體內(nèi)能增加了，還是減少了？答案(1)由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，氣體體積變大，因此氣體對(duì)外界做功，即W<0.(2)由pV圖像知從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，溫度升高，故U>0.由UWQ得Q>0，即氣體吸熱，內(nèi)能增加知識(shí)深化對(duì)于理想氣體，常把熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律結(jié)合起來分析其狀態(tài)變化規(guī)律，常見的分析思路如下：(1)利用體積的變化分析做功問題氣體體積增大，氣體對(duì)外做功；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功(2)利用溫度的變化分析理想氣體內(nèi)能的變化一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減小(3)利用熱力學(xué)第一定律判斷是吸熱還是放熱由熱力學(xué)第一定律UWQ，則QUW，若已知?dú)怏w的做功情況和內(nèi)能的變化情況，即可判斷氣體狀態(tài)變化是吸熱過程還是放熱過程例5(多選)如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到初態(tài)a.下列說法正確的是()圖5A在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B在過程ca中外界對(duì)氣體做功C在過程ab中氣體對(duì)外界做功D在過程bc中氣體從外界吸收熱量E在過程ca中氣體從外界吸收熱量答案ABD解析在過程ab中，體積不變，氣體對(duì)外界不做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；在過程ca中，氣體的體積縮小，外界對(duì)氣體做功，壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能變小，氣體向外界放出熱量，故選項(xiàng)B正確，E錯(cuò)誤；在過程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故選項(xiàng)D正確1(能量守恒定律的理解和應(yīng)用)(多選)細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，如圖6所示使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)下列說法中正確的是()圖6A小球機(jī)械能不守恒B小球能量正在消失C小球擺動(dòng)過程中，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D總能量守恒，但小球的機(jī)械能減少答案AD解析小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，說明機(jī)械能通過克服阻力做功不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機(jī)械能不守恒，故A正確；小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量的種類變了，但能量不會(huì)消失，故B錯(cuò)誤；小球長時(shí)間擺動(dòng)過程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故擺動(dòng)的幅度越來越小，但總能量守恒，故C錯(cuò)誤，D正確2(改變物體內(nèi)能的兩種方式)關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的是()A物體的溫度升高時(shí)，一定吸收熱量B物體沿斜面下滑時(shí)，內(nèi)能將增大C物體沿斜面勻速下滑時(shí)，內(nèi)能可能增大D內(nèi)能總是從高溫物體傳遞給低溫物體，當(dāng)內(nèi)能相等時(shí)熱傳遞停止答案C解析改變物體內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞溫度升高，內(nèi)能增加，但不一定是吸收熱量，A錯(cuò)誤；物體沿斜面下滑時(shí)，可能不受摩擦力，內(nèi)能可能不變，B錯(cuò)誤；物體沿斜面勻速下滑時(shí)，物體克服摩擦力做功，摩擦生熱，內(nèi)能可能增大，C正確；熱傳遞的條件是物體間存在溫度差，熱量從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，溫度相同后熱傳遞停止，D錯(cuò)誤3(熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104J，氣體對(duì)外界做功1.0104J，則該理想氣體的()A溫度降低，密度增大B溫度降低，密度減小C溫度升高，密度增大D溫度升高，密度減小答案D解析由熱力學(xué)第一定律UWQ得：U1.0104J2.5104J1.5104J，因此氣體的內(nèi)能增大，故溫度升高，又因氣體對(duì)外做功，體積增大，故密度減小4(氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其VT圖像如圖7所示下列說法正確的有()圖7AAB的過程中，氣體對(duì)外界做功BAB的過程中，氣體放出熱量CBC的過程中，氣體壓強(qiáng)不變DABC的過程中，氣體內(nèi)能增加答案BC解析由VT圖像知，從A到B的過程中，氣體被等溫壓縮，外界對(duì)氣體做正功，氣體的內(nèi)能不變由熱力學(xué)第一定律知，氣體放出熱量，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；從B到C的過程中氣體做等壓變化，溫度降低，氣體內(nèi)能減少，故C正確，D錯(cuò)誤一、選擇題考點(diǎn)一能量守恒定律的理解和應(yīng)用1一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出對(duì)于這一過程，下列說法中正確的是()A子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能C子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和答案D2“第一類永動(dòng)機(jī)”不可能制成，是因?yàn)?)A不符合機(jī)械能守恒定律B違背了能量守恒定律C做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案答案B3.如圖1所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)下列說法正確的是()圖1A轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來自形狀記憶合金自身C轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量答案D解析輕推轉(zhuǎn)輪后，葉片開始轉(zhuǎn)動(dòng)，由能量守恒定律可知，葉片在熱水中吸收的熱量一部分釋放到空氣中，另一部分使葉片在熱水中伸展做功，所以葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，D正確考點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用4(多選)二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計(jì)溫度的變化，二氧化碳?xì)怏w可視為理想氣體，則此過程中()A封閉氣體對(duì)外界做正功B封閉氣體向外界傳遞熱量C封閉氣體分子的平均動(dòng)能不變D封閉氣體從外界吸收熱量答案BC解析因?yàn)椴挥?jì)氣體的溫度變化，氣體分子的平均動(dòng)能不變，即U0，選項(xiàng)C正確；因?yàn)闅怏w體積減半，故外界對(duì)氣體做功，即W>0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UWQ，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤5如圖2所示是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮一定質(zhì)量的理想氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()圖2A溫度升高，內(nèi)能增加600JB溫度升高，內(nèi)能減少200JC溫度降低，內(nèi)能增加600JD溫度降低，內(nèi)能減少200J答案A解析對(duì)一定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，U800J(200J)600J內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確6(多選)下列過程可能發(fā)生的是()A物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加答案ABD解析當(dāng)物體吸收的熱量多于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當(dāng)物體吸收的熱量少于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，則物體的內(nèi)能必增加，C錯(cuò)誤；當(dāng)物體放出的熱量少于外界對(duì)物體做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，D正確7一定質(zhì)量的氣體在保持壓強(qiáng)恒等于1.0105Pa的狀況下，體積從20L膨脹到30L，這一過程中氣體從外界吸熱4103J，則氣體內(nèi)能的變化為()A增加了5103JB減少了5103JC增加了3103JD減少了3103J答案C解析氣體等壓膨脹過程對(duì)外做功WpV1.0105Pa(3020)103m31.0103J這一過程氣體從外界吸熱Q4103J由熱力學(xué)第一定律UWQ，由于氣體對(duì)外做功，W應(yīng)取負(fù)值，則可得U1.0103J4103J3103J，即氣體內(nèi)能增加了3103J故選項(xiàng)C正確8圖3為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中()圖3A外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小答案A解析在M向下滑動(dòng)的過程中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體不與外界發(fā)生熱交換，氣體內(nèi)能增大，故正確答案為A.考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用9(多選)如圖4所示為簡易測溫裝置，玻璃管中一小段水銀封閉了燒瓶內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)()圖4A瓶內(nèi)氣體的密度增大B瓶內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增加C外界對(duì)瓶內(nèi)氣體做正功D熱傳遞使瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能增加答案BD解析由題圖可知，當(dāng)溫度升高時(shí)容器內(nèi)氣體的變化為等壓膨脹，故瓶內(nèi)氣體的密度減小，氣體分子的平均動(dòng)能增加，瓶內(nèi)氣體對(duì)外做正功，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加是由于氣體從外界吸收了熱量，故選項(xiàng)D正確10如圖5所示，A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)()圖5A氣體內(nèi)能一定增加B氣體壓強(qiáng)變大C氣體對(duì)外界做功D氣體對(duì)外界放熱答案C解析由題圖可知，理想氣體的變化為等溫膨脹，故氣體壓強(qiáng)減小，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外做功；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量綜上可知，C對(duì)，A、B、D錯(cuò)二、非選擇題11(氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用)如圖6所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過等壓、等容和等溫過程完成一個(gè)循環(huán)，A、B、C狀態(tài)參量如圖所示，氣體在狀態(tài)A的溫度為27，求：圖6(1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB；(2)氣體從ABC狀態(tài)變化過程中與外界交換的總熱量Q.答案(1)600K(2)2p0V0解析(1)A到B過程是等壓變化，由蓋呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)得TB600K(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UQW其中U0，W2p0V0解得Q2p0V0(吸熱)12(氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用)如圖7所示，導(dǎo)熱材料制成的截面積相等、長度均為45cm的汽缸A、B通過帶有閥門的管道連接初始時(shí)閥門關(guān)閉，厚度不計(jì)的光滑活塞C位于B內(nèi)左側(cè)，在A內(nèi)充滿壓強(qiáng)pA2.8105Pa的理想氣體，B內(nèi)充滿壓強(qiáng)pB1.4105Pa的理想氣體，忽略連接汽缸的管道體積，室溫不變，現(xiàn)打開閥門，求：圖7(1)平衡后活塞向右移動(dòng)的距離和B中氣體的壓強(qiáng)；(2)自打開閥門到平衡，B內(nèi)氣體是吸熱還是放熱(簡要說明理由)答案(1)15cm2.1105Pa(2)放熱，理由見解析解析(1)設(shè)平衡后活塞向右移動(dòng)的距離為x，活塞向右移動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后，對(duì)A氣體，有pALSp(Lx)S對(duì)B氣體，有pBLSp(Lx)S得x15cmp2.1105Pa(2)活塞C向右移動(dòng)，對(duì)B中氣體做功，而氣體做等溫變化，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知B內(nèi)氣體放熱13(氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用)(1)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是_A若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變B若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大C氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)D當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，內(nèi)能一定增大(2)如圖8所示的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞和汽缸導(dǎo)熱性能良好，活塞與汽缸間無摩擦，汽缸開口始終向上在室溫為27時(shí)，活塞距汽缸底部距離h110cm，之后將汽缸放置在冰水混合物中，此時(shí)外界大氣壓強(qiáng)為1atm，則：圖8在冰水混合物中，活塞距汽缸底部的距離h2為多少？此過程中氣體的內(nèi)能如何變化，氣體是吸收熱量還是放出熱量？答案(1)CD(2)9.1減小放熱解析(1)當(dāng)氣體的內(nèi)能不變時(shí)，氣體可能在發(fā)生等溫變化，故狀態(tài)可能變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程C可知，當(dāng)氣體的溫度不斷升高時(shí)，壓強(qiáng)可能升高，也可能降低，還可能保持不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體溫度每升高1K，內(nèi)能的增量相同，但氣體做功情況不同時(shí)氣體所吸收的熱量也不同，選項(xiàng)C正確；當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大，選項(xiàng)D正確(2)由題意可知，汽缸內(nèi)氣體的變化為等壓變化，由蓋呂薩克定律可得，解得h29.1cm.放入冰水混合物后缸內(nèi)氣體溫度降低，故內(nèi)能減?。挥捎跍囟冉档?，氣體體積減小，故外界對(duì)氣體做正功；由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能減小是由于氣體向外放出熱量引起的