高中物理--热力学第一定律能量守恒定律练习
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。
热力学定律与能量守恒过关练习题(附答案)
热力学定律与能量守恒过关练习题（附答案）1．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是()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.做功和热传递可以改变物体的内能，当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能不变，比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变化．2．一木箱静止于水平面上，现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，木箱受到的摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统的内能U 和转化为木箱的动能Ek，分别是()A．U＝200J，Ek＝600JB．U＝600J，Ek＝200JC．U＝600J，Ek＝800JD．U＝800J，Ek＝200J解析：选 B.由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为物体的内能即：U＝60×10J＝600J．由能量守恒定律可得：Ek＝W总－U＝80×10J－600J＝200J，故B正确．3．(2011年高考重庆理综卷)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4－1－5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()图4－1－5A．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：选A.气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．4.如图4－1－6所示，一导热汽缸放在水平面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮组与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为h，开始活塞在汽缸中央，初始温度为t摄氏度，活塞面积为S，大气压强为p0.物体重力为G，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞上升Δx，封闭气体吸收了Q的热量．(汽缸始终未离开地面)求：图4－1－6(1)环境温度升高了多少度？(2)气体的内能如何变化？变化了多少？解析：(1)活塞缓慢移动，任意状态都处于平衡状态，故气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可知：VT＝ΔVΔT得ΔT＝2Δxh(273＋t)(2)设汽缸内压强为p，由平衡条件得：pS＝p0S－G封闭气体对外做功W＝pSΔx＝(p0S－G)Δx由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx.答案：见解析一、选择题1．关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是()A．物体的温度改变时，其内能必定改变B．物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变C．物体对外做功，其内能必定改变．物体向外传出一定热量其内能必定改变D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变解析：选B.温度变化物体的分子动能变化，但内能可能不变，A错；改变内能有两种方式：做功和热传递，由热力学第一定律可知B正确，C、D错．2．下列关于做功和热传递的说法中正确的是()A．做功和热传递的实质是相同的B．做功和热传递在改变物体内能上是等效的C．做功和热传递是对同一过程中的两种说法D．做功和热传递是不可能同时发生的解析：选 B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同，做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量，热传递是内能的转移，且做功和热传递可以同时进行，故B选项正确．3．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它()A．不符合热力学第一定律B．做功产生的热量太少C．由于有摩擦、热损失等因素的存在D．找不到合适的材料和合理的设计方案解析：选A.第一类永动机是指不消耗能量而且还能对外做功，故违背了能量的转化与守恒．4．(2010年高考重庆卷)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.本题考查了热力学定律．由于车胎内温度保持不变，故分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体吸热．A选项正确．5．一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，则下列个式中正确的是()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：选B.由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105J.故选B.6.(2010年高考广东理综卷)图4－1－7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()图4－1－7A．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200J解析：选A.对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU为正表示内能增加了600J，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．7．(2011年高考新课标全国卷)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1K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，气体的内能一定增大解析：选ADE.A选项，p、V不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确．B选项，内能不变，温度不变，p、V可能变，选项B错误．C 选项，气体温度升高，压强不一定增大，故选项C错误．D选项，气体温度每升高1K吸收的热量与气体对外做功多少有关，即与经历的过程有关，故选项D正确．E选项，温度升高，理想气体的内能一定增大，故选项E正确．二、非选择题8．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＝14πd2•vt•ρ，风的动能Ek＝12mv2＝18πd2v3tρ.根据题意：18πd3v2tρ×50%×80%＝mgh.则mt＝πd2ρv320gh.答案：πd2ρv320gh9．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，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？做多少功？解析：(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160J．即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′∴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80J10．(2011年陕西高二质检)山峡水利工程的坝高h0＝185m，正常水位为h＝175m，水库容积V＝3.93×1010m3，装机容量(发电机的总功率)P ＝1.768×107kW，发电量W＝8.4×1010kW•h.假设发电机效率为η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q，并写出每个物理量应选用的单位．(不进行具体计算，用字母表示)解析：设在时间Δt内，有ΔV的水通过水利枢纽，则：Q＝ΔVΔt，ΔV ＝QΔt减少的重力势能ΔEp＝mgh＝ΔVρgh＝QΔtρgh发电机的功率：P＝ΔEpηΔt＝QΔtρghηΔt＝Qρghη流量为Q＝Pρghη.(其中各物理量均取国际制单位)答案：见解析。
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。
热力学第一定律 能量守恒定律(原创)
总结1
通过前边的学习我们知道： 1.做功改变物体内能的过程是内能和其他形
式的能的转化过程， 2.热传递改变物体内能的过程是内能从一个
物体转移到另一个物体的过程。
［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.
总结2
热力学第一定律（Δu=W+Q）表示：
做功和热传递提供给一个物体多少 能量，物体的能量就增加多少（Δu）， 能量在转化或转移中守恒.
第一类永动不可能制成的原因 ：
根据能量守恒定律，任何一部机 器，只能使能量从一种形式转化为 另一种形式，而不能无中生有地制 造能量，因此第一类永动机是不可 能制成的.
问：②①如是果气气体体对吸外收界的做热了量功仍，为还2.是6×外1界05对J不气 体 变做 ，了但功是？内做 能了 只多 增少 加焦 了耳1.的6×功1？05J，这一过 程做功情况怎样？
解：①②根同据理Δ可U得=：WW+＇Q=Δ得U ＇－ Q ＇= 1.6 ×105J － W2.6=×Δ1U05－J= Q－=1.40.×2 ×10150J5J W－为2.负6×值1，05J说= 明1.6气×体10对5J外 W界为做正功值（，气外体界体对积气变体大做）功，，做做了了1.01×.6×1015J05的J 的功功。。
热力学第一定律
［问］如果物体在跟外界同时发生做功和热 传递的过程中，内能的变化与热量Ｑ及做的 功Ｗ之间又有什么关系呢？
△U=W+Q
定律中各量的正、负号及含义物理量 符号 意义 符号 意义
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
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。
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。
新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律(知识点详解及配套习题)
第三章热力学定律1．功、热和内能的改变................................................................................................ - 1 -2. 热力学第一定律....................................................................................................... - 10 -3. 能量守恒定律........................................................................................................... - 10 -4. 热力学第二定律....................................................................................................... - 18 -章末复习提高................................................................................................................ - 28 -1．功、热和内能的改变一、功和内能1．焦耳的实验(1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
(2)代表性实验①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；②通过电流的热效应给水加热。
(3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。
2．功和内能(1)内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。
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。
热力学第一定律1
A.W=8× =1.2× A.W=8×104J， ΔU =1.2×105J ，
B.W=8× =－1.2× Q=－ B.W=8×104J， ΔU =－1.2×105J ，Q=－ 2×105J C.W=－ =1.2× C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ， Q=2× Q=2×104J
D.W=－ =－1.2× Q=－ D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－ 4×104J
滚球永动机 17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔 基斯的犯人，他做了一台可以转动的“永动机”
软臂永动机 19世纪有人设计了一种特殊机构
阿基米得螺旋永动机 1681年，英国有一位著名的医生 弗拉德提出一个建议，利用阿基米得螺旋
磁力永动机 大约在1570年，意大利有一位教 授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实 现永动机。
热力学第一定律 能量守恒定律
1.如果一个物体既有外界对它做功，也有热 如果一个物体既有外界对它做功， 如果一个物体既有外界对它做功 量的传递，那么怎么衡量它内能改变呢？ 量的传递，那么怎么衡量它内能改变呢？
2.一个小球自由下落，最后停止在地面上， 一个小球自由下落，最后停止在地面上， 一个小球自由下落 如果以地面为参考面， 如果以地面为参考面，是不是说明机械能消 失了呢？ 失了呢？ 3.今天吃什么呢？哎！如果人不用吃饭就好 今天吃什么呢？ 今天吃什么呢 该省多少时间啊！ 了，该省多少时间啊！
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。
(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。
热力学第一定律练习题内能和功
热力学第一定律练习题内能和功热力学第一定律练习题 - 内能和功热力学是研究热、能量和它们之间相互转换关系的一门科学。
热力学第一定律是热力学基本定律之一，它描述了能量守恒的原理。
在热力学第一定律中，内能和功是两个非常重要的概念。
本文将通过讨论热力学练习题，进一步深入探讨内能和功的概念及其关系。
问题一：一个物体从温度为 $T_1$ 的热源吸收了 $Q$ 的热量，然后对外做功 $W$，最后达到了温度 $T_2$。
请计算物体的内能变化量$ΔU$。
解答：根据热力学第一定律，能量守恒，系统的内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，物体从热源吸收了 $Q$ 的热量，对外做了 $W$ 的功，所以内能变化量为$ΔU = Q - W$。
问题二：一个气体在等体过程中吸收了 $Q$ 的热量，温度从$T_1$ 升高到 $T_2$。
请计算气体对外界做的功 $W$。
解答：在等体过程中，体积保持不变，因此对外界的功为零，即$W = 0$。
根据热力学第一定律，内能变化量等于吸收的热量，即$ΔU = Q$。
所以，在该等体过程中，气体对外界做的功为零。
问题三：一个气缸内的活塞受到外力 $F$ 的作用，从初始位置$x_1$ 移动到了最终位置 $x_2$。
请计算气缸内气体对外界所做的功$W$。
解答：气缸内气体对外界所做的功可以通过外力和活塞位移之积来计算，即 $W = F(x_2 - x_1)$。
这里的外力 $F$ 是活塞受到的外界作用力，$x_2 - x_1$ 是活塞的位移。
问题四：一个装满了气体的容器，容器的体积从 $V_1$ 缩小到$V_2$，同时向容器供给 $Q$ 的热量。
请计算气体对外界所做的功$W$。
解答：在容器体积缩小的过程中，气体对外界做了功，也就是负的功。
根据热力学第一定律，内能变化量等于热量与功之和，即$ΔU = Q - W$。
在本题中，气体吸收了 $Q$ 的热量，所以$ΔU = Q - W$。
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．。
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高中物理--热力学第一定律能量守恒定律练习夯基达标1.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的和解析：水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r，体积要扩大约1000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:D2.对于一定质量的气体加热，气体吸收了500 J的热量，它受热膨胀的过程中对外做功300 J，气体的内能将怎样改变（）A.增加800 JB.减少800 JC.增加200 JD.减少200 J解析：由公式ΔU=W+Q可得出ΔU=-300 J+500 J=200 J.答案:C3.(江苏南京模拟)在温度均匀的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中（）A.气泡内的气体对外界放出热量B.气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变C.气泡内的气体对外界做功，其内能减少D.气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变解析：气泡向上浮起的过程中体积膨胀，对外做功，由于温度不变，内能不变，一定从水中吸热.答案:D4.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始状态，用W1表示外界对气体做功，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：气体状态回到原来的状态，则气体的内能不变，即ΔU=0，由热力学第一定律可得ΔU=W+Q，所以ΔU=0，W=-Q，依题意可得Q1-Q2=W1-W2，其他关系无法确定.气体状态变化时，气体做功的情况非常复杂，例如气体膨胀后再压缩到原体积，做功的代数和不一定为零.答案:A5.运动员跳伞后，在某一段时间内以8 m/s2的加速度下降，在该过程中（）A.重力势能只转化为动能B.机械能转化为内能C.机械能守恒D.系统的总能量守恒解析：物体加速度为8 m/s2,说明物体除受重力以外还受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，但总能量守恒.答案:BD6.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何变化（）A.降低B.升高C.不变D.无法确定解析：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷，把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，不会引起总能量的变化.但系统消耗电能增加了系统的总能量，冰箱正常工作，根据能的转化与守恒定律知，增加的系统能量转化为内能使房间的温度升高，故选B.答案:B7.单摆在摆动过程中，其摆动幅度越来越小，这说明（）A.能量正在逐渐消失B.动能正在向势能转化C.机械能是守恒的D.总能量守恒，正在减少的机械能转化为内能解析：单摆摆动过程中，克服空气阻力做功，机械能减少，内能增大，但总能量守恒.答案:D8.一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）物体的内能增加还是减少？变化量是多少？（2）分子的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）气体从外界吸收热量Q=4.2×105 J,气体对外界做功W=-6×105 J ，由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-6×105 J+4.2×105 J=-1.8×105 J,ΔU 为负，说明气体的内能减少，减少了1.8×105 J.（2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀了，分子间的距离增大了，分子做负功，气体分子势能增加了.（3）因为气体的内能减少了，同时气体分子势能增加了，说明气体分子的平均动能一定减少了.答案:（1）减少 1.8×105 J (2)增加 （3）减少9.已知暖水瓶中盛有0.5 kg 、25℃的水，一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水.假设每摇晃一次水的落差为15 cm ，每分钟摇晃30次，不计所有热量损失，那么，他大约需要多长时间才可以把水“摇开”？［c 水=4.2×103J/(kg·℃）,g=10 m/s 2］解析：此问题中能量转化的方向是：上摇时学生消耗自身的能量通过对水做功转化为水的重力势能，下落时水的重力势能转化为动能再转化为水的内能.由于不计一切热量损失，根据水的重力势能减少量等于水的内能的增加量可求解. 设“摇开”水需时t 分钟，水升温ΔT，由ΔE p 减=ΔE 内增=Q 水吸 得30mg·Δht=cmΔT15.010*******.4303⨯⨯⨯⨯=∆∆=h g T c t min=7.0×103 min 即他要“摇开”水大约需要7.0×103分钟，相当于5天的时间. 答案:5天10.用钻头在铁块上钻孔时，注入20℃的水5 kg ，10 min 后水的温度上升到100℃，并有1 kg 的水变成水蒸气，如果钻头的功率为10 kW ，则在钻头做功的过程中，有百分之几的功用来改变水和水蒸气的内能？［已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),100℃的水的汽化热L=2.3×106 J/kg ］解析：根据功率的定义，钻头做的功为W 总=Pt=104×600 J=6×106 J,水和水蒸气吸热，使其内能增加为ΔU=cmΔt+Lm=〔4.2×103×5×(100-20）+1×2.3×106〕 J=4×106 J.因此，用来改变水和水蒸气的内能的功占钻头做功的百分数为%.6710610466=⨯⨯=∆=总W U η 答案:67% 走近高考11.(江苏高考，9)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（P 0、V 0、T 0）.若分别经历如下两种变化过程： ①从（P 0、V 0、T 0）变为（P 1、V 1、T 1）的过程中，温度保持不变（T 1=T 0）； ②从（P 0、V 0、T 0）变为（P 2、V 2、V 2）的过程中，既不吸热，也不放热. 在上述两种变化过程中，如果V 1=V 2＞V 0,则（ ） A.P 1＞P 2,T 1＞T 2 B.P 1＞P 2,T 1＜T 2 C.P 1＜P 2,T 1＜T 2 D.P 1＜P 2,T 1＞T 2解析：从（P 0、V 0、T 0）变到（P 2、V 2、T 2），V 2＞V 0，表明对外做功，ΔU=Q+W，Q=0，ΔU＜0，则T 2＜T 0=T 1;P 0V 0/T 0=P 1V 1/T 1=P 2V 2/T 2,T 1=T 0,V 1=V 2＞V 0，所以P 2＜P 1＜P 0,选A. 答案:A12.(广西高考，4)下列说法正确的是（ ） 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解析：本题考查热力学第一定律.由W+Q=ΔU 可知ΔU 由W 、Q 共同决定.选项A 、C 错误，选项D 正确；机械能可以通过克服摩擦做功全部转化为内能，选项B 错误. 答案:D13.(天津高考，4)如图10-3-1，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（ ）图10-3-1A.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小解析：金属筒在下降过程中，水对筒的压强增大，因此气体的压强增大，气体体积减小，外界对气体做功；又水温恒定，气体内能不变，而外界对气体做了功，则气体应向外界放热，选项C正确.此题考查物体的内能和热力学第一定律.答案:C14.“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海.此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式散失（不考虑坠落过程中发生化学反应所需的能量）. （1）试用以下各物理量的符号表示散失能量E′的公式；（2）根据下列数据，算出E′的数值.（结果保留两位有效数字）坠落开始时，=1.17×105 kg；空间站的质量m轨道距地面的高度为h=146 km;地球半径R=6.4×106 m；坠落空间范围内重力加速度取g=10 m/s2;入海残片的质量为m=1.2×104 kg;入海残片的温度升高Δt=3 000 K；入海残片的入海速度为声速v=340 m/s;空间站材料每千克升温1 K平均所需能量C=1.0×103 J；每销毁1 kg材料平均所需能量μ=1.0×107 J解析：本题以社会关注的“和平号”空间站坠落事件为背景，考查综合应用牛顿运动定律、能量守恒定律解决实际问题的能力.通过建模计算空间站初态机械能总量，分析坠落过程中的能量转化并应用能量守恒观点列出方程是解答本题的关键.应用能量守恒定律解决物理问题时，应弄清物理过程和状态，分析参与转化的能量有哪几种，哪些增加，哪些减少，然后由守恒观点列出方程.（1）根据题给条件，从近圆轨道到地面的空间范围内重力加速度g=10 m/s2,若以地面为重力势能零点，坠落过程开始时空间站在近圆轨道的重力势能为E p =m 0gh ①以v 表示空间站在近圆轨道上的速度，由牛顿定律可得gm rv m 020=② 其中，r为轨道半径，则r=R+h③由②③式可得空间站在近圆轨道上的动能为)(210h R g m E k +=④由①④式得，近圆轨道上空间站的机械能为 E=E p +E k =)2321(0h R g m +⑤在坠落过程中，用于销毁部分所需的能量为 Q 汽=（m 0-m)μ⑥用于残片升温所需的能量 Q 残=cmΔt⑦残片动能为 E 残=221mv ⑧以E′表示其他方式散失的能量，由能量守恒得 E=Q 残+Q汽+E残+E′⑨ 由此得E′=m 0g 〔h R 232+〕-（m 0-m)μ-221mv -cmΔt⑩(2)将数据代入⑩，得E′=2.9×1012 J. 答案:(1)E′=)232(0h R gR m -(m 0-m)μ-221mv -cmΔt (2)2.9×1012J。