高中物理人教版选修3-3课时训练15热力学第一定律能量守恒定律 Word版含解析
高中物理热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律检测题新人教版选修33(可编辑修改word版)
第十章热力学定律3 热力学第一定律能量守恒定律A 级抓基础1.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )A.降低B．升高C．不变D．无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加．答案：B2.如图所示是密闭的气缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )A.温度升高，内能增加 600 JB.温度升高，内能减少 200 JC.温度降低，内能增加 600 JD.温度降低，内能减少 200 J解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU 为正表示内能增加了 600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项 A 正确．答案：A3.在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q 中关于ΔU、W、Q 各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A.外界对物体做功时W 为正，吸热时Q 为负，内能增加时ΔU 为正B.物体对外界做功时W 为负，吸热时Q 为正，内能增加时ΔU 为负C.物体对外界做功时W 为负，吸热时Q 为正，内能增加时ΔU 为正D.外界对物体做功时W 为负，吸热时Q 为负，内能增加时ΔU 为负解析：外界对物体做功时W 为正，反之为负；吸热时Q 为正，反之为负；内能增加时ΔU 为正，反之为负．故 C 正确．答案：C4．(多选)一定质量的理想气体，如果体积膨胀，同时吸收热量，下列关于该气体内能变化的说法中正确的是( )A．如果气体对外做的功大于吸收的热量，气体内能将减少B．如果气体对外做的功小于吸收的热量，气体内能将减少C．如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能将不变D．如果气体对外做的功等于吸收的热量，气体内能可能改变解析：体积膨胀，则气体的压力一定对外做功．W<0，吸收热量Q>0，所以气体内能的变化要比较二者的大小关系，由W＋Q＝ΔU 可知 A、C 正确．答案：AC5.对于一个大气压下 100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是( )A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知 A 对．答案：A6.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小解析：本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项 B、D 均错．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W 取正号，ΔU＝0，所以Q 为负，即气体向外放热，故选项 A 错，C 对．正确选项为 C.答案：CB 级提能力7.重庆出租车常以天然气作为燃料．加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( ) A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D 项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B 项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C 项错．答案：B8．(多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是( )A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是分子平均动能的标志，A 错；松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，由于隔板导热，最终温度相同，系统与外界无热交换，最终温度等于初始温度，B 错，C、D 正确．答案：CD9.分别以p、V、T 表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0)．若分别经历如下两种变化过程：①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1＝T0)；②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热．在上述两种变化过程中，如果V1＝V2>V0，则( )A．p1>p2，T1>T2B．p1>p2，T1<T2C．p1<p2，T1<T2D．p1<p2，T1>T2解析：过程①是等温膨胀，遵守玻意耳定律，过程②是绝热膨胀，系统对外做功，内能减少，温度降低，遵循理想气体状态方程，故 A 正确．答案：A10. 某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( )A ．外界对气体做功，内能增大B ．外界对气体做功，温度计示数不变C ．气体体积减小，温度计示数减小D ．外界对气体做功，温度计示数增大解析：因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．答案：B11. 如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B .此过程中，气体压强 p ＝1.0×105 Pa ，吸收的热量 Q ＝7.0×102J ，求此过程中气体内能的增量．V A V B解析：等压变化，T A ＝TB ，对外做的功 W ＝p (V B －V A )．根据热力学第一定律ΔU ＝Q －W ， 解得ΔU ＝5.0×102 J.答案：ΔU ＝5.0×102 J12. 在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g 的水由液态变成同温度的水汽，其体积由 1.043 cm 3 变为 1 676 cm 3.已知水的汽化热为 2 263.8 J/g.求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功 W ；(2) 气体吸收的热量 Q ；(3)气体增加的内能ΔU.解析：取1 g 水为研究系统，1 g 沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU<Q 吸．(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10－6 J＝169.7 J.(2)气体吸热：Q＝mL＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J.(3) 根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W＝2 263.8 J＋(－169.7)J＝2 094.1 J.答案：(1)169.7 J (2)2 263.8 J(3)2 094.1 J。
最新人教版高中物理选修3-3第十章《热力学第一定律 能量守恒定律》达标训练
更上一层楼基础·巩固1.下列说法正确的是（）A.液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的B.物体的温度越高，其分子的平均动能越大C.物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能D.只有传热才能改变物体的内能解析：悬浮在液体中的微粒之所以能够做无规则运动，是液体分子对固体小微粒的撞击不平衡而引起的，A正确.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，B正确.物体的内能是物体里所有分子动能和分子势能的总和，C错误.改变物体的内能的方式有两种：做功和热传递，所以D错误.答案：AB2.下列对能量的转化和守恒定律的认识，正确的是（）A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式能量的增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可制成的D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒.在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移.不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的.机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的.A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的.B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的.这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移.任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律.所以A、B、C正确.D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失.故D是错的.答案：ABC3.在一个大气压下，1 kg 100 ℃的水变为1 kg 100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是（）A.内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B.内能增加，吸收的热量等于内能的增加C.内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能解析：水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1 000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU=Q+W，则Q=ΔU-W，其中W为负值，故选项D正确.答案：D4.一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则整个过程中一定有（）A.Q1 - Q2 =W2 - W1B.Q1 =Q2C.W2=W1D.Q1＞Q2解析：一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态，根据热力学第一定律可得A正确.5.下列说法正确的是（）A.随着科技的发展，永动机是可以制成的B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量转化和守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律，违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的.A错.太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错.马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源于食物中储存的化学能，C 正确.所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走时，如果把这种表放在桌面上静置两天，它一定会停摆的，D错.答案：C6.试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量.（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止____________；（2）在阻尼振动中,单摆的振幅越来越小,最后停下来___________________；（3）你用力蹬自行车上一个斜坡___________________；（4）植物的光合作用___________________；（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰___________________；（6）用柴油机带动发电机发电,供给电动水泵抽水,把水从低处抽到高处________________；解析：（1）发动机熄火之后,速度减小,即机械能减小,速度减小的原因是汽车受到摩擦阻力的作用,此过程中将产生“热能”，即内能，因此，此过程是：机械能转化为内能.（2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，即单摆的机械能减小，单摆的振幅减小的原因是受到空气阻力的作用，此过程中将产生内能，显然，此过程是：机械能转化为内能. （3）你用力蹬自行车上斜坡时，感觉到疲劳，即消耗体能，你的化学能减小，此过程中你的高度升高，自行车将受到地面的摩擦阻力作用，即机械能增加，产生内能.所以，此过程是：化学能转化为机械能和内能.（4）植物的光合作用是：太阳能转化为化学能.（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰，此过程是：太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能.（6）此过程是：化学能转化为电能，然后电能转化为机械能.答案：（1）机械能转化为内能（2）机械能转化为内能（3）化学能转化为机械能和内能（4）太阳能转化为化学能（5）太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能（6）化学能转化为电能，然后电能转化为机械能7.如图10-3-7所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度.则下列有关能的转化的说法中正确的是（）图10-3-7A.子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D.子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能解析：自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能克服阻力、摩擦力做功，增加了内能.答案：D8.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10-3-8A.氢气的温度不变B.氢气的压强减小C.氢气的体积增大D.氧气的温度升高解析：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.答案：BCD9.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体.若此气体的温度随其内能的增大而升高，则（）A.将热量传给气体，其温度必升高B.压缩气体，其温度必升高C.压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变D.压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高解析：做功和热传递是改变物体内能的两种物理方式.据Q+W=ΔU可知，气体既被压缩又吸热，则内能增加，温度必升高.答案：D10.如图10-3-9所示，固定容器及可动活塞都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙.现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（）图10-3-9A.外力对乙做功；甲的内能不变B.外力对乙做功；乙的内能不变C.乙传递热量给甲；乙的内能增加D.乙的内能增加；甲的内能不变解析：活塞P 缓慢地向B 移动过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律知，内能增加，温度升高而大于甲的温度，热量由乙传递给甲，故选C.答案：C11.(2005全国高考)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10-3-10A.a 的体积增大了，压强变小了B.b 的温度升高了C.加热后a 的分子热运动比b 的分子热运动更激烈D.a 增加的内能大于b 增加的内能解析：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，p a =p b ，v a ＞v b ，由TpV =常数可知，T a ＞T b ,所以C 、D 正确. 答案：BCD12.(2006江苏高考)用隔板将一绝热容器隔成A 和B 两部分，A 中盛有一定质量的理想气体，B 为真空（如图10-3-11甲所示）.现把隔板抽去，A 中的气体自动充满整个容器（如图乙），这个过程称为气体的自由膨胀.下列说法正确的是（ ）图10-3-11A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后，气体的压强不变C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A 部分解析：抽去隔板后，气体做无规则热运动，故A 错.因容器绝热,故Q=0，又因气体自由膨胀,故W=0，由热力学第一定律ΔU= W +Q ，可知ΔU=0，则气体的温度不变，C 项正确.由TpV =C可知P 减小，故B 错.气体在足够长的时间内不会自动回到A 部分，而是做无规则热运动，故D 错.答案：C13.(2006北京高考)某体育馆内有一恒温游泳池，水温等于室温，现有一个气泡从水池底部缓缓上升.那么在上升过程中，泡内气体（可视为理想气体）（ ）A.分子间的平均距离增大B.分子平均动能减小C.不断吸热D.压强不断减小解析：气泡处在恒温的水池中，可认为温度不变，故平均动能不变，选项B 错.气泡从水池底部缓缓上升的过程中，其压强在不断减小，由气体压强的微观解释可知，体积必在增大，对外做功，而温度不变，对理想气体而言，其内能不变，由热力学第一定律知，气体必不断从外部环境中吸热，故选项A 、C 、D 正确.答案：ACD14.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=_______________________.解析：设在t 时间内吹在风车上的空气的质量为m 1=41πd 2vtρ 风的动能E k =21m 1v 2=81πd 2v 3tρ. 根据题意：81πd 2v 3tρ×50%×80%=mgh 则t m =ghv d 2032ρπ. 答案：gh v d 2032ρπ。
新人教版高中物理选修3-3 热力学第一定律 能量守恒定律
一、热力学第一定律┄┄┄┄┄┄┄┄①1．改变内能的两种方式：做功和热传递。
2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)数学表达式：ΔU＝Q＋W。
[说明]1．当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能减小，还可能保持不变。
2．物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还可能是两者共同作用的结果。
①[判一判]1．外界对系统做功，系统的内能一定增加(×)2．系统内能增加一定是因为系统从外界吸收热量(×)3．系统从外界吸收热量5 J，同时对外做功5 J，则内能保持不变(√)二、能量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄②1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．意义(1)各种形式的能可以相互转化。
(2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
3．永动机不可能制成(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
(2)不可制成的原因：违背了能量守恒定律。
[注意]1．能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，不需要任何附加条件。
2．第一类永动机违背了能量守恒定律，故无论采用任何先进的技术都不可能制成。
②[选一选]自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是()A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒解析：选D自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能在减少，A、C错误；减少的机械能通过摩擦转化成了内能，B错误，D正确。
1.对热力学第一定律的理解(1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。
(2)定律的表达式ΔU＝Q＋W是标量式。
(3)应用时各量的单位应统一为国际单位焦耳。
最新精编高中人教版选修3-3高中物理强化训练15热力学第一定律能量守恒定律及解析
强化训练15 热力第一定律能量守恒定律题组一热力第一定律1今有一导热性能良好的汽缸,用导热活塞封闭有一定质量的想气体。
开始时汽缸水平放置如图甲所示,后将汽缸按如图乙方式悬挂并保持静止,汽缸光滑不漏气且大气压及环境温度不变。
下列说法正确的是()A气体对外做功,内能减小B气体对外做功,气体温度不变气体体积增大,气体温度减小D气体体积不变,温度不变解析从题图甲到题图乙的过程,由于汽缸要平衡,因此内部气体的压强变小,体积增大,对外界做功,由于汽缸导热性能良好,且环境温度不变,因此内部气体的温度不变,内能不变,根据热力第一定律,内部气体通过缸壁从外界吸热,可见选项B正确,其余选项均错误。
答案B2在热力第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物量的正、负,下列说法中正确的是()A外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正B物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正D外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负解析根据公式ΔU=W+Q中的符号法则知选项正确。
答案3气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变是()A减小20 J B增大20 J减小220 J D增大220 J解析研究对象为气体,依符号规则,对外做的功W=-100J,吸收热量Q=+120J。
由热力第一定律有ΔU=W+Q=-100J+120J=20J。
ΔU>0,说明气体的内能增加,故正确选项为B。
答案B4一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比()A气体内能一定增加B气体内能一定减小气体内能一定不变D气体内能的增减不能确定解析由热力第一定律ΔU=Q+W,气体吸收热量Q>0,体积膨胀对外做功W<0,但不能确定Q与W值的大小,所以不能判断ΔU的正负,则气体内能的增减也就不能确定,选项D 正确。
人教版选修(3-3)《热力学第一定律能量守恒定律》word学案
10、3热力学第一定律能量守恒定律学习目标：1、理解热力学第一定律。
2、能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。
3、理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。
4、通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。
5、知道第一类永动机是不能实现的。
重点：热力学第一定律难点：能量守恒定律自主学习：一、热力学第一定律。
1、焦耳的实验表明什么问题？2、写出热力学第一定律的文字表述和数学表达式。
3、回答课本p54思考与讨论的问题。
总结△U，Q，W几个量取正、负的意义。
二、能量守恒定律。
4、认真阅读教材后，写出能量守恒定律的内容。
5、被恩格斯列为19世纪三大发现有哪些事件？三、永动机不可能制成7、什么是第一类永动机？8、第一类永动机为什么不能制成？典型例题：例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104JB.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105JC.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104JD.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J例2.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：（1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还是减少？小结：应用热力学第一定律解题的一般步骤：①根据符号法则写出各已知量（W、Q、ΔU）的正、负；②根据方程ΔU=W+Q求出未知量；③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2015年高二物理学案10.3《热力学》《第一定律》《能量守恒定律》(Word版含解析)(新人教版选修3-3)
10.3 热力学第一定律能量守恒定律[学习目标定位] 1.能说出热力学第一定律的内容，并会运用于分析和计算.2.理解并能运用能量守恒定律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．1．单纯地对系统做功，功与内能变化的关系为ΔU＝W.2．单纯地对系统传热，热量与内能变化的关系为ΔU＝Q.一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与热传递．两者在改变系统内能方面是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．二、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．三、永动机不可能制成1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．2．第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律.一、热力学第一定律[问题设计]一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判定是通过对它做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等价的，那么当外界对系统做功为W，又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少？答案系统内能的增量ΔU＝Q＋W.[要点提炼]1．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.23.应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；(2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根据未知量结果的正负来确定吸热、放热情况或做功情况．4．气体实验定律和热力学第一定律的关系两者的结合点是体积V和温度T.注意三个特殊过程的特点：(1)等温过程：内能不变，ΔU＝0；(2)等容过程：体积不变，W＝0；(3)绝热过程：Q＝0.二、能量守恒定律[问题设计]使热力学系统内能改变的方式有做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？答案能量的总量保持不变．[要点提炼]1．对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．2．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．3．第一类永动机(1)定义：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．(2)不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．[延伸思考]热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是．一、热力学第一定律例1关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是()A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加解析做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．答案CD例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？解析选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得：Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.答案5×104 J二、能量守恒定律例3下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．所以A 、B 、C 正确；D 选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D 错误． 答案 ABC例4 “第一类永动机”不可能制成，是因为( ) A ．不符合机械能守恒定律 B ．违背了能量守恒定律 C ．做功产生的热不符合热功当量 D 找不到合适的材料和合理的设计方案 答案 B三、热力学第一定律与气体实验定律的结合图1例5 如图1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体．轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S ，活塞的下面吊着一个重为G 的物体，大气压强恒为p 0.起初环境的热力学温度为T 0时，活塞到汽缸底面的距离为L .当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L ，汽缸中的气体吸收的热量为Q .求： (1)汽缸内部气体内能的增量ΔU ； (2)最终的环境温度T .解析 (1)密封气体的压强p ＝p 0－(G /S ) 密封气体对外做功W ＝pS ×0.1L 由热力学第一定律得ΔU ＝Q －W 得ΔU ＝Q －0.1p 0SL ＋0.1LG(2)该过程是等压变化，由盖—吕萨克定律有 LS T 0＝(L ＋0.1L )S T解得T＝1.1T0答案(1)Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)1.1T01．(热力学第一定律)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则根据热力学第一定律，下列各式中正确的是()A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J答案 B解析因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104 J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105 J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J ＝－2×105 J，即B选项正确．2．(能量守恒定律)下面设想符合能量守恒定律的是()A．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行D．利用核动力，驾驶地球离开太阳系答案BCD解析利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能使转动停止，故A不符合．让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机不带燃料也能飞行，故B、C符合；利用反冲理论，以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D符合．图23．(热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)如图2所示，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分．已知a内有一定质量的稀薄气体，b内为真空．抽离隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变答案BD解析抽离隔板K，a内气体体积变大，由于b内为真空，所以a内气体不做功，由热力学第一定律可得B正确．内能不变，故温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知压强变小，所以D正确．图34. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)如图3是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的气柱长度为22 cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105 Pa，不计活塞的重力．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？(2)若以适当的速度压缩气体，气体向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 cm2)答案(1)1.1×106 Pa(2)82 J解析(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l0＝22 cm，l＝2 cm，V0＝l0S，V ＝lS，缓慢压缩，气体温度不变由玻意耳定律得p0V0＝pV解得p＝1.1×106 Pa(2)大气压力对活塞做功W1＝p0S(l0－l)＝2 J 人做功W2＝100 J由热力学第一定律得ΔU＝W1＋W2＋QQ＝－20 J解得ΔU＝82 J。
高中物理人教版选修3-3学案：第十章3热力学第一定律能量守恒定律 Word版含解析
3热力学第一定律能量守恒定律1．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
这个关系叫做热力学第一定律。
(2)数学表达式为：ΔU＝W＋Q公式中符号的意义：①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功；②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热；③ΔU＞0，表示系统内能增加；ΔU＜0，表示系统内能减少。
特别提示：①热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。
②若一根金属丝通过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判断是通过对它做了功，还是发生了热传递使它的内能增加，因为单纯对系统做功和单纯对系统传热都能改变系统的内能，由于它们在改变系统内能方面是等效的，那么既对系统做功又对系统传热也能改变系统的内能。
内能改变了多少就由热力学第一定律来定量分析计算。
【例1】一定量的气体从外界吸收热量2.66×105J，内能增加4.25×105J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？解析：题目中已经知道气体从外界吸收的热量以及内能的增加量，根据热力学第一定律的公式就可以求出外界对气体或气体对外界所做的功，由ΔU＝W＋Q得W＝ΔU－Q＝(4.25×105－2.66×105) J＝1.59×105J，W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J。
答案：外界对气体做功 1.59×105 J2．能量守恒定律(1)不同形式的能量之间可以相互转化①自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。
②不同形式能量之间的转化：“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等，这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。
人教版物理【选修3-3】《10.3热力学第一定律、能量守恒定律》同步练习及答案
1、请填写下列现象中，能量转换的方式：⑴水轮机带动发电机发电；⑵水沸腾后，水壶盖被顶起；⑶电动机带动机器运转；⑷植物吸收太阳光进行光合作用；⑸煤炭燃烧发热．2.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是（）A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹减少的动量等于木块增加的动量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和3、在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，关于各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时△U为正B．物体对外界做功时W为负，放热时Q为负，内能减少时△U为负C．物体对外界做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时△U为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时△U为负4、一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程中 ( )A．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热C．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功5、永动机是不可制成的，这是因为永动机 ( )A．不符合机械能守恒定律B．违背了能的转化和守恒定律C．制造永动机的技术不过关D．无法解决机械摩擦问题6、根据能量守恒，下列说法正确的是 ( )A．物体对外界做功2J，并从外界吸收2J的热量，则物体内能增加4JB．外界对物体做功2J，物体从外界吸收2J热量，则物体内能增加4JC．外界对物体做功2J，物体向外界放出2J的热量，则物体内能不变D．物体对外界做功2J，并向外界放出2J的热量，则物体内能减少4J7、汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这过程中 ( )A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．机械能转化为内能，总能量守恒D．机械能和内能之间没有转化8．对于在一个大气压下1㎏100℃的水变为1㎏100℃的水蒸气的过程中，下列说法中正确的是（）A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热过程B.水的内能不变，对外界做功，向外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热9. 如图10-3-5所示，一个半径为R ＝0.3m 的半球状容器，一小铁块由边缘的A 点从静止开始沿内壁下滑，当滑到容器底部B 点时，容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍，在它下滑的过程中内能增量的80%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少摄氏度？铁的比热是462J/(㎏·℃) g 取10m/s 2．10．如图10－3－6所示，一颗质量为m=10g 的子弹以水平速度v 0=200m/s 击穿一个静止的沙袋后，速度减小为v=100m/s ，沙袋被击穿后，上升的最大高度为h=0.2m．取g ＝10m/s 2．求：(1)沙袋的质量；(2)这一过程中系统的内能增加了多少？图10－3－6参考答案:。
高中物理选修3-3(人教版)习题：第十章 3热力学第一定律能量守恒定律 含答案
3 热力学第一定律能量守恒定律A级抓基础1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )A．降低B．升高C．不变D．无法确定解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加．答案：B2.如图所示是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．5．对于一个大气压下100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是( )A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知A对．答案：A6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105 Pa，吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量．解析：等压变化，＝，对外做的功W＝p(VB－VA)．根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝5.0×102 J.答案：5.0×102 JB级提能力7.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．吸收热量，内能减小，对外做功B．吸收热量，内能增大，对外做功C．吸收热量，内能增大，外界对气体做功D．放出热量，内能增大，对外做功解析：由于热水的温度较高，将锥形瓶放进盛满热水的烧杯里，气球吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，逐渐膨胀起来对外做功．答案：B10．(多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是( )A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是分子平均动能的标志，A错；松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，由于隔板导热，最终温度相同，系统与外界无热交换，最终温度等于初始温度，B错，C、D正确．答案：CD11.某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( )A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大。
2020-2021学年人教版物理选修3-3 课时素养作业 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律
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课时素养评价十三热力学第一定律能量守恒定律(40分钟100分)一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分)1.关于内能的变化,以下说法正确的是( )A.物体吸收热量,内能一定增大B.物体对外做功,内能一定减少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【解析】选C。
根据热力学第一定律ΔU=W+Q,物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关,物体吸收热量,内能不一定增大,因为物体可能同时对外做功,故内能有可能不变或减少,A错误;物体对外做功,还有可能吸收热量,内能可能不变或增大,B错误、C正确;物体放出热量,同时对外做功,内能一定减少,D错误。
故选C。
2.如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0。
现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q 后,体积由V1增大为V2。
则在此过程中( )A.气体分子平均动能增大B.气体分子平均动能不变C.气体分子平均动能减小D.气体内能变化了Q+p0(V2-V1)【解析】选A。
气体等压膨胀,由=C,体积V增大,故温度T升高;温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高,气体分子平均动能增大,故选项A正确,B、C错误;根据热力学第一定律得:ΔU=Q+W,而W=-p0SΔL=-p0ΔV=-p0(V2-V1),所以气体内能变化了ΔU=Q-p0(V2-V1),故选项D错误。
3.如图所示,有两个同样的球,其中a球放在不导热的水平面上,b球用细线悬挂起来。
现在供给a、b两球相同的热量,则两球升高的温度Δt a 与Δt b的关系是( )A.Δt a=Δt bB.Δt a<Δt bC.Δt a>Δt bD.无法确定【解析】选B。
两球受热后体积都要增大,a球因放在不导热的水平面上,受热膨胀后,球心升高,重力做负功,根据能量的转化和守恒可知,a 球吸收的热量一部分转化成自身的内能使温度升高,另一部分需要克服重力做功,使重力势能增加;对于b球同样要受热膨胀,膨胀时重心下降,重力做正功,同理由能量的转化和守恒可知,b球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能,从而使温度升高;由以上分析可知,b球增加的内能要比a球多,因此b球温度升高得多,所以有Δt a<Δt b,A、C、D错误,B正确。
高中物理选修3-3课时作业5：10.3 热力学第一定律 能量守恒定律
3 热力学第一定律能量守恒定律题组一热力学第一定律的应用1．(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是()A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的物体，其内能一定增加2．(多选)下列过程可能发生的是()A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加3．如图1所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的()图1A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J4．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加题组二能量守恒定律5．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是()A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹减少的动能等于木块增加的动能C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和6．汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒7．(多选)一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统()A．机械能守恒B．总能量守恒C．机械能和内能增加D．机械能减少，内能增加8．如图2所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()图2A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量题组三气体实验定律与热力学第一定律的结合9．如图3所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定()图3A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小10．(多选)如图4所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是()图4A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热题组四综合应用11．如图5所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 ℃，求：图5(1)气体在状态B的温度T B；(2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.12．如图6所示，导热材料制成的截面积相等、长度均为45 cm的汽缸A、B通过带有阀门的管道连接．初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强p A ＝2.8×105Pa的理想气体，B内充满压强p B＝1.4×105Pa的理想气体，忽略连接汽缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：图6(1)平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热(简要说明理由)．13．(1)(多选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，内能一定增大(2)如图7所示的汽缸中封闭着一定质量的理想气体，活塞和汽缸导热性能良好，活塞与汽缸间无摩擦，汽缸开口始终向上．在室温为27 ℃时，活塞距汽缸底部距离h1＝10 cm，之后将汽缸放置在冰水混合物中，此时外界大气压强为1 atm，则：图7①在冰水混合物中，活塞距汽缸底部距离h2＝____ cm.②此过程中气体内能________(选填“增大”或“减小”)，气体将________(选填“吸热”或“放热”).答案精析1．CD[做功和热传递都可以改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．]2．ABD[当物体吸收的热量多于对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，则物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．]3．A[对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．] 4．A[胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程．温度不变，分子平均动能和内能不变．体积增大，气体对外界做正功．根据热力学第一定律气体一定从外界吸热．] 5．D[射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减小，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A、B项没有考虑到系统增加的内能，C项中应考虑的是系统减少的机械能等于系统增加的内能．故正确答案为D.]6．C[汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少．]7．BD[物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少，由能量守恒定律知，内能应增加，能的总量不变．]8．D[形状记忆合金从热水中吸收热量后，一部分能量在伸展划水时转化为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知只有D项正确．]9．C[由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W>0，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A 错，C 对．]10．BCD [气体从状态d 到c ，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A 错；气体从状态c 到状态b 是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)，就一定要伴随放热的过程，故B 对；气体从状态a 到状态d 是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C 正确；气体从状态b 到状态a 是一个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D 对．]11．(1)600 K(或327℃) (2)2p 0V 0解析 (1)A 到B 的过程是等压变化，有V A T A ＝V B T B代入数据得T B ＝600 K(或327 ℃)(2)根据热力学第一定律有ΔU ＝Q ＋W其中W ＝－2p 0V 0解得Q ＝2p 0V 0(吸热)12．(1)15 cm 2.1×105 Pa (2)放热，理由见解析解析 (1)活塞向右移动达到稳定后，对A 气体，有p A LS ＝p (L ＋x )S对B 气体，有p B LS ＝p (L －x )S得x ＝15 cmp ＝2.1×105 Pa(2)活塞C 向右移动，对B 中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，由热力学第一定律可知B 内气体放热．13．(1)ADE (2)①9.1 ②减小 放热解析 (1)由理想气体状态方程pV T＝C 可知，当气体的压强和体积都不变时，温度也不会变化，故内能也一定不变，选项A 正确；当气体的内能不变时，气体可能在发生等温变化，故状态可能变化，选项B 错误；由理想气体状态方程pV T＝C 可知，当气体的温度不断升高时，压强可能升高，也可能降低，还可能保持不变，选项C 错误；气体温度每升高1 K ，内能的增量相同，但气体做功情况不同时气体所吸收的热量也不同，选项D 正确；当气体温度升高时，分子的平均动能增大，气体的内能一定增大，选项E 正确．(2)①由图可知，汽缸内气体的变化为等压变化，由盖—吕萨克定律可得10 cm ×S 300 K ＝h 2×S 273 K，解得h 2＝9.1 cm.②放入冰水混合物后缸内气体温度降低，故内能减小；由于温度降低，气体体积减小，故外界对气体做正功；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，汽缸内气体内能减小是由于气体向外放热引起的．。
人教版高中物理选修3-3热力学第一定律能量守恒同步练习(1)
热力学第一定律能量守恒同步练习
1．填空题：
（1）热力学第一定律表示了、和改变之间的定量关系。
（2）是能量转化的量度。
（3）能量凭空产生，也不会，它只能从一种形式别的形式，或者从一个物体到别的物体。
（4）任何一种机器只能使能量从一种形式为另一种形式，而不能。
2．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度比铁块的温度高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（）
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C．达到热平衡时，两者的内能相等
D．达到热平衡时，两者的温度相等
3．如图11-4中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不
漏气，以、分别表示两气室气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（）
A．不变，减小
B．增大，不变
C．增大，减小
D．不变，不变
4．物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法中正确的是（）
A．机械能不变，内能不变
B．机械能增加，内能减小
C．机械能减少，内能增加
D．机械能减少，内能减少
5．在光滑平面上有一个木块保持静止状态，子弹水平射穿木块，则下述说法中正确的是。
高二物理人教版选修3-3同步课时作业10.3热力学第一定律 能量守恒定律
10.3热力学第一定律能量守恒定律一、单选题1.下列说法中正确的是（）A.第一类永动机违背能量守恒定律B.热量不能从低温物体传到高温物体C.单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性D.一定质量的10 ℃的水变成10 ℃的水蒸气，系统的内能保持不变2.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态和初态相比( )A.气体内能一定增加B.气体内能一定减小C.气体内能一定不变D.气体内能是增是减不能确定3.下列说法正确的是( )A.物体从外界吸收热量，其内能一定增加B.物体对外界做功，其内能一定减少C.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大D.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水中某处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低.此过程中( )A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强一定增大C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量5.如图所示是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,缸内气体的( )A.温度升高,内能增加600JB.温度升高,内能减少200JC.温度降低,内能增加600JD.温度降低,内能减少200J6.如图所示,导热性良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态.现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体( )A.对外做功,其内能减少B.温度不变,与外界无热量交换C.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少7.如图所示,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,完成循环.下列说法正确的是( )A.从状态A 到状态B 是等温变化B.在状态A 时所有分子的速率都比在状态C 时的小C.从状态A 到状态B ,气体对外界做的功为0012p VD.整个循环过程中,气体从外界吸收的热量为0012p V二、多选题8.行驶中汽车制动后滑行一段距离后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降.上述不同现象所包含的相同的物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量9.如图所示,在p V 图像中,直线ab 表示一定质量的理想气体由状态a 变化到状态b 的过程,则下列说法正确的是( )A.气体一直对外界做功B.气体的温度先升高后降低C.气体的内能一直增加D.气体先向外界放出热量,后从外界吸收热量10.如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变11.吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。
人教版高中物理选修3-3热力学第一定律;能量守恒定律练习.docx
高中物理学习材料桑水制作热力学第一定律；能量守恒定律练习【同步达纲练习】1.在汽缸中装有一定量的气体，则( )A.传给它热量，它的内能一定改变B.对它做功，它的内能一定改变C.跟外界交换热量又对外界做功，它的内能一定改变D.以上三种说法都不对2.当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )A.物体一定没有吸热B.物体的内能一定没有改变C.物体的内能有可能改变D.物体与外界可能有热交换3.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A.吸热的物体，其内能一定增加B.体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热的物体，其内能也可能增加D.绝热压缩的物体，其内能一定增加4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小D.机械能逐渐转化为内能，总能量不变5.如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化说法中正确的是( )A.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D.子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能，另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能6.雨滴由离地高度为H＝100m处开始下落，如果雨滴由于克服空气阻力做功而使80%的机械能转化成热能并被雨滴自身吸收，求雨滴落地前温度升高几摄氏度?g取10m/s2，水的比热容C＝4.2×103J/kg·℃.7.某热机使用燃烧值q＝3.0×107J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%,汽缸中热质将内能转化为机械能的转化效率η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40kg燃烧，则热机输出的有用功率是多少?【素质优化训练】1.一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T2＞T1，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2.关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A.相同质量的两种物体升高相同的温度，内能增量一定相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少C.一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小D.一定质量的气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发生明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体的势能转化为其他形式的能量C.物体的动能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量4.利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种固态盐熔化(实为盐溶于自身的结晶水)吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节.已知几种盐的熔化时能量改变值为：盐熔点(℃) 熔化吸热kJ/molCaCl2·6H2O 29.0 37.3Na2SO4·10H2O 32.4 77.0Na2HPO3·12H2O 36.1 100.1Na2S2O3·5H2O 48.5 49.7有关说法中正确的是( )A.不应选用CaCl2·6H2OB.可选用Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2OC.最好选用Na2SO4·10H2O，它更为经济D.以上皆不宜选用5.子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s，若子弹损失的机械能完全转换成内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?(已知子弹的比热130J/kg·℃)6.太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140w ，若面积为2m 2，且与阳光垂直的某热水器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾?(C 水＝4.2×103J/kg ·℃)【生活实际运用】大家都知道热空气向上升，因此高山顶上的气温似乎要比地面气温高，但实际情况正好相反，怎样解释这种现象?参考答案：【同步达纲练习】1.D2.CD3.CD4.D5.D6.由能量关系得 mgH ·0.8＝cm Δt∴ Δt ＝C gH 8.0＝3102.4100108.0⨯⨯⨯＝0.2℃ 7.输出功率P ＝tqm 321ηηη•••＝36009.04.08.0401037⨯⨯⨯⨯⨯w ＝96kw.【素质优化训练】1.D2.BC3.AD4.BC5.子弹损失的机械能为：ΔE ＝21mv 02-21mv 22子弹吸收的内能为 ΔE ′＝50%ΔE=21ΔE又∵ Q 吸＝cm Δt 且有 Q 吸＝ΔE ′ ∴ cm Δt ＝41m(v 02-v 22) 故 Δt ＝c v v 42220-＝130410020022⨯-＝57.7℃.6.时间t 内太阳辐射到水面的能量为E ＝P 0S ·t ，水吸收的能量为E ′＝ηE ＝80%P 0S ·t又∵ Q 吸＝cm Δt ，且有 Q 吸＝E ′ ∴ cm Δt ＝80%P 0St故 t ＝sp t cm 08.0△＝21408.08010102.43⨯⨯⨯⨯⨯s ＝15000s.【生活实际运用】原来，气团上升时会发生膨胀，这时推挤周围的空气，对外做功，因此内能减少，温度降低，所以，越高的地方，空气的温度越低.【同步达纲练习】1.在汽缸中装有一定量的气体，则( )A.传给它热量，它的内能一定改变B.对它做功，它的内能一定改变C.跟外界交换热量又对外界做功，它的内能一定改变D.以上三种说法都不对2.当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )A.物体一定没有吸热B.物体的内能一定没有改变C.物体的内能有可能改变D.物体与外界可能有热交换3.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A.吸热的物体，其内能一定增加B.体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热的物体，其内能也可能增加D.绝热压缩的物体，其内能一定增加4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小D.机械能逐渐转化为内能，总能量不变5.如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化说法中正确的是( )A.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D.子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能，另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能6.雨滴由离地高度为H＝100m处开始下落，如果雨滴由于克服空气阻力做功而使80%的机械能转化成热能并被雨滴自身吸收，求雨滴落地前温度升高几摄氏度?g取10m/s2，水的比热容C＝4.2×103J/kg·℃.7.某热机使用燃烧值q＝3.0×107J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%,汽缸中热质将内能转化为机械能的转化效率η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40kg燃烧，则热机输出的有用功率是多少?【素质优化训练】1.一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T2＞T1，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2.关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A.相同质量的两种物体升高相同的温度，内能增量一定相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少C.一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小D.一定质量的气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发生明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体的势能转化为其他形式的能量C.物体的动能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量4.利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种固态盐熔化(实为盐溶于自身的结晶水)吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节.已知几种盐的熔化时能量改变值为：盐 熔点(℃) 熔化吸热kJ/molCaCl 2·6H 2O 29.0 37.3 Na 2SO 4·10H 2O 32.4 77.0 Na 2HPO 3·12H 2O 36.1 100.1 Na 2S 2O 3·5H 2O48.549.7有关说法中正确的是( ) A.不应选用CaCl 2·6H 2OB.可选用Na 2SO 4·10H 2O 和Na 2HPO 4·12H 2OC.最好选用Na 2SO 4·10H 2O ，它更为经济D.以上皆不宜选用5.子弹以200m/s 的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s ，若子弹损失的机械能完全转换成内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?(已知子弹的比热130J/kg ·℃)6.太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140w ，若面积为2m 2，且与阳光垂直的某热水器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾?(C 水＝4.2×103J/kg ·℃)【生活实际运用】大家都知道热空气向上升，因此高山顶上的气温似乎要比地面气温高，但实际情况正好相反，怎样解释这种现象?参考答案： 【同步达纲练习】1.D2.CD3.CD4.D5.D6.由能量关系得 mgH ·0.8＝cm Δt ∴ Δt ＝C gH 8.0＝3102.4100108.0⨯⨯⨯＝0.2℃7.输出功率P ＝tqm 321ηηη•••＝36009.04.08.0401037⨯⨯⨯⨯⨯w ＝96kw.【素质优化训练】 1.D 2.BC 3.AD 4.BC 5.子弹损失的机械能为：ΔE ＝21mv 02-21mv 22子弹吸收的内能为 ΔE ′＝50%ΔE=21ΔE 又∵ Q 吸＝cm Δt 且有 Q 吸＝ΔE ′ ∴ cm Δt ＝41m(v 02-v 22) 故 Δt ＝c v v 42220-＝130410020022⨯-＝57.7℃.6.时间t 内太阳辐射到水面的能量为E ＝P 0S ·t ，水吸收的能量为E ′＝ηE ＝80%P 0S ·t 又∵ Q 吸＝cm Δt ，且有 Q 吸＝E ′ ∴ cm Δt ＝80%P 0St故 t ＝sp t cm 08.0△＝21408.08010102.43⨯⨯⨯⨯⨯s ＝15000s.【生活实际运用】原来，气团上升时会发生膨胀，这时推挤周围的空气，对外做功，因此内能减少，温度降低，所以，越高的地方，空气的温度越低.。
人教版高中物理选修三 第3章 第2-3节 热力学第一定律 能量守恒定律 基础练习(word版含答案)
人教版高中物理选修三第3章第2-3节热力学第一定律能量守恒定律基础一、单项选择题（共6小题；共24分）1. 下列说法正确的是A. 物体的动能增加其内能也一定增加B. 扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动C. 一定质量的气体膨胀对外做功气体内能一定增加D. 随着分子间的距离增大分子间的引力、斥力都减小2. 下列说法正确的是A. 物体放出热量，其内能一定减小B. 物体对外做功，其内能一定减小C. 物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D. 物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变3. 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。
开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。
在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体A. 对外做正功，分子的平均动能减小B. 对外做正功，内能增大C. 对外做负功，分子的平均动能增大D. 对外做负功，内能减小4. 如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c，设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac。
则A. T b>T c，Q ab>Q acB. T b>T c，Q ab<Q acC. T b=T c，Q ab>Q acD. T b=T c，Q ab<Q ac5. 在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是A. 外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负6. 一定质量的理想气体，在温度升高的过程中A. 气体的内能一定增加B. 外界一定对气体做功C. 气体一定从外界吸收热量D. 气体分子的平均动能一定不变二、双项选择题（共3小题；共12分）7. 一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现A. 先等压膨胀，再等容减小压强B. 先等压减小体积，再等容减小压强C. 先等容增大压强，再等压增大体积D. 先等容减小压强，再等压增大体积8. 行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生感应电流。
2018-2019学年人教版物理选修3-3课时跟踪检测：(十三) 热力学第一定律 能量守恒定律 Word版含解析
课时跟踪检测（十三）热力学第一定律能量守恒定律1.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J解析：选A由W＋Q＝ΔU得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU>0，故温度升高。
2．第一类永动机是不可能制成的，这是因为第一类永动机( )A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量守恒定律C．无法解决机械摩擦问题D．找不到合适的材料和合理的设计方案解析：选B第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律。
3．下列说法正确的是( )A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，若物体放出热量，外界对物体做正功，则ΔU不一定为负值，即内能不一定减小，故A项错误；同理可分析出，B项和D项错误，C项正确。
4．[多选](2016·全国卷Ⅲ)关于气体的内能，下列说法正确的是( )A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：选CDE气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A错误。
内能与物体的运动速度无关，B错误。
气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C正确。
一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，D正确。
根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E正确。
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课时训练15热力学第一定律能量守恒定律题组一热力学第一定律1.今有一导热性能良好的汽缸,用导热活塞封闭有一定质量的理想气体。
开始时汽缸水平放置如图甲所示,后将汽缸按如图乙方式悬挂并保持静止,汽缸光滑不漏气且大气压及环境温度不变。
下列说法正确的是()A.气体对外做功,内能减小B.气体对外做功,气体温度不变C.气体体积增大,气体温度减小D.气体体积不变,温度不变解析:从题图甲到题图乙的过程,由于汽缸要平衡,因此内部气体的压强变小,体积增大,对外界做功,由于汽缸导热性能良好,且环境温度不变,因此内部气体的温度不变,内能不变,根据热力学第一定律,内部气体通过缸壁从外界吸热,可见选项B正确,其余选项均错误。
答案:B2.在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是()A.外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正B.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负C.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正D.外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负解析:根据公式ΔU=W+Q中的符号法则知选项C正确。
答案:C3.气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是()A.减小20 JB.增大20 JC.减小220 JD.增大220 J解析:研究对象为气体,依符号规则,对外做的功W=-100 J,吸收热量Q=+120 J。
由热力学第一定律有:ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J。
ΔU>0,说明气体的内能增加,故正确选项为B。
答案:B4.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比()A.气体内能一定增加B.气体内能一定减小C.气体内能一定不变D.气体内能的增减不能确定解析:由热力学第一定律ΔU=Q+W,气体吸收热量Q>0,体积膨胀对外做功W<0,但不能确定Q与W 值的大小,所以不能判断ΔU的正负,则气体内能的增减也就不能确定,选项D正确。
答案:D5.重庆出租车常以天然气作为燃料。
加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)()A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做功,分子平均动能减小解析:气体发生等容变化,根据查理定律可知,温度升高,则压强增大;气体体积不变,则对外不做功;温度升高,内能增加,根据热力学第一定律可知,从外界吸收热量,B项正确。
答案:B6.对一定质量的理想气体,自状态A变化到状态B再变化到状态C,这一整个变化过程在V-T图中如图所示,则下列说法正确的是()A.在过程AB中,气体压强不断变大B.在过程BC中,气体密度不断变大C.在过程AB中,气体对外界做功D.在过程BC中,气体对外界放热解析:在过程AB中,体积不变,根据pV=nRT,温度变大,所以气体压强不断变大,故选项A正确。
同理在过程BC中,T不变,V减小,所以p增加,但气体密度等于质量除以体积,所以不断变大,选项B正确。
在过程AB中,体积不变(W=0),温度变高,说明内能变大(ΔU>0),由ΔU=Q+W知是气体从外界吸热而没有做功,故选项C错误。
在过程BC中,T不变(ΔU=0),V减小(W>0),外界对气体做正功,所以气体对外界放热,故选项D正确。
答案:ABD7.如图所示,由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体。
将一根细管插入液体,由于虹吸现象,活塞上方液体逐渐流出。
在此过程中,大气压强与外界的温度保持不变。
关于这一过程,下列说法正确的是()A.气体分子的平均动能逐渐增大B.单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C.单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变D.气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量解析:当活塞上方液体逐渐流出时,气体的压强逐渐减小,由于是虹吸现象,水流出过程缓慢,所以气体状态变化为等温变化,因此气体分子的平均动能不变,选项A错误;由于压强减小,所以单位时间内气体分子对活塞撞击的次数减小,单位时间内气体分子对活塞的冲量减小,选项B、C错误。
根据玻意耳定律有p1V1=p2V2,由于气体压强减小,所以体积增大,气体对外做功,又因为气体温度不变、内能不变,所以气体从外界吸热,选项D正确。
答案:D8.爆米花酥脆可口、老少皆宜,是许多人喜爱的休闲零食。
如图为高压爆米花的装置原理图,玉米在铁质的密闭容器内被加热,封闭气体被加热成高温高压气体,当打开容器盖后,“嘭”的一声气体迅速膨胀,压强急剧减小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。
设当地温度为t1=27 ℃,大气压为p0,已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。
(1)若把容器内的气体看作理想气体,求容器内气体的温度。
(2)假定在一次打开的过程中,容器内气体膨胀对外界做功15 kJ,并向外释放了20 kJ的热量,容器内原有气体的内能如何变化?变化了多少?解析:(1)根据查理定律:p1T1=p2T2,p1=p0,T1=300 K,p2=4p0。
整理得T2=1 200 K,t2=927 ℃。
(2)由热力学第一定律ΔU=Q+W得ΔU=-20 kJ-15 kJ=-35 kJ,故内能减少35 kJ。
答案:(1)927 ℃(2)减少35 kJ题组二能量守恒定律与第一类永动机9.断定第一类永动机不可能制成的依据是()A.牛顿第二定律B.动量守恒定律C.机械能守恒定律D.能量守恒定律解析:能量守恒定律的确立,给予了第一类永动机不能制成的科学解释。
答案:D10.下列关于能量转化现象的说法中,正确的是()A.用太阳灶烧水是太阳能转化为电能B.电灯发光是电能转化为光能C.核电站发电是电能转化为内能D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里,水温升高是动能转化为内能解析:A选项中是光能转化为内能,C选项中是核能转化为电能,D选项中是化学能转化为内能,故B选项正确。
答案:B(建议用时:30分钟)1.下列对能量的转化和守恒定律的认识正确的是()A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式能量的增加B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了解析:A选项是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的。
B选项是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中是守恒的。
任何永动机都是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。
所以A、B、C正确;D选项中石子的机械能在变化,比如受空气阻力作用,机械能可能减少,但机械能并没有消失,能量守恒定律表明能量既不会创生,也不会消失,故D是错的。
答案:ABC2.如图所示,固定容器及可动活塞P都是绝热的,中间有一导热的固定隔板B,B的两边分别盛有气体甲和乙。
现将活塞P缓慢地向B移动一段距离,已知气体的温度随其内能的增加而升高。
则在移动P的过程中()A.外力对乙做功;甲的内能不变B.外力对乙做功;乙的内能不变C.乙传递热量给甲;乙的内能增加D.乙的内能增加;甲的内能不变解析:将活塞P缓慢地向B移动的过程中,外力对乙做功,乙的内能增加,温度升高,由于固定隔板B导热,所以乙将传递热量给甲,甲、乙两部分气体的温度最终相同,均高于初态温度,所以甲、乙内能均增加,故选C项。
答案:C3.对于一个大气压下100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中,下列说法中正确的是()A.内能增加,对外界做功,一定是吸热B.内能不变,对外界做功,从外界吸热C.内能减少,不对外界做功,向外界放热D.内能增加,对外界做功,向外界放热解析:水变成同温度的水蒸气的过程中,分子的平均动能不变,克服分子力做功,分子势能增加,故内能增加,一定是从外界吸收热量,A正确。
答案:A4.如图,水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在汽缸内无摩擦滑动,右侧汽缸内有一电热丝。
汽缸壁和隔板均绝热。
初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。
现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源。
当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比()A.右边气体温度升高,左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析:当电热丝通电后,右边的气体温度升高,体积膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,左边气体内能增加,气体的温度升高,根据气体定律左边的气体压强增大,B、C正确;右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错误。
答案:BC5.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成。
开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。
在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体()A.对外做正功,分子的平均动能减小B.对外做正功,内能增大C.对外做负功,分子的平均动能增大D.对外做负功,内能减小解析:缸内气体膨胀,对外做正功,即W<0,缸内气体与外界无热交换,即Q=0,由热力学第一定律W+Q=ΔU可知,ΔU<0,即缸内气体的内能减小,温度降低,分子的平均动能减小,故选项B、C、D错误,选项A正确。
答案:A6.一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1,V1,T1)被压缩至状态Ⅱ(p2,V2,T2),已知T2>T1,则该过程中()A.气体的内能一定是增加的B.气体可能向外界放热C.气体一定从外界吸收热量D.气体对外界做正功解析:理想气体内能只考虑分子动能,T2>T1,故分子动能增加,内能一定是增加的,ΔU取正值。
根据热力学第一定律ΔU=W+Q,理想气体被压缩,外界对气体做功,W取正值,但不知W与ΔU数值,Q可正可负。
答案:AB7.一定量的气体从外界吸收热量2.66×105 J,内能增加4.25×105 J,是气体对外界做功还是外界对气体做功?做了多少功?解析:由热力学第一定律ΔU=W+Q得W=ΔU-Q=4.25×105 J-2.66×105 J=1.59×105 J。
W取正值,说明是外界对气体做功,做了 1.59×105 J的功。
答案:外界对气体做功1.59×105 J8.如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为22 cm,现在用竖直向下的外力F压缩气体,使封闭空气柱长度变为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p0=1×105 Pa,不计活塞重力。
问:(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体,求压缩后气体的压强为多大?(2)若以适当的速度压缩气体,向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S=1 cm2)解析:(1)设压缩后气体的压强为p,活塞的横截面积为S,l0=22 cm,l=2 cm,V0=l0S,V=lS缓慢压缩气体温度不变,由玻意耳定律得p0V0=pV, 解得p=1.1×106 Pa。