高中物理-热力学第一定律能量守恒定律练习

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物理3-3_10.3_热力学第一定律_能量守恒定律

练习4.下列说法正确的是
（
D
）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 B．机械能完全转化成内能是不可能的 C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
三、热力学第一定律与气体实验定律的结合
【例5】
如图1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着
图1
一定质量的理想气体．轻质活塞可无摩擦地上下
［总结］能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.
二.能量守恒定律
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其总量不变，这就是能量守恒定律。
3. 几点说明
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
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.表达式：△U=W+Q
研究功、热量跟内能变化之间的定量关系
一、热力学第一定律
符号 W Q ΔU
体积
＋
减小
，外
界对热力学系统
热力学系统
吸收热量
内能增加
做功
体积－
增大
，热
力学系统对外界做功
热力学系统
放出热量
内能减少
3.思考与讨论符号的意义？源自⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。 (3).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。 (4).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。

能量守恒定律的应用练习题

能量守恒定律的应用练习题1. 问题描述：一辆质量为m的汽车以速度v1行驶在平坦的道路上，突然遇到一段上坡路段，汽车沿坡道行驶到高度h时速度变为v2。

忽略摩擦和空气阻力等阻力，求汽车在坡道上的平均力。

解答：根据能量守恒定律，汽车在平坦道路上的总机械能等于汽车在坡道上的总机械能，即1/2 * m * v1^2 = mgh + 1/2 * m * v2^2其中，g表示重力加速度，h表示上坡路段的高度。

化简上式可以得到：v1^2 = 2gh + v2^2可以看出，汽车在平坦道路上的速度v1与汽车经过上坡路段后的速度v2、高度h和重力加速度g都有关系。

2. 问题描述：在一个自由下落的物体系统中，有两个物体A和B，物体A的质量为m1，在高度h1处释放，物体B的质量为m2，在高度h2处释放。

物体A和B是否会在某一时刻相撞？如果会相撞，在何处相撞？解答：由于物体A和B均处于自由下落状态，所以它们在任意时刻的速度可以表示为：v1 = sqrt(2gh1)v2 = sqrt(2gh2)其中，g表示重力加速度。

两个物体相撞的条件是它们的坐标相等，即：h1 + v1t - 1/2gt^2 = h2 + v2t - 1/2gt^2化简可得：h1 + v1t = h2 + v2t代入v1和v2的表达式，得：h1 + sqrt(2gh1) * t = h2 + sqrt(2gh2) * t解这个方程可以得到t的值，然后再代入其中一个速度表达式，可以求出相撞时的高度。

3. 问题描述：有一个质量为m的小物块A静止放在水平面上，另一个质量为M 的物块B以速度v斜向上撞击A。

撞击后，B的速度变为v'，A和B 分离开的速度为v_A和v_B。

求A和B分离开的速度和方向。

解答：根据能量守恒定律：1/2 * m * v^2 + 1/2 * M * v^2 = 1/2 * m * v_A^2 + 1/2 * M * v_B^2化简得：v^2 = v_A^2 + v_B^2然后根据动量守恒定律：m * v = m * v_A + M * v_B利用以上两个方程可以解得A和B分离开的速度v_A和v_B。

高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析

高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析1.一个晴朗的天气，小明觉得湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画（如图所示）。

但旁边的同学认为他的画有不符合物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识正确画出草图，并指出这样画的物理依据。

①（2分）请在答题纸上画上你认为正确的草图②（3分）依据③（2分）如果认为小气泡在水中缓慢上升，则小气泡中的气体对外做的功（填“大于”、“等于或“小于”）气体吸收的热量。

【答案】①如图所示②因上层水温较高和压强较小，故小气泡在上升过程中气泡内压强减小，温度升高，体积增大。

③“小于”【解析】①、②晴朗天气，上层水温较高，压强较小，故小气泡在上升过程中气泡内压强减小，温度升高，体积增大，所以正确的草图如图③由题意知，气泡在上升过程中，温度升高△U>0，体积增大W＜0，吸收热量Q>0，根据热力学第一定律△U=W+Q，可知气体对外做的功小于气体吸收的热量。

【考点】本题考查热力学定律2.某一密闭容器中密封着一定质量的某种气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．下列说法中正确的是 ()．A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加D．若气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变【答案】B【解析】在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以选项A错误；气体膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增大，选项B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，选项C错误；气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，选项D错误．3.一质点竖直向上运动，运动过程中质点的机械能与高度的关系的图象如图所示，其中0～h1过程的图线为水平线，h1～h2过程的图线为倾斜直线．根据该图象，下列判断正确的是A．质点在0～h1过程中除重力外不受其他力的作用B．质点在0～h1过程中动能始终不变C．质点在h1～h2过程中合外力与速度的方向一定相反D．质点在h1～h2过程不可能做匀速直线运动【答案】CD【解析】质点在0～h1过程中，械能E随上升高度h不变，也就是机械能守恒，物体可能不受外力，也可能受外力，但外力做功为零，A错误；质点在0～h1过程中机械能不变，重力势能增加，所以动能减小， B错误；质点在h1～h2过程中械能E随上升高度h均匀减小，所以物体动能减小，即物体做减速运动，所以合外力与速度的方向一定相反， CD正确。

高中物理第十章热力学定律第三节热力学第一定律能量守恒定律课堂探究学案新人教选修

第三节热力学第一定律能量守恒定律课堂探究探究一热力学第一定律问题导引1．一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：(1)如果外界对物体做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？(2)如果物体对外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？提示：(1)一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做功为W，它的内能就增加W；(2)物体对外界做功为W，它的内能就减少W。

2．一个物体，外界既没有对它做功，它也没有对外界做功，那么：(1)如果物体从外界吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？(2)如果物体向外界放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？提示：(1)如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体从外界吸收热量Q，它的内能就增加Q；(2)物体向外界放出热量Q，它的内能就减少Q。

3．如果某一过程中，物体跟外界同时发生了做功和热传递，那么，该物体内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又满足怎样的关系呢？提示：ΔU＝W＋Q。

该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫作热力学第一定律。

名师精讲1．热力学第一定律的意义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。

此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。

2．热力学第一定律的符号法则(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。

(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。

(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。

4．判断是否做功的方法一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。

(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0；(2)若物体体积变小，表明外界对物体做功，W＞0。

高三物理热力学第一定律试题答案及解析

高三物理热力学第一定律试题答案及解析1.（6分）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【答案】B【解析】对理想气体由可知体积和质量不变，温度升高时，压强增大，选项C错误。

理想气体的内能只有分子动能，而温度是平均动能的标志，故温度升高，分子平均动能增大，内能增大，选项A、D错误，体积不变，故，由热力学第一定律知，吸热内能增大，故选B。

【考点】本题考查了理想气体的等容变化、热力学第一定律、内能。

2.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。

已知大气压强为p，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。

【答案】【解析】①气体发生等压变化，有（3分）解得（2分）②加热过程中气体对外做功为（3分）由热力学第一定律知内能的增加量为（2分）【考点】本题考查热力学定律。

3.一定质量的理想气体在下列哪些过程中，一定从外界吸收了热量A．温度保持不变，体积逐渐膨胀B．体积保持不变，温度逐渐升高C．压强保持不变，体积逐渐收缩D．温度逐渐升高，压强逐渐减小E．温度逐渐升高，体积逐渐收缩【答案】 ABD【解析】体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，故一定吸收了热量，A项正确．体积不变，气体与外界不做功，温度升高，内能增大，则只能气体吸收热量，B项正确．体积减小，外界对气体做功，压强不变，体积减小，则温度减小，内能减小，故一定向外放出热量，C项错误．温度升高，压强减小，则内能变大，体积增大，气体对外界做功，故一定吸收热量，D项正确．温度升高，内能增大，体积减小，外界对气体做功，气体不一定从外界吸收热量，E项错误．4.（6分）下列有关物体内能改变的判断中，正确的是（）A．外界对物体做功，物体的内能一定增加B．外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C．物体对外界做功，物体的内能可能增加D．物体向外界放热，物体的内能可能增加【答案】CD【解析】做功和热传递都能改变物体的内能，根据热力学第一定律知，当外界对物体做功，物体的内能不一定增加，同理当外界对物体传递热量，物体的内能也不一定增加，所以A、B错误；由可知，若物体对外界做功，物体的内能可能增加，同理物体向外界放热，物体的内能可能增加，故C、D正确。

高考物理一轮复习课时规范练41 热力学定律与能量守恒定律(含答案)

课时规范练41热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律D.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热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理想气体封闭在汽缸内,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.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少3.(多选)(热力学定律与图像)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其V-T图像如图所示,p a、p b、p c分别表示a、b、c的压强,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足p c=p b=3p aB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功4.(热力学定律与图像)右图为一定质量的理想气体状态的两段变化过程,一个从c到b,另一个是从a到b,其中c与a的温度相同,比较两段变化过程,则()A.c到b过程气体放出热量较多B.a到b过程气体放出热量较多C.c到b过程内能减少较多D.a到b过程内能减少较多5.(多选)(热力学定律与图像综合)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,A、B、C、D分别位于矩形的四个顶点上。

下列说法正确的是()T0A.状态C的温度为32B.A→B过程,分子的平均动能减少C.D→A过程,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量6.(热力学第二定律)(2022山东枣庄期末)“天宫”空间站是“天和核心舱”“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体,三舱皆有“气闸舱”;航天员出站时,要途经“气闸舱”“减压”后才能出站;从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。

高中物理热力学第一定律课后习题答案及解析

高中物理热力学第一定律课后习题答案及解析练习与应用1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？解析：依题意可得：W=900J，Q=-210J由△U=W+Q得：△U=900+(-210)J=690J答：汽缸里空气的内增加了690J.2．如图3.2-4，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。

把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。

如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。

图 3.2-4（1）Q1和Q2哪个大些？（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？解析：（1）题中两种不同情况下，质量的一定的气体升高相同的温度，气体内能增加量相同(温度是分子平均动能的标志)，第一种情况气体对外不做功，W1=0第二种情况下，气体对外做功，W2＜0。

由热力学第一定律可知，△U=W1+Q1，△U=W2+Q2，比较两式可知，Q2大些；（2）由于在一定量的空气升高相同温度的情况下，Q2＞Q1，由根据比热容公式Q=Cm△t得：Q1=C1m△t，Q2=C2m△t，故C2＞C1，即气体在定容下的比热容小于在定压下的比热容。

3．某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。

请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为4.2×103 J/（kg·℃）。

解析：设水的质量为m，上、下水潭的水温差为△t，由能量守恒定律有：mgh=Cm△t；△t=gℎ代入数据解得：△t≈0.14℃；C答：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差0.14℃。

4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1 h内体温由37.0 ℃降低到33.5 ℃。

请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400 kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。

第三节热力学第一定律能量守恒定律新课标人教版

第三节热力学第一定律能量守恒定律新课标人教版【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 、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ΔU ＝Q ＋W 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ΔU 、Q 、W 的正负。

当外界对系统做功、吸热、内能增加时，ΔU 、Q 、W 取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，ΔU 、Q 、W 取负值。

[延伸] 例如：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，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 =4.2×105J ，气体对外做功：W =－6×105J ，由热力学第一定律：⊿U =W +Q =－6×105J ＋4.2×105J=－1.8×105J ，⊿U 为负，说明气体的内能减少了1.8×105J 。

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V 1=1.043 cm 3变为V 2=1676 cm 3，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 =1×2264 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 =p 0（V 2－V 1）=1.013×105×(1676－1.043)×10-6 J=170 J根据热力学第一定律，增加的内能为： ΔU =Q +W =2264 J －170 J≈2094 J[评注] 一定量的液体全部汽化时，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 =p 0ΔV ，p 0为大气压强。

高考物理一轮复习选修3-3 3 热力学定律与能量守恒练习(含解析)-人教版高三选修3-3物理试题

热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解和应用【典例1】一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【通型通法】1.题型特征：热力学第一定律的应用。

2.思维导引：气体的内能仅与状态有关，气体返回到原状态，整个过程中气体内能变化为零。

【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J，气体的内能增加了160J。

(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，如此从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′=-160J，又Q′=-240J，根据热力学第一定律得：ΔU′=W′+Q′，所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J，即外界对气体做功80J。

答案：(1)增加了160J (2)外界对气体做功80J1.热力学第一定律ΔU=Q+W：(1)符号法如此。

符号W Q ΔU(2)三种特殊情况。

2.做功和热传递的区别与联系：看能的性质能的性质发生了变化能的性质不变变化情况联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是一样的【加固训练】(多项选择)如下列图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。

a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。

抽开隔板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.气体不对外界做功，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E.单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少【解析】选B、D、E。

a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q=0，由热力学第一定律知，ΔU=0，故B正确；稀薄气体可看作理想气体，内能不变，如此温度不变，由玻意耳定律知压强减小，故C错误，D、E正确。

课时分层作业10 热力学第一定律能量守恒定律—新教材人教版(2019)高中物理选择性必修第三册同步

答卷时应注意事项１、拿到试卷，要认真仔细的先填好自己的考生信息。

２、拿到试卷不要提笔就写，先大致的浏览一遍，有多少大题，每个大题里有几个小题，有什么题型，哪些容易，哪些难，做到心里有底；３、审题，每个题目都要多读几遍，不仅要读大题，还要读小题，不放过每一个字，遇到暂时弄不懂题意的题目，手指点读，多读几遍题目，就能理解题意了；容易混乱的地方也应该多读几遍，比如从小到大，从左到右这样的题；４、每个题目做完了以后，把自己的手从试卷上完全移开，好好的看看有没有被自己的手臂挡住而遗漏的题；试卷第１页和第２页上下衔接的地方一定要注意，仔细看看有没有遗漏的小题；５、中途遇到真的解决不了的难题，注意安排好时间，先把后面会做的做完，再来重新读题，结合平时课堂上所学的知识，解答难题；一定要镇定，不能因此慌了手脚，影响下面的答题；６、卷面要清洁，字迹要清工整，非常重要；７、做完的试卷要检查，这样可以发现刚才可能留下的错误或是可以检查是否有漏题，检查的时候，用手指点读题目，不要管自己的答案，重新分析题意，所有计算题重新计算，判断题重新判断，填空题重新填空，之后把检查的结果与先前做的结果进行对比分析。

亲爱的小朋友，你们好!经过两个月的学习，你们一定有不小的收获吧，用你的自信和智慧，认真答题，相信你一定会闯关成功。

相信你是最棒的！课时分层作业(十)　热力学第一定律　能量守恒定律(建议用时：25分钟)◎考点一　热力学第一定律1．(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ABD　[根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，做功和传热都可以改变物体的内能，故A、B、D正确，C错误。

]2．(多选)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，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是( )A．从外界吸热B．向外界放热C．分子势能不变D．内能减小BC　[水温恒定，即空气分子平均动能不变；不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变。

最新人教版高中物理选修3-3：10.3热力学第一定律能量守恒定律知识点总结及课时练习

3热力学第一定律能量守恒定律记一记热力学第一定律能量守恒定律知识体系一个分析——分析第一类永动机失败的原因两个定律——热力学第一定律、能量守恒定律辨一辨1.物体吸收热量，内能一定增大．(×)2．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．(√)3．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加．(√) 4．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．(√)5．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了．(×)想一想1.一定质量的理想气体，做等压膨胀，在变化过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能增加了，还是减少了？提示：气体的变化为等压膨胀，一定是对外做功；理想气体在等压膨胀过程中需要从外界吸收热量．由盖—吕萨克定律可知，理想气体在等压膨胀过程中温度升高，内能一定增加．2．有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？提示：这不是永动机；手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表发条做机械运动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．思考感悟：练一练1.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是()A．机械制造的技术没有过关B．违反了牛顿运动定律C．违反了电荷守恒定律D．违反了能量守恒定律解析：第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量的转化和守恒定律．答案：D2．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，消耗了电能，系统总内能增加．答案：B3．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是()A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J解析：研究对象为气体，对外做功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．答案：B4．在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块．对此过程，下列说法中正确的是()A．摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量B．摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C．子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和解析：对木块由动能定理可判断出A项正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D三项错误，故选A项．答案：A要点一热力学第一定律的理解和应用1.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．内能增加解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，B项错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，C 项错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，D项错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，A项正确．答案：A2．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析：本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A 项正确．答案：A3．一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解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．答案：B4.如图所示容器中，A，B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加解析：打开阀门K，由于水的重力作用，A中的水逐渐流向B 中，运动一段时间后达到平衡状态，A和B中的水面静止在同一高度上．A中水面下降h A，B中水面上升h B，相当于A管中S A h A 体积的水移到B管，且S A h A＝S B h B，这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减少，大气压力做功情况是大气压对A管中的水做正功，对B管中的水做负功，所以，大气压力对水做的总功为p0S A h A－p0S B h B，因为S A h A＝S B h B，所以大气压对水做的总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水的重力做功，由能量守恒知重力势能转化为内能，故选项D正确．答案：D要点二能量守恒定律的理解和应用5.(多选)下列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器B．做成一条船利用河水的能量逆水航行C．通过太阳照射飞机使飞机起飞D．不用任何燃料使河水升温解析：利用磁场可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦的不可避免性，动能最终会转化为内能，使转动停止，故A项错．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；同理可使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故B、C两项正确．设计水坝利用河水的重力势能发电，电能可转化为内能使水升温，另外，重力势能还可以通过水轮机叶片转化为水的内能使水升温，故D 项正确．答案：BCD6．第一类永动机是不可能制成的，这是因为此类永动机() A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量守恒定律C．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解析：第一类永动机是指不需要消耗任何能量就能对外做功的机器，因此第一类永动机不可能制成不是因为找不到合适的材料和合理的设计方案，而是因为它违背了能量守恒定律，故选B.答案：B7.如图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，共同摆起一定的高度，则下列有关能量转化的说法中正确的是()A．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机械能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：子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能．答案：D基础达标1.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的() A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大D．温度升高，密度减小解析：由ΔU＝W＋Q可得理想气体内能变化：ΔU＝－1.0×104 J＋2.5×104J＝1.5×104J>0，故温度升高，A、B两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝m/V可知密度变小，故C项错误，D项正确．答案：D2.(多选)细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示．使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动．下列说法中正确的是()A．小球机械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D．总能量守恒，但小球的机械能减少解析：小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A项正确；小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B项错误；小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C项错误，D项正确．答案：AD3.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用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，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是()A．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解析：形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、C三项错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D项正确．答案：D4．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减少D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变解析：汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，一部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，故选D.答案：D5．一定质量的理想气体，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，Q1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()A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1>Q2解析：因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以内能没有变化，ΔU＝0.根据热力学第一定律可知W1－W2＋Q1－Q2＝ΔU＝0，即Q1－Q2＝W2－W1，故A正确．答案：A6．下列说法正确的是()A．随着科技的发展，第一类永动机是可能制成的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，说明能量是可能凭空产生的解析：第一类永动机违背了能量守恒定律，故永远无法制成，A项错误；太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成其他形式的能量，B项错误；马儿奔跑时同样需要消耗能量，故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C项正确；不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动”手表是不存在的，它违背了能量守恒定律，D项错误．答案：C7.(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示．在此过程中() A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功解析：一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程p a V aT a＝p b V bT b可知，T b>T a，即气体的温度一直升高，A项错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，B项正确；由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，C项正确；根据热力学第一定律，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，D项正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E项错误．答案：BCD8.导热性能良好的汽缸和活塞，密封一定质量的理想气体，汽缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中()A．外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B．缸内气体放出热量，内能增大C．汽缸内每个气体分子的动能都保持不变D．单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小解析：由于汽缸和活塞导热性能良好，且环境温度不变，因此在将活塞向下缓慢移动一段距离的过程中，气体温度不变，气体内能不变，由ΔU＝W ＋Q可知，外界对气体做功，内能不变，气体将放出热量，故A项正确，B项错误；温度不变，说明气体分子平均动能不变，而并非指每个气体分子的动能均保持不变，故C项错误；气体温度不变，体积缩小，根据理想气体状态方程可知，其压强增大，单位时间内撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，故D项错误．答案：A9．如图所示的两端开口的U形管中，盛有同种液体，并用阀门K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高．现打开阀门K，从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为ΔU，动能变化量为ΔE k；大气对液体做功为W1，重力做功为W2，液体克服阻力做功为W3，由功能关系可得：①W1＝0②W2－W3＝ΔE k③W2－W3＝Q＝ΔU④W3＋Q ＝ΔU其中正确的是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③解析：由动能定理可知W2－W3＋W1＝ΔE k，其中W1＝p·ΔV 左－p·ΔV右＝0，可知①、②正确．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 得ΔU＝W3＋Q，可知④正确、③错误．综合以上分析可知B正确．答案：B10.如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热解析：由图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量．综上可知，C项对，A、B、D项错．答案：C11.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走，若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加解析：由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换．细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．答案：A 12.如图所示，带有光滑活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体，将一个半导体NTC 热敏电阻R(阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E 和电流表A 组成闭合回路，汽缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能．若发现电流表的示数增大时，以下判断错误的是( )A ．气体内能一定增大B ．气体体积一定增大C ．气体一定对外做功D ．气体压强一定减小解析：气体用活塞封闭，故气体的压强不变，故D 项错误．电流表示数增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路中电阻R 减小；根据半导体热敏电阻的性质可知，汽缸内温度升高，由气体状态方程pV T ＝C 可得，气体体积一定增大、气体对外界做功，气体内能只与温度有关，故内能一定增大，故A 、B 、C 三项正确．本题选错误的，故选D 项．答案：D能力达标13.[2019·全国卷Ⅰ]某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．解析：容器与活塞绝热性能良好，容器中空气与外界不发生热交换(Q ＝0)，活塞移动的过程中，容器中空气压强减小，则容器中空气正在膨胀，体积增大，对外界做功，即W<0. 根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知：容器中空气内能减小，温度降低，容器中空气的温度低于外界温度．根据理想气体状态方程有pV T＝C，又ρ＝mV，联立解得：ρ＝mpCT.对容器外与容器内质量均为m的气体，因容器中空气压强和容器外空气压强相同，容器内温度低于外界温度，则容器中空气的密度大于外界空气的密度．答案：低于大于14．一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)气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？解析：(1)气体从外界吸收的热量为Q＝4.2×105J气体对外做功W＝－6×105J由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105JΔU为负，说明气体的内能减少了．所以，气体内能减少了1.8×105J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了．(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，所以气体分子的平均动能一定减少了．答案：(1)减少 1.8×105J(2)增加(3)减少15．目前地热资源主要用来发电和供暖．若有85 ℃的地热水，质量为4×105kg，经过散热器放热后的水温为35 ℃，则这些地热水放出了多少热量？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解析：地热水的质量：m＝4×105kg，地热水放出的热量：Q放＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×4×105 kg×(85 ℃－35 ℃)＝8.4×1010J.答案：8.4×1010J。

课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律--高中物理练习分类专题教案(人教版2019选择性)

第三章热力学定律课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题。

2.了解人类探索能量守恒的历史过程。

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.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。

一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与传热。

两者在改变系统内能方面是等价的。

2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU＝Q＋W。

注意：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。

二、能量守恒定律及永动机不可能制成1．能量守恒定律(1)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其他形式，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各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。

2．永动机不可能制成(1)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)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。

(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。

基础过关练题组一热力学第一定律的理解和应用1.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能) ( )A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功2.(多选)下列过程可能发生的是 ( )A.物体吸收热量,同时对外做功,内能增加B.物体吸收热量,同时对外做功,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3.一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×105J,则下列各式中正确的是 ( )A.W=8×104×105J,Q=4×104JB.W=8×104×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104×105J,Q=2×105JD.W=-8×104×105J,Q=-4×104J题组二能量守恒定律的理解和应用4.(多选)下列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器B.做成一条船利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温5.(多选)如图所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气。

第二章热力学第一定律练习题及解答

第二章热力学第一定律练习题及解答第二章热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。

答：是对的。

因为状态函数是状态的单值函数。

（2）状态改变后，状态函数一定都改变。

答：是错的。

因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。

（3）因为ΔU=QV，ΔH=Qp，所以QV，Qp 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗？答：是错的。

?U，?H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与QV，Qp的数值相等，所以QV，Qp不是状态函数。

（4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。

答：是错的。

根据热力学第一定律?U?Q?W，它不仅说明热力学能（ΔU）、热（Q）和功（W）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。

所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。

（5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Qp=0 答：是错的。

这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即Wf≠0，所以ΔH≠Qp。

（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q1，焓变为ΔH1。

如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q2，焓变为ΔH2，则ΔH1=ΔH2。

答：是对的。

Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓（H）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值?H1和?H2相等。

2 . 回答下列问题，并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？答？不能。

热机效率???W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。

Qh但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。

又由P?W?F?v可推出vt无限小。

2025高考物理总复习热力学定律和能量守恒定律

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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
方法点拨
热力学第一定律的三种特殊情况
特殊情况
过程是绝热的
过程中不做功
结论
Q＝0，W＝ΔU
W＝0，Q＝ΔU
分析
外界对物体做的功等于物
体内能的增加量
物体吸收的热量等于物体
内能的增加量
即物体吸收的热量全部用
过程的始、末状态物体的
内能不变
W＋Q＝0
来对外做功，或外界对物
后，气体的压强为p2＝p0，体积为V2，温度为T2.易知V2＞V1，故气体对外界做功，
因汽缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU＜0，由于一定质量的理想
气体内能只与气体温度有关，所以T1＞T2，A、D错误.温度降低，不是所有气体分
子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分子数的比例减小，B错误，C正确.
现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.
2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最
基本、最普遍的自然规律之一.
3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.
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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
核心考点
五年考情
2023：天津T2，全国甲T33(1)；
培养可持续发展观念，提升社会责任感.
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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
热力学定律单独考查时侧重考查对热力学定律的理解，也常
与气体实验定律、图像等结合考查，主要为选择题形式，难
命题分析预测
度中等偏易.预计2025年高考可能会结合图像考查热力学定
律，要充分理解图像中各个拐点表示的意义，学会从图像中

(完整版)能量守恒定律练习题40道

一、选择题1、关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 ( )A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳B．空调机既能致热,又能致冷，说明热传递不存在方向性C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒2、下列过程中,哪个是电能转化为机械能A．太阳能电池充电 B．电灯照明 C．电风扇工作 D．风力发电3、温度恒定的水池中,有一气泡缓缓上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，若不考虑气泡内气体分子间的相互作用力，则下列说法中不正确的是A．气泡内的气体对外做功B．气泡内的气体内能不变C．气泡内的气体与外界没有热交换D．气泡内气体分子的平均动能保持不变4、一个系统内能减少，下列方式中哪个是不可能的A。

系统不对外界做功,只有热传递B.系统对外界做正功,不发生热传递C。

外界对系统做正功，系统向外界放热D。

外界对系统作正功，并且系统吸热5、下列说法正确的是A．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大B．在绝热过程中，外界对气体做功,气体的内能减少C．温度升高,物体内每个分子的热运动速率都增大D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性6、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．气体内能是增是减不能确定7、有关气体压强，下列说法正确的是A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体的分子密度增大,则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小8、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q中为真空整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则A．气体体积膨胀,内能增加B．气体分子势能减少,内能增加C．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中9、关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( ）A．物体机械能减少时，其内能也一定减少B．物体吸收热量,其内能一定增加C．外界对物体做功，物体内能一定增加D．物体吸收热量的同时又对外做功，物体的内能可能增加，也可能减少或保持不变10、一定质量的某种气体，如果外界对它做的功等于它的内能的增量，那么在这气体的状态变化过程中是 ( )A．温度保持不变B．体积保持不变C．压强保持不变D．气体与外界不发生热交换11、一个密闭的透热的容器，中间用可以自由移动但不漏气的活塞隔成两部分，一边充有氧气，一边充有氢气,下面论述正确的是 ( ）A.如果氢气和氧气的质量相同，则两部分气体的体积相等B.如果氢气和氧气的质量相同，则氧气的体积大于氢气的体积C。

060.热力学第一定律能量守恒定律

热力学第一定律能量守恒定律高考试题1．（2006年·重庆理综）如图，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，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小．A ．从外界吸热B ．内能增大C ．向外界放热D ．内能减小提示：金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气的压强P 随深度h 增大而增大，筒内空气体积减小．由于筒内空气温度始终与水温相等，所以其内能保持不变；根据热力学第一定律，得U W Q ∆=+，0>0U W ∆=，，则Q <0，即筒内空气向外界放热．C 选项正确．2．（2006年·江苏）下列说法正确的是A ．气体的温度升高时，并非所有分子的速率都增大B ．盛有气体的容器作减速运动时，容器中气体的内能随之减小C ．理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变D ．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大提示：气体的温度升高时，分子的平均动能增大，分子速率仍按“两头少，中间多”的规律分布，A 选项正确；内能是与分子热运动对应的能量，与机械运动无关，B 选项错误；理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，但可以吸放热，内能可能变化，C 选项错误；一定质量的理想气体经等温压缩后，尽管分子运动的平均动能不变，但单位体积内的分子数增多，故压强一定增大，D 选项正确．3．（2005·全国理综Ⅰ）如图所示，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A ．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 增加的内能提示：由于气缸和隔板均为绝热的，当a 加热时a 的体积变大，隔板右移，对b 气体做功，b 压强增大，b 的内能增加，所以a 压强增大，由于达到新的平衡，所以a 压强增大，A错误、B正确；在新平衡下由于两部分气体是质量相同的同种气体．在压强相同的情况下，b的分子密度大于a，所以a分子的剧烈程度应强于b，温度较高，C、D 正确．4．（2005年·全国理综Ⅱ）对于定量气体，可能发生的过程是A．等压压缩，温度降低B．等温吸热，体积不变C．放出热量，内能增加D．绝热压缩，内能不变提示：由理想气体状态方程和热力学第一定律来分析，等压压缩，则体积减小，由V T =常数可知，温度必降低；等温吸热，温度不变，气体分子平均动能不变，吸收热量，分子势能增大，则体积必变大；由热力学第一定律可知，放出热量，若内能增大，则外界对气体的功必大于气体放出热量；绝热过程不会发生热传递，压缩气体外界对气体做功，其内能必增大．5．（2005年·全国理综Ⅲ）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．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提示：绝热膨胀过程未发生热传递，即Q=0；膨胀使气体体积增大，气体对外做功W<0；由热力学第一定律Q＋W=ΔE可知，气体的内能减小，由于气体的分子势能忽略，故气体分子的平均动能减小．6．（2004年·广东）如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部．另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E P（弹簧处于自然长度时的弹性势能为零），现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程A．E P全部转换为气体的内能B．E P一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．E P全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．E P一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能提示：依题意可知，绳子断开活塞最终静止后的位置高于初始位置，根据能量守恒，弹性势能E p将转化为活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能，故D正确．7．（2004年·全国理综Ⅱ）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．气体内能是增是减不能确定8．（2004年·全国理综Ⅲ）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，Q1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A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2提示：理想气体的初态和末态相同，则温度相同，理想气体的内能变化为零．由热力学第一定律，得ΔU=W总＋Q总=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，0=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1=Q1－Q2．所以A选项正确．9．（2003年·全国理综）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10．（2003年·上海理综）自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②⑧D．①③④11．（2003年·上海理综）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程/消耗能量．一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是A．6︰1 B．12︰5 C．24︰1 D．48︰7 12．（2002年·辽宁大综合）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13．（2000年·全国）图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Ｅ甲、Ｅ乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中A．E甲不变，E乙减小B．E甲增大，E乙不变C．E甲增大，E乙减小D．E甲不变，E乙不变14．（2000年·上海）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提示：这四个现象中物体运动过程中都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受到线圈磁场的阻力．因而物体都克服阻力做功，A选项正确．四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能．D选项正确．15．（1994年·全国）金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物．有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞16．（1993年·全国）图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定．A、B的底部由带有阀门K的管道相连．整个装置与外界绝热．原先，A中水面比B中的高．打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加提示：本题主要考查能量守恒定律和大气压力做功．拉开阀门，使A中的水逐渐向B流，连通器中水的重心降低，重力势能减少了，转化为水的内能，所以水的内能增加，当A中水的体积减少ΔV，B中一定增加ΔV，所以，大气压力所做的总功W=p AΔV－p BΔV=0．17．（1990年·全国）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18．（2001年·上海理综）随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务．下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度．请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点．___________________________________________________________________________【答案】列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因为刹车而损耗的机械能；列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用．19．（2001年·广东大综合）某市计划每日供水180万吨，在市郊修建了一座水库．为了将水送入水库，需要将水渠的水提高30m．设每根输水管水泵功率为100kW，且水泵昼夜不停地工作．如不计机械能的损耗，至少需要安装多少根输水管？每根输水管中每秒流过的水量为多少吨？取g＝10m/s2．【答案】（1）63；（2）0.33吨解析：（1）将180万吨水提高30米需做的功为W＝mgh＝180×104×103×10×30J每台水泵每昼夜所做的功为W0＝Pt＝100×103×24×3600J两者相除得到W/W0＝62.5由于每台水泵配一根输水管，故至少需要63根输水管．（2）每秒流过一根水管的水量为M＝180×104/（63×24×3600）吨＝0.33吨20．（2001年·上海）（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一．请由此估算地求的半径R．（答案保留二位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面．地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为三1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）．（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分．太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由．【答案】（1）6.37×106m；（2）（a）1.0×103mm，（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．解析：（1）2πR×1/4＝1.00×107R＝6.37×106m ①（2）（a）设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W＝1.87×1024J凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为mm＝W×0.93×0.65/（2.2×106）＝5.14×1017kg ②使地球表面覆盖一层水的厚度为hh＝m/ρsh＝1.01×103mm ③整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．训练试题21．在一与外界隔绝且绝热的环境中，有甲、乙两个物体，甲的温度比乙的温度高，经过一段时间发现甲的温度更高了，这可能是因为A．乙把热量传递给了甲B．乙对甲做了功C．甲向乙传递了热量D．甲对乙做了功提示：热传递只会自动从高温物体向低温物体传递，所以不可能是A项，只能是做功．22．一铁块沿斜面释放后滑下，恰好作匀速运动，那么在下滑过程中A．铁块机械能减小，内能增加B．铁块机械能守恒，内能不变C．铁块具有的总能量不变D．铁块具有的总能量增加提示：铁块下滑时，由于摩擦力做功，机械能减少，而摩擦生热，使斜面及铁块内能增加．23．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，其内能一定减少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24．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体共向外界吸热4×103J，则气体内能的变化为A．增加了5×103J B．减少了5×103JC．增加了3×103J D．减少了3×103J提示：外界对气体做负功，即533W Fx pSx p V--=-=-=-∆=-⨯⨯-⨯=-⨯，根据热力学第1.010(3020)10J 1.010J一定律得，气体内能的变化△U=W＋Q=－1.0×103J＋4×103J=3×103J．25．在水平桌面上的矩形容器内部有被水平隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大．抽去隔板．加热气体，使两部分气体混合均匀，设此过程气体Array吸热Q，气体内能增量为ΔU，则A．ΔU=Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较提示：因A部分气体密度小，B部分气体密度大，以A、B气体系统为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中心线上，所以重力做负功，使气体的重力势能增大．由能量守恒可知，吸收的热量Q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能．B选项正确．26．下列设想中，符合能量转化和守恒定律的有A．利用永久磁铁和软铁的相互作用，做成一台机器，永远地转动下去B．制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力D．利用核动力，使地球离开太阳系提示：第一类永动机违反能量守恒定律；逆水行船，有可能将水的动能转化为船的动力．27．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作如下变化A．降低B．升高C．不变D．无法确定提示：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷的．把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内空气的热交换发生在系统内，电冰箱消耗的电能转化为内能，根据能量守恒定律可知，电能转化为内能使房间内空气的温度升高，故选项B正确．28．水力发电站的电能最终来自于A．太阳能B．水的动能C．水的势能D．水的内能提示：由能量守恒分析．29．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中A．放出热量B．吸收热量C．不吸热也不放热D．无法判断提示：气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就有气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU=0．上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功．即W<0，根据热力学第一定律ΔU=Q＋W，可知Q>0．所以气泡在浮起过程中，吸收热量．30．某一恒温水池（温度远低于100℃）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，则下列判断正确的是A．气泡内气体分子平均动能增大B．气泡内气体的内能增大C．气泡内气体分子的平均距离增大D．气泡内气体向外界放热提示：气泡上升过程中受气体温度不变，压强减小，因而体积必增大．31．气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量．它的内能的变化可能是A．减小20J B．增大20J C．减小220J D．增大220J提示：以气体为研究对象，气体对外做功W=－100J，吸收热量Q=＋120J．由热力学第一定律可得ΔU=W＋Q=－100J＋120J=20J．ΔU>0，说明气体的内能增加．32．河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡空气质量不变，气泡吸热为Q，内能增加为ΔU，则A．重力对气泡做负功，ΔU<QB．浮力对气泡做正功，Q<ΔUC．合力对气泡做正功，Q<ΔUD．气体膨胀对外做功，Q>ΔU提示：根据热力学第一定律△U=Q＋W，即Q=△U－W．因为上升时气泡膨胀对外做功W<0，所以Q>△U．33．夏天，如果自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂．关于这一现象的以下叙述正确的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．在爆裂前受暴晒的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C．在爆裂前受暴晒的过程中，气体吸热，但内能不变D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加提示：自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，又气体分子间分子力（引力）可忽略不计，故A 选项错误，B 选项正确；根据热力学第一定律，爆裂前气体内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故C 、D 两选项错误．34．在绝热的气缸中封闭着两部分同种类的气体A 和B ，中间用绝热的活塞隔开，活塞用销钉K 固定着，开始时两部分气体的体积和温度都相同，气体A 的质量大于B 的质量.撤去销钉后活塞可以自由移动，最后达到平衡，关于B 部分气体的内能和压强的大小A ．内能增大，压强不变B ．内能不变，压强不变C ．内能增大，压强增大D ．内能不变，压强增大提示：由于初状态A 、B 两部分气体的体积和温度都相同，且A 的质量大于B 的质量，故P A >P B ．撤去销钉后，活塞将向B 移动而重新达到平衡，此时B 的压强应增大；对B 部分气体，由热力学第一定律可知，ΔU =W ＋Q ，因Q =0，W >0，故ΔU 增大，即内能增大．35．一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A 、B 两部分空间，在A 、B 两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A 部分的气体体积大于B 部分的气体体积，两部分温度相同，如图所示．若拔去销钉后，达到平衡时，A 、B 两部分气体的体积大小为V A 、V B ，则有A ．V A ＝VB B ．V A ＞V BC ．V A ＜V BD ．条件不足，不能确定36．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不考虑分子势能）．将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是A ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体压强一定减小B ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小C ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则需加一定的力，说明气体分子间有引力37．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，现供给a 、b 两球相同的热量，则两球升高的温度△t a 与Δt b的关系是A ．Δt a =Δt bB ．Δt a <Δt bC ．Δt a >Δt bD ．无法确定提示：两球受热后，体积都要膨胀，a球因放在不导热的水平面上，受热膨胀后，球的重心升高，要克服重力做功，而耗费一部分能量，所以用来提高球体温度的能量就减少了一些（严格地讲，是a 球内能的增量就减少了一些）．b 球情况刚好与a 球相反，b 球重心的下降引起b 球重力势能的减小，重力对b 球做了功，所以b 球内能的增量要大于“供给的热量”，而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的，所以Δt a <Δt b ．38体并静止在A 轻放在活塞上，活塞最终静止在B 位置（图中未画出），则活塞A ．在B 位置时气体的温度与在A 位置时气体的温度相同B ．在B 位置时气体的压强比在A 位置时气体的压强大C ．在B 位置时气体单位体积内的分子数比在A 位置时气体单位体积内的分子数少D ．在B 位置时气体的平均速率比在A 位置时气体的平均速率小39．如图所示，滑块从A 点由静止开始沿曲面下滑，过O 点后滑上右边的曲面B 点时速度恰好为零，O 点附近光滑，滑块经过O 点不发生碰撞，若滑块从B 点以速度v 沿原路往回滑，到达A 点时速度也恰好为零，则A 、B 两点间的高度差等于_________．【答案】24v h g∆= 解析：从A 到B ，重力势能减少量为mg Δh ，则可知转化为内能量为Q =mg Δh ．若物体从B 到A ，其动能损失一部分转化为重力势能，另一部分转化为内能，由能量守恒定律得221224v mv mg h Q mg h h g=∆+=∆∆=，．40．如图所示，质量为m 的小木块A 以水平初速度v 0冲上质量为M ，长为l ，置于光滑水平面上的木板B ，恰好没有从B板上掉下，A 、B 间动摩擦因数为μ，求此过程中产生的热能．【答案】202()Mmv Q M m =+ 41．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为内能，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·℃）【答案】Δt =57.7℃．42．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 ，若截面积为2m 2，且与阳光垂直的某容器内有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·℃）］？【答案】t =15000s ．43．在列车编组站上，质量为30t 的车厢从5.0m 高处沿光滑轨道由静止开始下滑，运动到水平路轨后与质量50t 的另一车厢相碰后连在一起运动，求：（1）两车厢连在一起后的共同速度；（2）两车厢碰撞过程中有多少机械能转化为内能？（g =10m/s 2）【答案】（1）30m/s 8v =；（2）60.9410J E ∆=⨯． 44．质量为2kg 的木块置于高为0.8m 的光滑水平桌面上，质量为10g 的铅弹从水平方向射入木块后，与木块一起向前运动，最后落到水平地面上．在入射过程中内能增量的60%为铅弹吸收，使铅弹温度升高90℃，铅的比热c =1.302×102J/（kg·℃），g 取10m/s 2．求：（1）子弹与木块落地时的速率；（2）子弹射入木块过程中内能的增加量．【答案】（1）4.1m/s ；（2）ΔE =195J ．45．如图所示，在质量为M 的玻璃管中盛有少量的乙醚液体，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汽的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为l 轻杆上，细杆可绕O 端无摩擦转动．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，乙醚最小要消耗多少内能？【答案】ΔE 内=2Mgl ·()M m m+． 46．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g 的水由液态变成同温度的汽，其体积由1.043cm 3变为1676cm 3．已知水的汽化热为2263.8J/g ．求：（1）体积膨胀时气体对外界做的功形；（2）气体吸收的热量Q ；（3）气体增加的内能△U ．【答案】（1）168.7J ；（2）2263.8J ；（3）2094.1J ．解析：取1g 水为研究系统，大气视作外界．1g 沸腾的水变成同温度的汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有△U <Q 吸．（1）气体在等压（大气压）下膨胀做功：W =p (V 2－V 1)=168.7J（2）气体吸热：Q =ML =l×2263.8J=2263.8J ．（3）根据热力学第一定律，气体增加的内能ΔU =Q ＋W =2263.8J ＋(－169.7)J=2094.1J ．47．为了测量太阳的辐射功率，曾做以下实验：取一个横截面积为3dm 2的不高的圆简，装水0.6kg ，正午时间让太阳光垂直照射20min 后，测得水温升高10℃．（1）试估算太阳的功率．可能用到的数值如下：太阳质量M =2.0×1030kg 2.24==地球质量M =6.0×1024kg 1.73=万有引力恒量G =6.67×10－11N·m/kg 2=1.41地球半径R =6.37×106m ．（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相同，绿色植物在光合作用下每吸收lkJ 太阳能可放出0.05L 的氧气．地表植物面积占地球表面积的31％，则地表植物每秒可放出氧气多少升？【答案】（1）231.810kW ⨯；（2）1.8×1013L解析：利用实验可测出地球表面处太阳单位面积上的辐射功率，也就是测出以太阳为球心，日、地距离为半径的球面上单位面积的辐射功率，从而可求出太阳的总辐射功率．地表植物处的太阳辐射能量全部被植物吸收而进行光合作用，并放出氧气．（1）20min 内水吸收热量为Q =cm ·Δt =4.2×103×0.6×10J=2.5×104J 功率432.51021W 1.210Q P t ⨯'===⨯ 设日、地距离为r ，由万有引力及牛顿第二定律有 2224Mm Gm r r T π=，得111.4410m r =⨯，设20min 内太阳辐射的总功率为P ，则有24S r P Pπ∆='，可得2234 1.810kW r P P Sπ'==⨯∆．（2）地球表面单位面积接收到太阳的辐射功率为2221221W/m 710W/m 310P P S --'===⨯∆⨯，地表植物面积2431%S R π'=⨯，则地表植物每秒接收的太阳能量为E ，则2622171431%4 3.14(6.3710)710 3.5710J E R P π=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯．植物吸收太阳能量经光合作用每秒可放出氧气为V =0.05×3.57×1014=1.8×1013L ．。

高中物理选修三新教材练透讲义第3章 2 热力学第一定律-3 能量守恒定律

2热力学第一定律3能量守恒定律考点一热力学第一定律1．(2021·上海市位育高级中学高二期中)下列说法正确的是()A．外界对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小B．外界对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小C．物体对外做功，同时物体放热，物体的内能一定减小D．物体对外做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小2.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体，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 J3．(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，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自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中()A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量C．封闭气体分子的平均动能不变D．封闭气体从外界吸收热量4.(多选)(2021·武汉市高二期末)一定质量理想气体的压强p与热力学温度T的变化关系图像如图所示，下列说法正确的是()A．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量B．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加C．B→C的过程中，气体体积增大，气体对外界做功D．B→C的过程中，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加考点二能量守恒定律永动机不可能制成5．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为()A．它不符合机械能守恒定律B．它违背了能量守恒定律C．没有合理的设计方案D．找不到合适的材料6．在一个密闭绝热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A．降低B．不变C．升高D．无法判断考点三气体实验定律与热力学第一定律的简单综合7.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小8．(多选)夏天，从湖底形成一个气泡，气泡在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂，如图所示．若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看作理想气体．则气泡上升过程中，以下说法正确的是()A．气泡内气体对外界做功B．气泡内气体分子平均动能增大C．气泡内气体温度升高导致放热D．气泡内气体的压强可能不变9.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c，a、c两状态温度相等．下列说法正确的是()A．从状态b到状态c的过程中气体吸热B．气体在状态a的内能大于在状态c的内能C．气体在状态b的温度小于在状态a的温度D．从状态a到状态b的过程中气体对外做正功10.(2021·黄梅国际育才高级中学高二期中)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置．如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换．下列说法正确的是()A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力B．气体对外做功，平衡后气体内能减小C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变D．气体体积变小，平衡后压强增大11．(多选)如图所示，在水平面上放置着一个密闭绝热的容器，容器内部有一个一定质量的活塞，活塞的上部封闭着理想气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处于自然长度时弹性势能为零)，绳突然断开时，活塞向上运动，则下列说法中正确的是()A．由于能量的转化与守恒，活塞将不停地振动起来B．容器内气体的温度将趋于一个定值C．活塞最终会停留在比原来高的位置上D．活塞最终会停下来，E p全部转化为其他形式的能量12.(多选)一定质量的理想气体，经历如图所示的循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示，已知a状态气体的体积为2.0×10－3 m3，则下列说法正确的是()A．各状态气体体积V a＝V b＞V c＝V dB．b→c过程中，气体吸热C．c→d过程中，气体内能增加D．d→a过程中，外界对气体做功200 J13.(2022·江苏震川高级中学高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A到状态B，再从状态B到状态C，最后从状态C回到状态A.已知气体在状态A的体积V A＝3.0×10－3 m3，从B到C过程中气体对外做功1 000 J．求：(1)气体在状态C时的体积；(2)气体从A→B→C→A的整个过程中吸收的热量．14．(2021·滨州市高二期中)如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动．活塞横截面积S＝1.0×10－3 m2，质量m＝2 kg，汽缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度为h＝1.2 m，室温等于27 ℃；现将汽缸置于77 ℃的热水中，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2，求：(1)平衡时活塞离汽缸底部的距离；(2)此过程中内部气体吸收热量28.8 J，气体内能的变化量．。

高中物理——热力学第一定能量守恒定律

〖思考与讨论~P54〗一定质量的气体，膨胀过程中气体对外界做功，∆=+=-+-=-U W Q J 13585220)()( 即内能减小了220J 正负号意义如下表〖问题与练习~P56〗1.活塞对空气做900J 的功，即W=900J ，汽缸向外散热210J ，即Q =-210J ，根据热力学第一定律: ∆=+=+-=U W Q J 900210690)(，即内能增加了J 690。

2.活塞固定时:缸内气体的体积不变，没有做功过程发生，空气吸收的热量Q 1全部用于增加气体的内能，即有Q 1=ΔU ；活塞不固定时:温度升高，气体再次达到平衡时，气体压强仍等于大气压，所以气体体积增大，气体对外做功。

由于温度升高相同的值，内能的增加量与前一过程相同，也为Q 1。

根据热力学第一定律∆=+U W Q ，由于有<W 0，所以有>Q Q 21. (2)根据上一问的分析可知，定容下的比热容小于定压下的比热容。

3.圆筒内的水经过2min 增加的内能为: ∆==∆U Q cm t ，其中℃・=⨯c J kg 4.210/3)(，所以，∆=⨯⨯⨯=⨯U J J 4.2100.61 2.521033 每分钟获得能量为:=⨯⨯J 21.26102.521033圆筒面积为: ==⨯-S cm m 300310222地面上每平方米每分钟接受到的太阳能为: ⨯=⨯⨯-J J3104.2101.2610243 4. 假设20层楼高处的重力势能全部转化为水的内能，每层楼高约为3m ，则=∆=∆mgh U cm t ，℃⨯∆===⨯⨯c t gh 4.2100.141020335.要维持奶牛的内能不变，每小时至少要为它提供的热量为=∆=⨯⨯⨯-=⨯Q cm t J J 4.2104003733.5 5.910036)(6．=+∆Q W U 的含义是:系统从外界吸收的热量Q 等于系统对外界做的功与系统内能增量之和。

与教科书表述相比，这种表述是从热机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量，一部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对外所做的功。

热力学第一定律能量守恒定律

热力学第一定律能量守恒定律YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020高二新课夏令营 2006-08-19§热力学第一定律能量守恒定律一、习引入【问】改变物体的内能有那些改变内能的效果怎样【分析】做功和热传递，改变内能的效果是等效的，【问】这两种方式的实质一样吗如果不一样分别是什么呢【分析】但这两种方式改变内能的实质是不一样的。

做功的过程是其他形式的能转化为内能，例如：一物体从10m高处往下落，到地面的速度为5m/s,物体的机械能减少了多少？减少的机械能到那里去了？而热传递是物体间内能的转移过程，能量的形式没有发生变化。

只是热量从一物体转移到另一物体。

这节课我们具体来研究功、热量和内能之间的关系。

二、热力学第一定律【问】一物体，它既没有吸收热量，也没有放出热量，那么：如果外界对它做了W的功，则它的内能如何改变改变了多少如果它对外界做了W的功，则它的内能又如何改变呢改变的又是多少【分析】外界对它做功，则内能增加，做了多少功，内能增加多少，它对外界做功，内能减少，对外做多少功，内能就减少多少。

W=△U(外界对物体做功，W为正；物体对外界做功，W为负；内能增加，△U为正，内能减少，△U为负)【问】一物体，外界没有对它做功，它也没有对外界做功，那么：如果物体吸收热量Q,则物体内能如何变化，如果物体放出热量Q，则物体的内能如何变化？【分析】物体吸收热量，则内能增加，吸收了多少，内能增加多少；物体放出热量，则内能减少，放出多少，则内能减少多少。

Q=△U( 物体吸收热量，Q为正；物体放出热量，Q为负；内能增加，△U为正，内能减少，△U为负)如果物体和外界同时发生做功和热传递，则物体内能的增加等于物体所做功和从外界吸收的热量之和，这就是热力学第一定律。

数学表达式：△U＝W+Q学生阅读思考和讨论：说明W、Q、和△U的正值、负值各代表什么意义？【分析】W为正值，表示外界对物体做功；W为负值表示物体对外做功Q为正值，表示物体吸收热量； Q为负值表示物体放出热量△U为正值，表示内能增加；△U为负值表示内能减少总结：热力学第一定律说明了做功和热传递是能量转化或转移的量度。