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1、第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 【指路问津】（1）热力学第一定律与能量守恒定律有怎样的关系？（2）能量守恒定律重大意义是什么?【典型例题】1关于物体内能变化，以下说法中正确的是A物体对外做功，温度一定降低，内能一定减少B物体吸收热量，温度一定增加，内能一定增大C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变精与解 改变物体内能的途径有两个，做功和热传递。分析问题时必须同时考虑做功和热传递两个因素对内能的影响。物体对外界做多少功内能就会减少多少；外界对物体做多少功物体内能就会增加多少。物体吸收多少热量内能就会增加多少；物体发出多少热量内能就会减少多少。A
2、、B选项错误的原因都只考虑了做功或热传递一个因素对内能的影响。D选项虽然考虑了做功或热传递两个因素对内能的影响，但两个因素都使内能减少，故D选项错误。正确答案为C。解后思 用热力学第一定律UQW解题，要根据系统做功的正、负，吸热还是放热以及内能的增减，来确定公式中U、Q、W的正负。当外界对系统做功、吸热、内能增加时，U、Q、W取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，U、Q、W取负值。延伸 例如：一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了 6105J的功，物体的内能增加还是减少？变化量是多少？解析：气体从外界吸热：Q=4.2105J，气体对外做功：W=6105J，由热力
3、学第一定律：U=W+Q=6105J4.2105J=1.8105J，U为负，说明气体的内能减少了1.8105J。2水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L=2264 J/g，这时质量m=1g的水变为水蒸气，其体积由V1=1.043 cm3变为V2=1676 cm3，在该过程中水增加的内能是多少？精与解 在1 g水汽化的过程中吸收的热量为Q=mL=12264 J， 水气在1标准大气压下做等压膨胀，对外界所做的功为 W=p0（V2V1）=1.013105(16761.043)10-6 J=170 J根据热力学第一定律，增加的内能为： U=Q+W=2264 J170 J2094 J评注 一定量的液体全部
4、汽化时，在一大气压条件下体积将增大1000倍左右，气体对外界做功W=p0V，p0为大气压强。这一点是同学们解题中容易失误的。延伸 本题中水汽化为水蒸气，分子势能是增加还是减少？分子动能是增加还是减少？解析：因为水蒸气对外做功，气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子间引力做负功，所以气体分子势能增加。水汽化为同温度的水蒸气，因为温度不变，所以分子的平均动能不变。3某瀑布落差为50 m，顶部流速为2 m/s，水流横截面积为6 m2，用它发电有65%的机械能转化为电能，其电功率为多大？精与解 设在时间t内落下的水的质量为m，则m=S vt，质量为m的水落下时损失的机械能为：E机=mgh+mv2 根
5、据能量守恒定律 65%E机=E电=Pt 所以P= =3.9106 W解后思 能量守恒定律把力学、热学、电学、光学、化学生物学等现象联系起来，把表面上不同的各类运动统一在一个自然规律中，是我们解决综合问题的强有力的武器。【阶梯训练】梯次一1关于物体内能的改变，下列说法中正确的是 ( )A能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递B物体吸收热量，它的内能一定增加C物体放出热量，它的内能一定减少D外界对物体做功，物体的内能不一定增加2关于吸热与升温，下列说法正确的是（ ）A当物体吸收热量时，其温度一定升高B当物体温度升高时，一定吸收了热量C对质量相同的两杯同样的水，温度升得高的，吸热一定多D对质
6、量相同的物体加热，温度升得高的，吸热一定多3做功和热传递都能改变物体的内能，在下列改变物体内能的事例中，属于做功过程的是 (. )A炉火上的壶水逐渐升温的过程 B把烧红的铁块投入水中，铁块温度降低的过程C物体在阳光下被晒热的过程 D柴油机气缸内气体被压缩的过程4一定量的气体，从外界吸收热量6.2105J，内能增加4.7105J。则下列说法中正确的是（ ）A气体对外做功1.5105J B外界对气体做功1.7105JC气体对外做功1.7105J D外界对气体做功1.5105J5在恒温水池中，一个气泡缓缓向上升起，在上升过程中（ ）A气泡的体积不变，内能减少，放出热量B气泡的体积缩小，内能不变，放出
7、热量C气泡的体积增大，内能不变，吸收热量D气泡的体积不变，内能增加，吸收热量第6题6一定质量的理想气体沿p-V坐标图中曲线所示的方向发生变化，其中曲线DBA是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则 ( )A气体由A变到B，一定是吸热的B气体由B变为A，一定是吸热的C气体由A变到B再变到A，吸热多于放热D气体由A变到B再变到A，放热多于吸热7有关物体的内能，以下说法正确的是 ( )A1g、00C的水的内能比1g、00C的冰的内能大B电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的C气体膨胀，它的内能一定减少D橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加8要使质量一定的理想气体由某一状态经过一系列状
8、态变化，最后再回到初始状态。下列各过程可能实现这个要求的是 ( )A先等容放热，再等压升温，最后等温放热B先等温膨胀，再等压升温，最后等容吸热C先等容吸热，再等温膨胀，最后等压降温D先等压升温，再等容吸热，最后等温放热9如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下受到暴晒，车胎极易爆裂，关于这一现象的描述，下列说法正确的是（暴晒过程中内胎容积几乎不变）( )A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加D在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少10飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在-5
9、0以下。在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团。气团直径可达几千米，由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。高空气团温度很低的原因可能是 ( )A地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低B地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低C地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低D地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低梯次二11 图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，已知活塞连同拉杆是绝热的，且不漏气.以 E甲 、 E乙分别表示甲、乙
10、两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中 ( )AE甲不变，E乙减小 BE甲增大，E乙不变CE甲增大，E乙减小 DE甲不变，E乙不变第12题甲乙第11题12 一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的P-V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是 ( )A由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变B由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加Cc状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大Db状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能较小13关于电冰箱
11、的工作原理，请作以下研究：如图所示为电冰箱的工作原理图，毛细管压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。下列说法中正确的是 ( )第13题A在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量B在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量C在冰箱外的管道中，制冷剂被压缩并放出热量D在冰箱内的管道中，制冷剂被压缩并吸收热量14一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功Ql表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）AQ1Q2W2W1 BQ1Q2 CW1W2 DQ1Q215定质量的气体经历一缓慢的
12、绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ）A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少第16题16如图所示，有两个同样的球，其中a球放在水平面上，b球用细线悬挂起来，现供给两球相同的热量，则两球升高的温度 (水平面和细线均为绝热物质)（ ）Atbta Btb taCtb=ta D无法比较17在标准大气压下，1g100的水吸收2264J的热量变为1g100的水蒸气。在这个过程中，下列四个关系式中正确的是 ( ).A2264J汽的内能水的内能B2264J汽的内能水的内
13、能C2264J汽的内能水的内能D2264J汽的内能水的内能18如图所示的绝热容器，把隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡（ ）第18题A气体对外做功，内能减少，温度降低B气体对外做功，内能不变，温度不变C气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小D气体不做功，内能减少，压强减小19一定量气体可经不同的过程从状态 (P1、V1、T1) 变到状态 (P2、V2、T2)，已知T2T1，则在这些过程中 ( )A气体一定都从外界吸收热量 B气体和外界交换的热量都是相等的C外界对气体所做的功都是相等的 D气体内能的变化量都是相等的第20题20如图，固定的导热气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂了一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞静止，然后在沙桶底部钻了一个小洞，让细沙慢慢地漏出，设气缸外部的大气压强和温度恒定不变。则（ ）A缸内气体压强减小 B缸内气体内能增加C外界对缸内气体做功 D缸内气体放出热量梯次三21某系统初状态具有内能a J，在外界对它做了/2 J的功后，它放出了/5 J的热量，系统在整个过程中内能的增量为 J。22一个汽缸里的气体膨胀时推动活塞做了31000J的功，气体的内能应减少 ；如果气体从外界吸收了420J的热量,则气体内能应增加 ；如果上述两个过程同时进行,则气体的内能 (填“增大”或“减小”)了
