高中物理第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律随堂演练巩固提升课件新人教版选修3

解析：(1)根据查理定律：Tp11＝Tp22 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
2．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：选 A．缓慢放水过程中，胎内气体体积增大、温度不变，
由于不计分子势能，内能不变，故分子平均动能不变，选项 C、
D 错误；由体积增大可知气体对外界做正功，或克服外界压力
10.如图所示，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，cd 平行于纵坐标轴， ab 的延长线过原点．以下说法正确的是( )
A．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
解析：选 BCD．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 错误．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 正 确．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，故 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 正确．
做功，选项 B 错误．由 ΔU＝W＋Q 知 ΔU＝0，W<0，故 Q>0，
气பைடு நூலகம்从外界吸热，选项 A 正确．
3．一定质量的理想气体，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( )
5.如图所示，在竖直放置的圆柱容器内，用活塞密封一部分气体， 活塞质量为 m，容器的横截面积为 S，活塞与容器壁间无摩擦， 平衡时容器内的密闭气体的压强为 p，外界大气压恒为 p0.当气 体从外界吸收热量 Q、活塞升高 h 后再次平衡(可认为气体压强 恒为 p 不变)．则在此过程中密闭气体增加的内能等于( )
8.实验室内，某同学用导热性能良好的汽缸和活 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)，待活塞静止后，再用一个装 有与室温温度相同的水的小滴管贴近活塞，将滴 管内的水缓慢滴注在活塞上方，如图所示．在此过程中，若大 气压强与室内的温度均保持不变，则下列说法正确的是( ) A．单位时间内，缸内气体分子对活塞撞击的次数保持不变 B．汽缸内气体的内能不变 C．外界对缸内气体做的功等于缸内气体向外界释放的热量 D．外界对缸内气体做的功等于缸内气体增加的内能
4．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若将气 泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中， 对外界做了 0.6 J 的功，则此过程中的气泡________(填“吸收” 或“放出”)的热量是________J．气泡到达湖面后，温度上升的 过程中，又对外界做了 0.1 J 的功，同时吸收了 0.3 J 的热量， 则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.
[课时作业] 一、单项选择题 1．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，故 A、C 项错误．减少的机械能通过摩擦转化成了内 能，故 B 项错误，D 项正确．
A．pb>pc，Qab>Qac C．pb<pc，Qab>Qac
B．pb>pc，Qab<Qac D．pb<pc，Qab<Qac
解析：选 C．状态 b 和状态 c 相比，温度相同，b 状态气体体积 大，则 b 状态压强小，故 pb<pc.由状态 a 到 b 和 a 到 c，气体温 度的变化量相同，故内能增加量 ΔU 相同，而 a 到 c 过程气体不 做功，即 W＝0，而 a 到 b 过程体积膨胀，对外做功，W<0，所 以根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 可得，a 到 b 过程吸热更多， 故 Qab>Qac，C 项正确．
解析：选 AD．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．故 A、D 两项正确，B、C 两项 错误．
2.如图，容器 A、B 各有一个可以自由移 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 中流动，最后达到平衡．在这 个过程中( ) A．大气压对水不做功，水的内能减少 B．水克服大气压做功，水的内能减少 C．大气压对水不做功，水的内能不变 D．大气压对水不做功，水的内能增加
解析：气泡从湖底上升到湖面过程中，W＝－0.6 J，ΔU＝0，根 据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 得 Q＝0.6 J，即吸收热量 0.6 J．气 泡到达湖面后，温度上升的过程中 W＝－0.1 J，Q＝0.3 J，则 ΔU ＝W＋Q＝0.2 J，即气泡内气体内能增加 0.2 J.
答案：吸收 0.6 0.2
复习课件
高中物理第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律随堂演练巩 固提升课件新人教版选修3
2021/4/17
高中物理第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒 定律随堂演练巩固提升课件新人教版选修3
[随堂检测] 1．(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
4.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，然后经过过程 ab 到达状态 b 或经过过程 ac 到达状态 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( )
12. 一 定 质 量 的 理 想 气 体 经 历 如 图 A→B→C→D→A 所示循环过程，该 过程每个状态视为平衡态．已知 A 态 的温度为 27 ℃.求： (1)B 态的温度 TB. (2)一次循环过程气体与外界的热交换 Q 为多少？是吸热还是放 热？
解析：(1)由图象得 VA＝3 L，TA＝t＋273 K＝300 K， VB＝4 L. A 到 B 为等压变化，由盖－吕萨克定律得：VTAA＝VTBB， 代入数据解得：TB＝400 K，即 t＝127 ℃.
解析：选 BC．此过程是等温变化，即内能不变，根据热力学第 一定律可知外界对缸内气体做的功等于缸内气体向外界释放的 热量，故 B、C 正确、D 错误；此过程压强增大体积缩小，由 压强的微观含义可知 A 错误．
9.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( )
3．(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
解析：选 AC．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，温 度升高，选项 A、C 正确；根据理想气体状态方程pTV＝C 可判 断压强一定增大，选项 B、D 错误．
A．体积必然变大 B．有可能经过体积减小的过程 C．外界必然对气体做正功 D．气体必然从外界吸热
解析：选 ABD．连接 OA、OB，得到两条等容线，故有 VB>VA， 所以 A 正确；由于没有限制从状态 A 变化到状态 B 的过程，所 以可先减小气体的体积再增大气体的体积到 B 状态，故 B 正确； 因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C 错误；因为气体 对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一 定律知气体一定从外界吸热，D 正确.
A．Q C．Q－mgh－p0Sh
B．Q－mgh D．Q－mgh＋p0Sh
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动 对身体不好哦~
解析：选 C．气体前后两个状态用 1 和 2 表示，对应内能为 U1 和 U2，当气体从状态 1 变化到状态 2 时，能流图如图所示．从 能流图可以看出：ΔU＝Q－W＝Q－mgh－p0Sh.
6．现在的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：选 B．储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气 体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因 气体体积不变，故外界对气体不做功，只有 B 正确．
二、多项选择题 7.如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的 理想气体．当环境温度升高时，缸内气体( )
A．内能增加
B．对外做功
C．压强增大
D．分子间的引力和斥力都增大
解析：选 AB．当环境温度升高时，压强不变，缸内气体膨胀对
外做功，理想气体不考虑分子力，内能仅由物质的量和温度决
定，温度升高，气体的内能增加，正确选项为 A、B．
解析：选 D.打开阀门 K，使 A 中的水逐渐流向 B 中，最后水面 持平，A 中水面下降 hA，B 中水面上升 hB，相当于 A 中 SAhA 体积的水移到 B 中，且 SAhA＝SBhB，这部分水的重心降低，重 力对水做正功，重力势能减小了．大气压力做功情况是大气压 对 A 容器中的水做正功，对 B 容器中的水做负功．所以，大气 压力对水做的总功为 p0SAhA－p0SBhB，由于 SAhA＝SBhB ，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，重力势能转化为内能，故选项 D 正 确．
三、非选择题 11.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.试分析： (1)容器内的气体看做理想气体，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？
A．Q1－Q2＝W2－W1 C．W1＝W2
B．Q1＝Q2 D．Q1>Q2
解析：选 A．解答本题的切入点是，对一定质量的理想气体， 在某一状态下其内能是确定的．首先，对一定质量的理想气体， 经过一系列的状态变化后又回到原状态，表明整个过程中内能 的变化为零，即通过做功和热传递引起的内能变化相互抵消， 所以 A 选项正确．