2013高考总复习物理选修3-3-1-3热力学定律与能量守恒解析

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《走向高考》2013高考物理总复习选3-3-3热力学定律与能量守恒定律 57张

走向高考· 物理
人教版 ·高考一轮总复习
路漫漫其修远兮吾将上下而求索
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
选考内容
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选修3-3
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选修 3-3
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第3讲
热学律能守定力定与量恒
增加多；统出少系放了
减少多。少
等效的。
() 做和传对变体内是 2 功热递改物的能
必考内容选修3-3 第3讲
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归领纳悟 1．热递传 () 热递条：物温不。 1 传的件两体度同只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物体内能多大无。传过能可由能的体的少小关热递程量以内大物传到能的体，可由能的体到能的内小物上也以内小物传内大物体。上
。
必考内容选修3-3 第3讲
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2．能守定量恒律能既能空量不凭
产生
，也不能凭空消失，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另一个物体，在转化和转移的过程中其总量不变，这就是能的转化与守恒定律。
必考内容选修3-3 第3讲
高温物
。
辐和热射。
对热导、热流传
必考内容选修3-3 第3讲
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2．热内和能 () 热是单的热程系内变的度当统 1 量在纯传过中统能化量。系由态 1经单的热程到态状过纯传过达状 U1 就于界系传的量等外向统递热系吸了少量系的能统收多热，统内就多热，统内就少量系的能 2，能增内的量 Q，即 ΔU＝Q 。 ΔU＝U2－

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1.一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列判断中正确的是A．A →B温度升高，体积减小 B．B →C体积不变，压强增大C．C →D分子平均动能减小 D．D状态比A状态分子密度小【答案】D【解析】由和题目中的图可知：A →B压强不变，温度升高，体积增大，A错；B →C体积不变，温度减少，压强减少，B错；C →D温度不变，分子平均动能不变，C错；D状态比A 状态体积大，分子密度小，D对，所以本题选择D。

【考点】理想气体2.一质点竖直向上运动，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。

【考点】本题考查了能量守恒定律。

3.下列说法不正确的是（）A．物体吸收热量，其温度一定升高B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映C．物体从单一热源吸收的热量不可能全部用于做功D．对一定质量的气体，如果其压强不变而体积增大，那么它的温度一定会升高【答案】ABC【解析】A、物体吸收热量，如果对外做功，物体内能可能不变，温度就不变；错误应选B、布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的规则运动；错误应选C、物体从单一热源吸收的热量全部用于做功是可能的，但会引起其它变化；错误应选D、根据理想气体状态方程可知，对一定质量的气体，如果其压强不变而体积增大，那么它的温度一定会升高；正确不选故选ABC【考点】热力学定律、理想气体状态方程点评：牢记热力学第一、第二定律的各种表述，深刻理解它们的含义。

高考物理选修3-3公式

高考物理选修3-3公式
对于涉及气体实验定律的问题，以下是一些与分子动理论、气体实验定律、固体和液体、热力学定律相关的常用公式：
1. 玻意耳-马略特定律（理想气体状态方程）：
PV = nRT
其中，P 是气体的压强，V 是气体的体积，n 是气体的物质量（摩尔数），R 是气体常数，T 是气体的绝对温度。

2. 查理定律（等压定律）：
V₁/T₁ = V₂/T₂
在恒定压力下，气体的体积与绝对温度成正比关系。

3. 盖吕落差定律（等体定律）：
P₁/T₁ = P₂/T₂
在恒定体积下，气体的压强与绝对温度成正比关系。

4. 法尔查多定律（等物质量定律）：
V₁/n₁ = V₂/n₂
在恒定物质量下，气体的体积与摩尔数成正比关系。

5. 熵变公式：
ΔS = Q/T
其中，ΔS 是系统的熵变，Q 是系统吸收或放出的热量，T 是系统的绝对温度。

6. 热力学第一定律（能量守恒定律）：
ΔU = Q - W
其中，ΔU 是系统内能的变化，Q 是系统吸收的热量，W 是系统对外界做的功。

这些公式是在研究气体实验定律、分子动理论和热力学过程时经常使用的，它们可以用来描述气体的性质、行为以及能量转化等方面的问题。

请根据具体题目要求选择适当的公式进行运用，并确保对这些公式有深入的理解和熟练的应用。

高中物理选修3-3教案《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新课标要求（一）知识与技能1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用ΔU=W+Q 分析和计算问题。

2．掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义。

会用能量守恒的观点分析物理现象。

3．能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。

4．了解第一类永动机不可能制成的原因。

（二）过程与方法通过用定量计算的例题讲解及课件展示来加深大家对知识的理解。

（三）情感、态度与价值观1．学习众多科学家孜孜以求、勇于探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，为将来能在开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的领域内作出贡献而努力。

2．感受英国科学家焦耳勤奋、刻苦，40年如一日研究电流热效应，测定热功当量的顽强意志体现出来的人格美。

教学重点能量转化和守恒定律的理解及综合应用，涉及热力学第一定律的定性分析和定量计算。

教学难点热力学第一定律的正确运用（定性分析和定量计算）及对第一类永动机不可能制成的具体分析探究过程的理解。

教学方法讲练法、分析归纳法、阅读法教学用具：投影仪、投影片。

教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）改变物体内能的方式有哪些？学生：做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

教师：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间一定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题。

（二）进行新课1．热力学第一定律［投影］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？2．一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？②如果放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？［学生解答思考题］教师总结：一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少。

2013届高考物理一轮复习课件：11.3热力学定律与能量守恒(人教版选修3-3)

立体设计·走进新课堂
第十一章热学
【案例3】 (1)下列说法中正确的是________． A．布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫热运动 B．彩色液晶显示屏是应用液晶在不同电场中对不同颜色的光吸收强度不同制成的 C．能量耗散说明能量在不断减少 D．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的
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第十一章热学
2.热力学过程方向性实例
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第十一章热学
【技巧提示】在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下，内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
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第十一章热学
3．热力学第一定律和热力学第二定律的关系热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式及热量与内能改变的定量关系．第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展是不可逆的，除非靠外界影响．所以二者相互联系，又相互补充．
误；由热力学第一定律ΔU=Q+W知，温度每升高1 K，内能
增量ΔU一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关
（如体积变化时），因此吸收的热量与气体经历的过程也有
关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，
内能一定增大，E项正确.
【答案】A、D、E
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第十一章热学
【即时巩固2】 (2009·辽宁、宁夏理综)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过程ab到达状态b或经过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc ，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )

2013年物理人教版选修3-3课件：第十章-3-热力学第一定律-能量守恒定律

(3)Q：系统吸热，Q 为正值；系统放热，Q 为负值． (4)ΔU：为正值时表示系统内能增加，为负值时表示系统内能减少．
二、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保持不变．
2．理解及应用 (1)各种形式的能量可以相互转化． (2)宣告第__一____类永动机不能实现． (3)适用于任何物理现象和物理过程．三、永动机不可能制成 1．第一类永动机人们设想中的无需任何动力或燃料，无需消耗能源，却能源源不断地对外做功的机器． 2．第一类永动机的失败通过能量守恒定律，机器做功必定伴随着某种能量的减少，而这些能量来源于能源、燃料，因此第一类永动机违反了能量守恒定律，不可能制成．
取正值 “＋” 取负值 “－”
做功 W
外界对系统做功
系统对外界做功
热量 Q
系统从外界吸收热量
系统向外界放出热量
内能的改变 ΔU
系统的内能增加
系统的内能减少
(3)定律说明做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能热的，则 Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功(或物体对外界做功)等于物体内能的改变． (2)若过程中不做功，即 W＝0，则 Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的改变． (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(或物体对外界做的功等于物体吸收的热量)．
要点2 能量守恒定律 1．理解 (1)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．

(完整版)重点高中物理选修3-3知识点总结归纳(最新整理)

量级大于m物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能，分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同并物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由不停地做无规则热内能的决定因素：温度，物质的量，体积（理想气体的内能只取决于温度）“”“”At the end, Xiao Bian gives you a passage. Minand once said, "people who learn to learn are very happy people.". In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand the importance of continuous learning, "life is diligent, nothing can be gained", only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. This document is also edited by my studio professionals, there may be errors in the document, if there are errors, please correct, thank you!。

物理选修3-3热力学定律与能量守恒

第3讲热力学定律与能量守恒知识一热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)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)表达式：ΔU＝Q＋W.3．ΔU＝W＋Q中正、负号法则物理量W Q ΔU意义符号＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少(1)内能的变化与做功和热传递有关，只确定一个因素不能判断内能增加或减少．(2)应用热力学第一定律，一定要弄清各物理量的符号．知识二热力学第二定律及微观意义1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的．”2．用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”)．3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．知识三能量守恒定律和两类永动机1．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．2．能源的利用(1)存在能量耗散和品质下降．(2)重视利用能源时对环境的影响．(3)要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)．3．两类永动机(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器．违背能量守恒定律，因此不可能实现．(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器．违背热力学第二定律，不可能实现.考点一热力学第一定律的理解和应用一、在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．二、三种特殊情况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，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．————————————(2013·北京高考)下列说法正确的是()A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少【解析】布朗运动是颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故A正确，B错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能也不一定减少，故C、D错误．【答案】 A————————————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280 J，并对外做功120 J，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240 J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？【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化，则从状态2到状态1的内能应减少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J考点二热力学第二定律的理解和应用一、在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的含义1．“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．2．“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．二、热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．三、热力学过程方向性实例1．高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体．2．功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热．3．气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V2(较大)．4．不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成混合气体AB.————————————如图11－3－1所示中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()图11－3－1A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．A、B、C三种说法都不对【解析】热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．【答案】C————————————(多选)(2012·新课标全国高考)关于热力学定律，下列说法正确的是() A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【解析】根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，A正确，B错误．根据热力学第二定律，C、E正确，D错误．【答案】ACE考点三热力学定律与气体实验定律的综合应用————————————图11－3－2(2012·山东高考)如图11－3－2所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l 1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg)(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．【解析】 (1)设U 型管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p .左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2①p 1＝p 0②p 2＝p ＋p h ③V 1＝l 1S ④V 2＝l 2S ⑤由几何关系得h ＝2(l 2－l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p ＝50 cmHg.⑦(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU ＝0，根据热力学第一定律，ΔU ＝Q ＋W 且W ＜0，所以Q ＝－W ＞0，气体将吸热．【答案】 (1)50 cmHg (2)做正功吸热————————————如图11－3－3，体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0和T 0图11－3－3分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U 与温度T 的关系为U ＝αT ，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q .【解析】 (1)在气体由p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为T 1，由查理定律得T 1T ＝p 0p在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V V 1＝T 1T 0，解得⎩⎪⎨⎪⎧T 1＝2T 0V 1＝12V (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)在这一过程中，气体内能的减少量为ΔU ＝α(T 1－T 0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ΔU ，解得Q ＝12p 0V ＋αT 0 【答案】 (1)12V (2)12p 0V ＋αT 0(1)理想气体无分子势能，只有分子动能，一定质量的气体，其内能只取决于温度，而与体积无关．(2)在气体状态变化过程中，三个状态参量(p 、V 、T )遵循理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2(或pV T＝C 常数)，判断气体的内能的变化只需分析气体的温度，温度升高(或降低)，内能增大(或减小)．(3)由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功．然后由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 确定热量Q 的正、负，判断出吸热、放热.1．物体的内能增加了20 J ，下列说法中正确的是( )A ．一定是外界对物体做了20 J 的功B ．一定是物体吸收了20 J 的热量C ．一定是物体分子动能增加了20 JD ．物体的分子平均动能可能不变【解析】做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J ，其方式是不确定的，因此A 、B 错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案C 错误．物体内能增加20 J 温度可能不变，故平均动能可能不变，D 正确．【答案】 D2．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )A ．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B ．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【解析】根据第二类永动机的定义可知A 选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以B 选项错误．机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，C 选项错误，D 选项正确．【答案】 AD3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A ．气体分子间的作用力增大B ．气体分子的平均速率增大C ．气体分子的平均动能减小D ．气体组成的系统的熵增加【解析】考虑气体分子间作用力时，若分子力是引力，分子间距从r 0增大，则分子力先增大后减小，A 错误．气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B 、C 错误．气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D 正确．【答案】 D4．(2011·福建高考)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1.0×104 J ，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 ＋2.5×104 J ＝1.5×104 J>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】 D5．如图11－3－4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 ，若同时气体向外界放热200 J ，缸内气体的( )图11－3－4 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】 A6．(多选)(2011·大纲全国高考)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A ．气体吸收的热量可以完全转化为功B ．气体体积增大时，其内能一定减少C ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D ．外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A 正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B 错误；气体从外界吸热，若同时伴随有做功，其内能不一定增加，C 错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D 正确．【答案】 AD7．(2013·山东高考)下列关于热现象的描述正确的一项是( )A ．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的【解析】根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A错误；做功是通过能量的转化改变系统的内能，热传递是通过能量转移改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误．【答案】 C8．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－3－5所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()图11－3－5A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少【解析】筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体做正功．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体内能增加，温度升高．由理想气体状态方程pVT＝C知，气体压强增大．选项A、C、D错误，选项B正确．【答案】 B9．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高【解析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，因为气体分子之间有很大的空隙，不是所有分子体积之和，选项A正确；温度是大量气体分子平均动能的标志，反映了物体内分子热运动的剧烈程度，选项B正确；气体压强是大量分子无规则热运动对器壁的碰撞产生的，与失重无关，选项C错误；气体从外界吸收热量，如果气体对外做功，其内能可能减小，选项D错误；根据pV/T＝常量可知，在等压膨胀过程中，温度一定升高，选项E正确．【答案】ABE10．如图11－3－6所示，A、B两个汽缸中装有体积均为10 L、压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 ℃的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B汽缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A汽缸中的气体温度保持不变，A汽缸截面积为500 cm2)图11－3－6(1)求A中活塞应向右移动的距离；(2)A中气体是吸热还是放热，为什么？【解析】(1)对B：由p BT B＝p′B T′B得p ′B ＝T ′B T B p B ＝400300p B ＝43p B 对A ：由p A V A ＝p ′A V ′A 得V ′A ＝p A V A p ′A且：p A ＝P B ，p ′A ＝p ′B 解得：V ′A ＝43V A 所以Δl ＝14V A S＝5 cm. (2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，气体内能不变；体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热．【答案】 (1)5 cm (2)见解析。

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。

2013走向高考,贾凤山,高中总复习,物理,3-3-3

人教实验版
系统之间传递的热量．当外界传递给系统热量(系统吸热)时
取“＋”号，当系统向外界传递热量(系统放热)时取“－” 号．
选修3-3
第3讲热力学定律与能量守恒定律
高考物理总复习
2．能量转化与守恒定律的意义 (1)能的转化与守恒定律是自然界的普遍规律，热力学第一定律就是能的转化与守恒定律在改变物体内能这一特定过程中的具体体现． (2)一切违背能的转化与守恒定律的过程是不可能实现的，能的转化与守恒定律证明永动机不可能制成．
考点自清 1．热力学第二定律的两种表述
人教实验版
高温物体表述一：不可能使热量由低温物体传递到_________
而不引起其他变化；表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功而不引起其他变化． 2．第二类永动机：只从
单一热源
吸取热量，使
之全部用来做功，而不引起其他变化的热机．
选修3-3
第3讲热力学定律与能量守恒定律
高考物总复习
归纳领悟 1．热力学第二定律的理解 (1)热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程(或自然界中实际的宏观过程)都具有方向性．热现象是与大量分子的无规则运动相联系的，因此，自然界中存在的凡涉及到与分子热运动有关的宏观过程都是有方向性的．这就是热力学第二定律的实质．
人教实验版
选修3-3
第3讲热力学定律与能量守恒定律
高考物理总复习
能量耗散
考点自清 1．各种形式的能最终都转化成内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了．这样的转化过程叫做“ 能量耗散 ”．

2013届高考物理核心要点突破系列课件：第11章第五节《热力学第一定律》《能量守恒定律》(人教版选修3-3)

第五节热力学第一定律能量守恒定律
第五节热力学第一定律能量守恒定律
基础知识梳理核心要点突破
课堂互动讲练
随堂达标自测课时活页训练
目标概览学习目标：1.理解和掌握热力学第一定律及其公式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题． 2．理解和掌握能量守恒定律，明确定律的重要意义，幵能运用它分析、解决有关问题． 3．了解第一类永动机的定义及丌可能制成的原因．重点难点：1.重点：能的转化和守恒定律． 2．难点：对热力学第一定律的理解和运用．学法指导：通过对热力学第一定律中符号规定的理解感悟体会能量的转化和守恒定律．
2．意义能量守恒定律是19世纪自然科学最重要的三大发现之一，是自然界最普遍的规律之一，是人们认识自然和改造自然的强有力的武器，为我们分析和解决物理问题提供了一种重要途径和方法，它比机械能守恒定律更为普遍．
课堂互动讲练
对热力学第一定律的理解和应用
例1
某物体温度升高了，这说明(
)
A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体可能做了功 D．物体可能吸收了热量
随堂达标自测
课时活页训练
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转化戒转秱通过的两种方式．
热力学第一定律在实际问题中的应用
例2
在一个不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如何变化( A．降低 B．升高 C．丌变 )
D．无法确定
【解析】冰箱通过消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷目的．把冰箱不房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱不房间内的热交换发生在系统内，系统内部能量变化丌引起总能量的变化．但系统消耗电能增加了系统的总能量，冰箱正常工作，根据能量守恒定律知，增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高．【答案】 B 【思维升华】要结合做功理解丌同形式的能之间的转化．

选修3-3 第3讲热力学定律、能量守恒

W
外界对物体做功物体对外界做功
Q
物体吸收热量物体放出热量
ΔU
内能增加内能减少
高考总复习 · 物理
3．三种特殊情况
(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＋
பைடு நூலகம்
高考总复习 · 物理
3．[对热力学第一定律的考查](多选)某物体温度升高了，
这说明(
)
A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体可能做了功 D．物体可能吸收了热量
高考总复习 · 物理
【答案】BCD
【解析】由ΔU＝Q＋W来分析，物体温度
升高了，一定有物体的内能增加，ΔU＞0，要满足ΔU＞0可能
高考总复习 · 物理
第3讲
热力学定律、能量守恒
高考总复习 · 物理
【考纲解读】1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第
一定律；2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解
热力学第二定律；3.掌握能量守恒定律及其应用．
高考总复习 · 物理
一、热力学第一定律和能量守恒定律 1．改变物体内能的两种方式做功；(2)__________ 热传递． (1)________ 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．
高考总复习 · 物理
二、热力学第二定律
1．常见的两种表述低温 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从__________ 物体传到高温 __________ 物体．单一热库吸收热量，使之完全 (2)开尔文表述：不可能从__________ 变成功，而不产生其他影响． 2．第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为能量守恒定律，但它违第二类永动机．这类永动机不违背________________ 热力学第二定律，也是不可能制成的．背了__________________

物理选修3-3热力学第一定律《能量守恒》课件-文档资料共31页文档

物理选修3-3热力学第一定律《能量守恒》课件-文档资料
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚的工人总是说工具不好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。-- 戴尔．卡耐基。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Байду номын сангаас

物理选修3-3知识点

物理选修3-3知识点物理选修3-3通常指的是高中物理课程中的一个选修模块，这个模块主要涉及分子动理论、热力学定律、气体的性质、振动和波等知识点。

以下是物理选修3-3的主要内容概述：1. 分子动理论- 物质是由大量分子组成的，分子在不停地做无规则运动。

- 分子间的相互作用力包括引力和斥力。

- 温度是分子热运动平均动能的标志。

- 扩散现象表明分子在不停地做无规则运动。

2. 热力学定律- 第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统之间也处于热平衡状态。

- 第一定律：能量守恒定律在热力学中的表现形式，即系统的内能变化等于热量与做功的代数和。

- 第二定律：自然过程中熵总是增加的，或者不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而不向其他热源排热。

3. 气体的性质- 理想气体状态方程：\( pV = nRT \)，其中\( p \)是压强，\( V \)是体积，\( n \)是摩尔数，\( R \)是气体常数，\( T \)是温度。

- 气体压强的微观意义：大量分子对容器壁的频繁碰撞产生了压强。

- 气体分子的平均速率和根均方速率。

4. 振动和波- 简谐振动的特征和描述，包括位移、回复力、周期和频率。

- 阻尼振动、受迫振动和共振现象。

- 机械波的产生、传播和接收，包括横波和纵波。

- 波速、波长、频率和振幅的关系。

- 声波的特性，包括声速、响度、音调和音色。

5. 光学现象- 光的反射定律和折射定律。

- 平面镜、凹面镜和凸面镜的成像规律。

- 光的干涉、衍射和偏振现象。

- 光的粒子性和波动性，即波粒二象性。

6. 电磁学基础- 静电场的基本概念，包括电场强度、电势和电容。

- 直流电路的基本规律，如欧姆定律和基尔霍夫定律。

- 磁场的基本概念，包括安培力、洛伦兹力和磁通量。

- 电磁感应现象，包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。

以上是物理选修3-3的主要知识点概述，每个知识点都需要通过实验、问题解决和理论学习来深入理解。

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(2篇)

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。

高考物理总复习第3节热力学定律能量守恒定律课件(选修33)

2．由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。然后由热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 确定热量 Q 的正、负，判断出是吸热还是放热。
3．吸、放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第一定律来确定，在判断内能变化时，还必须结合物态变化以及能的转化与守恒来进行。
判定物体内能变化的方法 (1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析。 (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W 为负；体积缩小，外界对气体做功，W 为正。 (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时 Q＝0。 (4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。
[典题例析] (2014·全国卷Ⅰ)一定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 p -T 图像如图 3－4 所示。下列
判断正确的是
()
图 3－4
A．过程 ab 中气体一定吸热 B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C．过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小 E．b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
图 3－3 解析：气室中的气体与外界无热交换，内能增加，同时外界对气体做功，故密闭气体的温度升高，气体分子的平均动能增大。根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 可知，Q＝0，W＝ΔU，所以活塞对该气体所做的功等于 3.4×104 J。答案：增大等于
气体实验定律与热力学定律的综合应用
[必备知识] 1．在理想气体状态变化过程中，三个状态参量(p、V、T)遵循理想气体状态方程pT1V1 1＝pT2V2 2(或pTV＝C)，气体的内能变化只需分析气体的温度，温度升高(或降低)，内能增大(或减小)。

选修3-3 10.34热力学第一第二定律

physic
3．对于一定质量的气体，可能发生的过程是（ AC ） 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
physic
专题：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用一定质量某种理想气体的内能只由温度决定热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表现，应用U=W+Q时注意符号法则判断气体做功方法与做功计算——看V变化， W=PV 四个理想热学过程的比较
physic
四个理想热学过程
物理量热学过程
压强P 体积V 温度T 内能U 热量Q 功W
增大增大减小不变升高不变增加放热吸热 + 0
等温过程
等容过程
不变
等压过程不变绝热过程
physic
减小减小
增大
降低升高
减少增加
放热 0
+ +
3．（‘03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（C ） 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
physic
能量守恒定律发现的意义
1.在20世纪30年代初，W.泡利和E.费米根据能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到证实
2.他把原来人们认为互不相关的各种现象——力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物的、地学的——联系在一起，把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中。这样，不同领域的科学工作者有了的共同语言。现在，能量守恒定律仍是我们研究自然科学的强有力的武器。 3.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列为19世纪的三大发现。

选修3-3(高中物理旧教材同步讲义)第10章 3 热力学第一定律能量守恒定律同步讲义

3热力学第一定律能量守恒定律[学科素养与目标要求]物理观念：1.理解热力学第一定律和能量守恒定律.2.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．科学思维：1.能利用热力学第一定律进行有关计算.2.会用能量守恒的观点分析、解决有关问题．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．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.二、能量守恒定律1．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．2．能量守恒定律的意义(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：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机．(2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．1．判断下列说法的正误．(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加．(×)(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收了热量．(×)(3)系统内能减少，一定是系统对外界做了功．(×)(4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的．(√)2．一定质量的气体从外界吸收了50 J的热量，同时对外做功100 J，则物体的内能________(“增加”或“减少”)________ J.答案减少50一、热力学第一定律(1)如图所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，外界对汽缸传递10 J的热量，气体内能改变了多少？(2)一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是通过做功的方法，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(1)都增加了10 J．(2)Q＋W.1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符号W QΔU＋体积减小，外界对热力学系统做功热力学系统吸收热量内能增加－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2.几种特殊情况(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量．(3)等温过程：始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)．3．判断是否做功的方法一般情况下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若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.特别提醒热力学第一定律是将单纯的绝热过程和单纯的传热过程中内能改变的定量表达推广到一般情况，既有做功又有传热的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．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1.2×105 J，则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＝8×104J；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 ＝－2×105 J，B选项正确．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、放热情况、做功情况或内能变化情况．二、能量守恒定律的理解和应用(1)在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？(2)图为一种所谓“全自动”的机械手表，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？答案(1)能量的总量不会减少．(2)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，供手表指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．1．能量的存在形式及相互转化(1)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，还有电磁能、化学能、核能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．2．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，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．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．例2(2018·咸阳实验中学月考)如图1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()图1A．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答案D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正确．三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图象基础上思考以下问题：(1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？(2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能如何变化．答案(1)由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W<0.(2)由p－V图象知从a状态变化到b状态，温度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即气体吸热，内能增加．热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功问题．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程．例3(多选)(2018·全国卷Ⅲ)如图2，一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()图2A．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答案BCD解析在p－V图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a 到b温度升高，A错；一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大，B对；气体体积膨胀，对外做功，C对；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU>0、W<0，故Q>0，气体吸热，D对；由Q＝ΔU－W可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，E错．例4如图3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p0，起初环境的热力学温度为T0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：图3(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU ；(2)最终的环境温度T .答案 (1)Q －0.1p 0SL ＋0.1LG (2)1.1T 0解析 (1)密封气体的压强p ＝p 0－G S密封气体对外做功大小W ＝pS ×0.1L由热力学第一定律得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 ＝1.1T 0.1．(热力学第一定律的理解和应用)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，内能可能不变答案 C解析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；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，C 正确；物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D 错误．2.(能量守恒定律的理解和应用)如图4所示，上端开口、粗细均匀的U 形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h .现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中( )图4A ．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变答案B解析由于两管粗细相同，作用在液体上的大气压力的合力为零，故大气压力不做功；水流动过程中重心下降，重力做正功，水的重力势能减少，减少的重力势能最终转化为内能，故水的内能增大，选项B对，A、C、D错．3.(热力学第一定律的理解和应用)(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图5所示．下列说法正确的有()图5A．A→B的过程中，气体对外界做功B．A→B的过程中，气体放出热量C．B→C的过程中，气体压强不变D．A→B→C的过程中，气体内能增加答案BC解析由V－T图象知，从A到B的过程中，气体被等温压缩，外界对气体做正功，气体的内能不变．由热力学第一定律知，气体放出热量，A错误，B正确；从B到C的过程中气体做等压变化，温度降低，气体内能减少，故C正确，D错误．4．(气体实验定律和热力学第一定律的综合应用)(2019·沙市中学高二下期中)在寒冷的冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢．假设水温恒定，则温泉中正在缓慢上升的气泡()A．压强增大，体积减小，吸收热量B．压强增大，体积减小，放出热量C．压强减小，体积增大，吸收热量D．压强减小，体积增大，放出热量答案C解析温泉中正在缓慢上升的气泡，压强减小，由理想气体状态方程公式pVT＝C，知温度不变，压强减小时体积增大；一定量的理想气体的内能仅与温度有关，故内能不变，体积增大时，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体应吸收热量，故C正确，A、B、D错误．5．(气体实验定律和热力学第一定律的综合应用)(2018·衡水中学模拟)如图6所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞横截面积为S ，外界大气压强为p 0，缸内气体温度为T 1.现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V 1增大到V 2，该过程中气体吸收的热量为Q 1，停止加热并保持体积V 2不变，使其降温到T 1，已知重力加速度为g ，求：图6(1)停止加热时缸内气体的温度；(2)降温过程中气体放出的热量．答案 (1)V 2V 1T 1 (2)Q 1－(p 0＋mg S)(V 2－V 1) 解析 (1)加热过程中气体等压膨胀，由V 1T 1＝V 2T 2，得：T 2＝V 2V 1T 1. (2)设加热过程中，封闭气体内能增加ΔU ，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功，W <0. 由热力学第一定律知：ΔU ＝Q 1＋W其中W ＝－p ΔV ＝－(p 0＋mg S)(V 2－V 1) 由于理想气体内能只与温度有关，故再次降到原温度时气体放出的热量满足Q 2＝ΔU整理可得：Q 2＝Q 1－(p 0＋mg S)(V 2－V 1)一、选择题考点一热力学第一定律的理解和应用1．(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答案BC解析因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU＝W ＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．2.如图1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()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 J答案A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．内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．3．(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，内能增加答案ABD解析当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，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．4．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105 Pa的状况下，体积从20 L膨胀到30 L，这一过程中气体从外界吸热4×103 J，则气体内能的变化为()A．增加了5×103 J B．减少了5×103 JC．增加了3×103 J D．减少了3×103 J答案C解析气体等压膨胀过程对外做功W＝pΔV＝1.0×105 Pa×(30－20)×10－3 m3＝1.0×103 J．这一过程气体从外界吸热Q＝4×103J．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于气体对外做功，W 应取负值，则可得ΔU＝－1.0×103 J＋4.0×103 J＝3.0×103 J，即气体内能增加了3×103 J．故选项C正确．5．(多选)如图2所示为简易测温装置，玻璃管中一小段水银封闭了烧瓶内一定质量的气体，当温度升高时()图2A．瓶内气体的密度增大B．瓶内气体分子的平均动能增加C．外界对瓶内气体做正功D．热传递使瓶内气体的内能增加答案BD解析由题图可知，当温度升高时容器内气体的变化为等压膨胀，故瓶内气体的密度减小，气体分子的平均动能增加，瓶内气体对外做正功，选项B正确，A、C错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，瓶内气体内能增加是由于气体从外界吸收了热量，故选项D正确．6．(多选)(2019·深圳市调研)恒温环境中，在导热良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体．用力缓慢向外拉活塞，此过程中()A．封闭气体分子间的平均距离增大B．封闭气体分子的平均速率减小C．活塞对封闭气体做正功D．封闭气体的内能不变E．封闭气体从外界吸热答案ADE解析对于一定质量的理想气体，气体的内能和分子平均速率只取决于温度，由题意可知，温度不变，则封闭气体的内能不变，封闭气体分子的平均速率也不变，故B错误，D正确；用力向外缓慢拉动活塞的过程中，气体体积增大，则分子间的平均距离增大，气体对活塞做正功，则活塞对气体做负功，故A正确，C错误；根据ΔU＝W＋Q可知，温度不变，则内能U不变，即ΔU＝0，用力向外缓慢拉动活塞，则W<0，故Q>0，即气体从外界吸收热量，故E正确．考点二能量守恒定律的理解和应用7.(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3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()图3A．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答案AD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错误，D正确．8．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是()A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律答案AD解析第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因．选项A、D正确，B、C错误．9.如图4所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂．现只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为Q A、Q B，则()图4A．Q A＝Q B B．Q A<Q BC．Q A>Q B D．无法确定答案C解析A、B升高相同的温度，根据Q＝cmΔt可知，升温需要的能量是相同的．由于受热膨胀，A 的重心升高，重力势能增加，吸收的热量Q A 一部分用于升温，剩余部分用于增加重力势能ΔE p A ，即Q A ＝Q ＋ΔE p A ；B 受热膨胀重心降低，重力势能减小，吸收的热量Q B 和减少的重力势能ΔE p B 共同用于升温，即Q ＝Q B ＋ΔE p B ，显然Q A >Q B .考点三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用10.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图5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( )图5A ．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，压强减小答案 AC解析实际气体在温度不太低、压强不太大时可看做理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W >0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q ＝0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，内能增大，选项A 、C 正确；根据理想气体状态方程pV T＝C 可判断压强一定增大，选项B 、D 错误． 11.(多选)(2019·皖西高中教育联盟期末)如图6所示，在p －T 图象中，一定质量的理想气体经历了从状态A 到状态B 再到状态C ，最后回到状态A 的过程，在该过程中，下列说法正确的是( )图6A ．从A 到B 过程中，气体对外做功B ．从B 到C 过程中，气体放出热量C ．从C 到A 过程中，气体分子密度减小D ．从A 到B 过程和从C 到A 过程，气体做功的绝对值相等E ．从A 到B 再到C 过程中，气体内能先增加后减少答案 ABE解析根据pV T＝C 可知，从A 到B 过程中，体积增大，因此气体对外做功，A 正确；从B 到C 过程中，直线通过原点，故体积不变，而温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知气体放出热量，B 正确；从C 到A 过程中，气体温度不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，气体体积减小，气体分子密度增大，C 错误；从A 到B 过程和从C 到A 过程，气体体积变化相等，但两个过程气体压强的平均值不同，因此两个过程气体做功绝对值不同，D 错误；由于从A 到B 再到C 过程，气体温度先升高后降低，因此气体内能先增加后减少，E 正确．二、非选择题12.(2019·黄冈市高二下期末)如图7所示，一定质量的理想气体从状态A 经绝热过程到达状态B ，再经等容过程到达状态C ，此过程的p －V 图象如图所示，图中虚线为等温线．在B →C 的过程中，气体吸收热量为12 J ．则：图7(1)试比较气体在A 和B 状态的内能E A 、E B 的大小；(2)气体从A →B 过程中气体对外界做的功．答案 (1)E A >E B (2)12 J解析 (1)A →B 过程绝热，Q ＝0，体积V 增大，对外做功，内能减小，E A ＞E B(2)A →B →C 过程中有：ΔU ＝W AB ＋W BC ＋Q AB ＋Q BCA 、C 温度相等，内能不变ΔU ＝0A 、B 绝热过程Q AB ＝0B 、C 等容变化不做功W BC ＝0在B →C 的过程中，气体吸收热量为12 J ，即Q BC ＝12 J故W AB ＝－12 J即从A →B 过程中气体对外做功12 J.13．如图8所示，导热材料制成的横截面积相等、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 ＝2.8×105 Pa 的理想气体，B 内充满压强p B ＝1.4×105 Pa 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8(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)．答案 (1)15 cm 2.1×105 Pa (2)放热，理由见解析解析 (1)设平衡后活塞向右移动的距离为x ，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．14.(2019·宜宾市诊断)如图9所示在绝热汽缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27 ℃，封闭气柱长为9 cm ，活塞横截面积S ＝50 cm 2.现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热22 J ，稳定后气体温度变为127 ℃.已知大气压强等于105 Pa ，活塞与汽缸间无摩擦，不计活塞重力．求：图9(1)加热后活塞到汽缸底部的距离；(2)此过程中气体内能改变了多少．答案 (1)12 cm (2)7 J解析 (1)取封闭的气体为研究对象，开始时气体的体积为L 1S温度为：T 1＝(273＋27) K ＝300 K末状态的体积为L 2S ，温度为：T 2＝(273＋127) K ＝400 K气体做等压变化，则L 1S T 1＝L 2S T 2解得：L 2＝12 cm(2)在该过程中，气体对外做功W ＝p 0S (L 2－L 1)由热力学第一定律有ΔU ＝Q －W解得ΔU ＝7 J.。