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课时跟踪检测（四十二）热力学定律对点训练：热力学第一定律1．(2015·北京高考)下列说法正确的是( )A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C 根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外界做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q ＋W<0，内能减小，选项D错误。
2．重庆出租车常以天然气作为燃料。
加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( ) A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：选B 温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错。
3．(2018·常州质检)如图是某喷水壶示意图。
未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。
储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( )A．充气过程中，储气室内气体内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C．喷水过程中，储气室内气体放热D．喷水过程中，储气室内气体压强增大解析：选A 充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，选项A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，所以气体压强减小，选项C、D错误。
课时跟踪检测（四十二）热力学定律与能量守恒定律1．(多项选择)健身球是一个充满气体的大皮球。
现把健身球放在水平地面上，假设在人体压向健身球的进程中球内气体温度维持不变，那么( )A．气体分子的平均动能增大B．气体的密度增大C．气体的内能增大D．外界对气体做功解析：选BD在人压向健身球的进程中，外界对球做功，气体所占的体积减小，故气体的密度增大；气体温度不变，故气体分子的平均动能不变；由于外界对气体做功，但气体温度不变，故内能不变；由热力学第必然律可知，气体对外放热；故A、C错误，B、D正确。
2．(多项选择)(2016·全国卷Ⅲ)关于气体的内能，以下说法正确的选项是()A．质量和温度都相同的气体，内能必然相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被紧缩时，内能可能不变D．必然量的某种理想气体的内能只与温度有关E．必然量的某种理想气体在等压膨胀进程中，内能必然增加解析：选CDE气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A 错误。
内能与物体的运动速度无关，B错误。
气体被紧缩时，假设同时对别传热，依照热力学第必然律知内能可能不变，C正确。
必然量的某种理想气体的内能只与温度有关，D正确。
依照理想气体状态方程，必然量的某种理想气体在压强不变的情形下，体积变大，那么温度必然升高，内能必然增加，E正确。
3．(多项选择)(2018·全国卷Ⅱ)关于实际的气体，以下说法正确的选项是()A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括气体分子之间彼此作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体的体积转变时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能解析：选BDE气体分子的重力势能和气体整体运动的动能都属于机械能，不是气体的内能，故A、C错误；实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部份，故B、E正确；气体体积转变时，分子势能发生转变，气体温度也可能发生转变，那么分子势能与分子动能之和可能不变，故D正确。
课时跟踪检测（十） 热力学第一定律 能量守恒定律及其应用A 组—重基础·体现综合1．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：选D 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D 正确。
2．(2021·江苏苏州期中)分子间有相互作用的势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。
设分子a 固定不动，分子b 以某一初速度从无穷远处向a 运动，直到它们之间的距离最小。
在此过程中a 、b 之间的势能( )A ．先减少，后增加，最后小于零B ．先减少，后增加，最后大于零C ．先增加，后减少，最后小于零D ．先增加，后减少，最后大于零解析：选B 分子间距离大于r 0时，分子力为引力，因此两分子间距离减小时，分子力做正功使分子势能逐渐减少；分子间距离小于r 0时，分子力为斥力，因此两分子间距离减小时，分子力做负功使分子势能逐渐增加，故分子势能先减少，后增加。
根据功能关系知，距离最小时a 、b 之间的势能等于初动能，是大于零的，B 正确。
3．如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p 0。
现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q 后，体积由V 1增大为V 2。
则在此过程中( )A ．气体分子平均动能增大B ．气体分子平均动能不变C ．气体分子平均动能减小D ．气体内能变化了Q ＋p 0(V 2－V 1)解析：选A 气体等压膨胀，由pV T ＝C ，体积V 增大，故温度T 升高；温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大，故选项A 正确，B 、C 错误；根据热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋W ，而W ＝－p 0S ΔL ＝－ p 0ΔV ＝－p 0(V 2－V 1)，所以气体内能变化了ΔU ＝Q －p 0(V 2－V 1)，故选项D 错误。
权掇市安稳阳光实验学校【与名师对话】（新课标）2016高考物理一轮复习课时跟踪训练39 热力学定律与能量守恒（选修3-3）一、选择题1．(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：由于气体分子之间的作用力很小，气体分子可以，所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，选项A正确；根据温度是分子平均动能的标志，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，选项B正确；根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项C错误；气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，还可能减小，选项D错误；气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度一定升高，选项E正确．答案：ABE2．(多选)(2014·太原一中检测)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一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，不计温度变化，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增大D．封闭气体从外界吸收热量E．封闭气体的压强增为原来的2倍解析：因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，选项C错误；当气体体积减小时，外界对气体做功，选项A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，选项D错误，B正确；由玻意耳定律可知，选项E 正确．答案：BE3．(多选)下列过程中，可能发生的是( )A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发收缩进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开E．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来解析：根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，故选项C正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故选项A错误，E正确；气体膨胀具有方向性，故选项B错误；扩散现象也有方向性，选项D错误．答案：CE4．(多选)图为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L．设在所有过程中空气可看做理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D ．打开阀门后，密封气体从外界吸热E．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：由pVT＝常量知，充气后，当V、T不变时，单位体积内含有的分子个数增加，密封气体压强增加，选项A正确；充气后，由于温度不变，密封气体的分子平均动能不变，选项B错误；打开阀门后，密封气体对外界做正功，且内能不变，由热力学第一定律可知密封气体从外界吸热，选项C、D正确；当桶内气体压强变为1 atm时，气体体积为0.1 L＋0.5 L＝0.6 L．小于容积2 L，所以需要再充气才能把水喷光，选项E错误．答案：ACD5．(多选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( )A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：一定质量的理想气体，pVT＝常量，p、V不变，则T不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变，选项A正确；理想气体内能不变，则温度T不变，由pVT＝常量知，p及V可以变化，故状态可以变化，选项B错误；等压变化过程，温度升高、体积增大，故选项C错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，温度升高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，选项D正确；温度升高，分子平均动能增大，理想气体分子势能为零，故内能一定增大，选项E正确．答案：ADE6．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确解析：机械能可以全部转化为内能，而内能全部转化为机械能是有条件的，选项C正确．答案：C二、非选择题7．(1)(多选)下列说法中正确的是( )A．扩散运动就是布朗运动B．根据热力学第二定律可知热机效率不可能百分之百C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢D．由于液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，液体表面存在张力E．一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，但可能与外界发生热交换(2)①密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大，从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________增大了．该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图甲所示，则T1________(选填“大于”或“小于”)T2.②如图乙所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105Pa，吸收的热量Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量．解析：(1)扩散运动是分子热运动的直接结果，布朗运动是悬浮于液体中的小颗粒受到液体分子的撞击而形成的，它反映了液体分子的无规则运动，故A 错；热力学第二定律的表述之一是热能不能自发地全部转化成机械能，故B对；当空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，所以C 正确；液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间作用力表现为引力，故D 错；一定质量的理想气体在等温变化时，由于内能只取决于温度，所以内能不改变，根据热力学第一定律形W ＋Q ＝ΔU 可知，如果外界对物体做功与其向外放热相等，则其内能仍然不变，所以，可能与外界发生热交换，故E 正确．(2)①温度升高时，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子的速率较大的分子占总分子数比例较大，所以T 1<T 2.②等压变化V A T A ＝V BT B，对外做的功W ＝p (V B －V A )根据热力学第一定律ΔU ＝Q －W ，解得ΔU ＝5.0×102J.答案：(1)BCE (2)①平均动能 小于 ②5.0×102J8．(1)下列说法中正确的是________．A ．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度B ．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙C ．分子间的距离r 存在某一值r 0，当r 大于r 0时，分子间斥力大于引力；当r 小于r 0时分子间斥力小于引力D ．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势(2)如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，状态A 与状态B 的体积关系为V A ________V B (选填“大于”“小于”或“等于”)；若从A状态到C 状态的过程中气体对外做了100 J 的功，则此过程中________．(选填“吸热”或“放热”)解析：(1)随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但是不能最终达到绝对零度，选项A 错误；用手捏面包，面包体积会缩小，只说明面包颗粒之间有间隙，选项B 错误；分子间的距离r 存在某一值r 0，当r 大于r 0时，分子间斥力小于引力；当r 小于r 0时分子间斥力大于引力，选项C 错误；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，选项D 正确．(2)由p －T 图象上一点与坐标原点连线的斜率表示体积的倒数可知，状态A 与状态B 的体积关系为V A 小于V B .从A 状态到C 状态气体对外做功，而内能不变，由热力学第一定律知气体吸热．答案：(1)D (2)小于 吸热9.一定质量的理想气体．经过如图所示的状态变化．设状态A 的温度为400K ．求：(1)状态C 的温度T C 为多少？(2)如果由A 经B 到C 的状态变化的整个过程中，气体对外做了400 J 的功，气体的内能增加了20 J ，则这个过程气体是吸收热量还是放出热量？其数值为多少？解析：(1)由理想气体状态方程，p A V A T A ＝p C V CT C解得状态C 的温度T C ＝320 K.(2)由热力学第一定律，ΔU ＝Q ＋W ，解得Q ＝420 J ，气体吸收热量．答案：(1)320 K (2)吸收 420 J10．(1)下列说法中正确的是( )A ．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大B ．当分子间距离从r 0(此时分子间引力与斥力平衡)增大到r 1时，分子力先减小后增大，分子势能也先减小后增大C ．热量一定从内能大的物体向内能小的物体传递D ．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体(2)某同学做了如图所示的探究性实验，U 形管左口管套有一小气球，管内装有水银，当在右管内再注入一些水银时，气球将鼓得更大．假设封闭气体与外界绝热，则在注入水银时，封闭气体的体积________，压强________，温度________，内能________．(填“增大”、“减小”、“升高”、“降低”或“不变”)(3)一同学在游泳池中游泳时进行了一项科学探究，他将一粗细均匀、一端封闭的长为12 cm 的玻璃饮料瓶握住，开口向下潜入水中，当潜入到水下某深度时看到水进入玻璃管口大约2 cm.他据此就粗略估计出了潜入水中的深度，请通过计算得出潜水的深度．(取水面上大气压强为p 0＝1.0×105Pa ，g ＝10 m/s 2)解析：(1)物体的内能与温度和体积有关，与物体的速度无关，A 错．当分子间距离从r 0(此时分子间引力与斥力平衡)增大到r 1时，分子力先增大后减小，分子势能一直减小，B 错．内能大的物体温度不一定高，热量应从温度高的物体向温度低的物体传递，C 错．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，D 对．(2)注入水银，封闭气体的压强变大，水银对气体做功，气体体积减小，由于封闭气体与外界绝热，所以温度升高，内能增大．(3)设潜入水下的深度为h ，玻璃管的横截面积为S .气体的初末状态参量分别为初状态p 1＝p 0 V 1＝12S末状态p 2＝p 0＋pgh V 2＝10S由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2得p 0p 0＋ρgh ＝10S12S解得h ＝2 m.答案：(1)D (2)减小 增大 升高 增大 (3)2 m。
2023年高考物理热点复习：热力学定律与能量守恒定律
【2023高考课标解读】
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．
【2023高考热点解读】
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 QΔU
＋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
二、热力学第二定律的理解
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(选填“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。
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。
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课时作业[双基过关练]1．(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是()A．气体的内能减少B．气体的内能不变C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了E．气体分子的平均动能减小解析：本题主要考查热学基础知识，意在考查考生的理解能力和分析能力．气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q ＝0，对外做功，热力学第一定律的表达式为W＝ΔE，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确．答案：ACE2．(多选)下列说法中正确的是()A．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，而制冷机却可以使温度降到热力学零度B．雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的C．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气压强的比值E．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显解析：本题考查分子动理论和热力学定律，意在考查考生对分子动理论和热力学定律有关知识的理解和辨析能力．热力学零度只能接近而不能达到，A错误；雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的，B正确；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，温度每升高1 K，内能增加，但既可能是吸收热量，也可能是对气体做功使气体的内能增加，C正确；空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气的压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，故D错误；微粒越大，某一瞬间撞击它的分子数越多，受力越容易平衡，布朗运动越不显著，E正确．答案：BCE3．(多选)下列有关热现象的叙述中正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，它说明了液体分子在永不停息地做无规则运动B．物体的温度越高，分子运动速率越大C．不违背能量守恒定律的实验构想也不一定能够实现D．晶体和非晶体在适当条件下是可以相互转化的E．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，若空气向外界放出1.5×105 J的热量，则空气内能增加5×104 J解析：本题主要考查分子动理论、热力学定律等，意在考查考生对相关概念、规律的理解能力．布朗运动是液体中固体颗粒的运动，不是液体分子的运动，A错误；物体的温度越高，分子运动的平均速率越大，B错误；热力学第二定律表明第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但仍不能实现，选项C正确；晶体和非晶体在适当条件下是可以相互转化的，D正确；根据热力学第一定律可知选项E正确．答案：CDE4．(多选)如图所示，汽缸和活塞均绝热，汽缸内部有一个导热性能良好的固定隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡状态．气体的分子势能不计，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变．下列判断正确的是()A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A的分子的平均动能增大D．气体A和气体B中每个分子的动能都增大E．气体B中的分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数减少解析：气体A做等容变化，故W＝0，根据ΔU＝W＋Q可知，气体A吸收热量，则其内能增加，温度升高，气体A的分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误；气体B 的压强不变，但是温度升高，体积增大，所以气体B中的分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数减少，选项E正确．答案：ACE5．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，中水银面高出，使C中水银面仍在时的体积．到状态B再到状态C两状态体积相等，则有山西长治二中等五校联考)如图所示，一绝热汽缸倒立缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体；活塞与物块的总重量G＝活塞静止时，缸内气体温度t1＝合开关20 s后，活塞缓慢下降高度h＝0.1 m，求：(1)20 s内气体内能的变化量；(2)20 s末缸内气体的温度．解析：(1)设缸内气体初态压强为p1，对活塞由受力平衡有p0S＝G＋p1S，在电热丝对气体加热20 s的过程中，外界对气体做的功为W＝－p1Sh，电热丝产生的热量为Q＝I2Rt，其中I＝ER＋r，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，解得ΔU＝873 J，即气体的内能增加了873 J.(2)气体做等压膨胀，由盖·吕萨克定律有V1T1＝V1＋ShT2，代入数据解得T2＝330 K，即缸内气体的温度为t2＝(330－273) ℃＝57 ℃.答案：(1)增加873 J(2)57 ℃9．如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L＝21 cm的气柱，气体的温度为t1＝7 ℃，外界大气压取p0＝1.0×105 Pa(相当于75 cm高的汞柱的压强)．(1)若在活塞上放一个质量为m＝0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(g＝10 m/s2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t2＝77 ℃，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J，则气体的内能增加多少？解析：(1)被封闭气体的初状态为p1＝p0＝1.0×105 PaV1＝LS＝42 cm3，T1＝280 K末状态压强p2＝p0＋mgS＝1.05×105 PaV2＝L2S，T2＝T1＝280 K。
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。
高中物理能量守恒定律测试题及答案
一、选择题：
1.物体在受到外力作用时，能量守恒定律是指：
A.动能守恒
B.动量守恒
C.势能守恒
D.动能和势能守恒
答案：D.动能和势能守恒
2.物体在受到外力作用时，能量守恒定律表明：
A.物体的动能可以发生变化
B.物体的势能可以发生变化
C.物体的动能和势能总和不变
D.物体的动能和势能总和可以发生变化
答案：C.物体的动能和势能总和不变
二、填空题：
1.物体在受到外力作用时，能量守恒定律表明，物体的动能和势能总和是__________。
答案：不变。
能量守恒定律热力学第一定律
能量守恒定律是热力学中的基本定律之一，也称为热力学第一定律。
它表明，在任何系统中，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能在不同形式之间转化。
换句话说，系统中的能量总量保持不变，即能量守恒。
这个定律适用于所有物理系统，包括热力学系统。
在热力学系统中，能量可以以多种形式存在，如热能、动能、势能、化学能等。
热力学第一定律表明，系统中的能量总量等于输入和输出的能量之和，即能量守恒。
因此，热力学第一定律可以用来描述热能的转移和转化。
例如，在一个封闭的容器中，当热源向其中输入热量时，其内部的能量总量增加，而当它向外界释放热量时，其内部的能量总量减少。
这个过程中，能量的总量始终保持不变。
总之，能量守恒定律是热力学中最基本的定律之一，它揭示了能量在物理系统中的本质和特性，具有重要的理论和实际意义。
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课时跟踪检测（四十二）热力学定律与能量守恒定律1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程()A．气体从外界吸收热量2.0×105JB．气体向外界放出热量2.0×105JC．气体从外界吸收热量6.0×104JD．气体向外界放出热量6.0×104J解析：选B由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J ＝－2.0×105J，即气体向外界放出热量2.0×105J，B正确。
2.(2017·全国卷Ⅱ改编)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法错误的是() A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功解析：选C抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，B项正确。
3.(2020·山东等级考模拟卷)如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。
已知a部分气体为1mol氧气，b部分气体为2mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。
解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为V a、V b，温度分别为T a、T b。
下列说法正确的是()A．V a＞V b，T a＞T b B．V a＞V b，T a＜T bC．V a＜V b，T a＜T b D．V a＜V b，T a＞T b解析：选D a、b两部分的体积相等，温度相等，a部分气体为1mol氧气，b部分气体为2mol氧气，所以b部分气体分子更加稠密，压强更大。
解除锁定后，活塞向a方向移动，所以V a＜V b。
根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，由于活塞绝热，Q＝0，对于a部分气体，外界对其做功，内能增加，温度升高。
对于b部分的气体，对外做功，内能减少，温度降低，所以T a＞T b，故D项正确，A、B、C项错误。
4．根据热力学定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．效率为100%的热机是可能制成的C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段解析：选C第二类永动机不可能制成，是因它违背了热力学第二定律，故A错误；效率为100%的热机是不可能制成的，故B错误；电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，故C正确；从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的，故D错误。
5．(2020·福建省龙岩市模拟)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是() A．对气体做功可以改变其内能B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同C．热量不可能从低温物体传到高温物体D．一定量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定减少解析：选A做功和热传递都能改变内能，所以对气体做功可以改变其内能，故A正确；质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故B错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，故C错误；由盖—吕萨克定律可知，一定量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高，气体内能增加，故D错误。
6．(2019·东北三省四市二模)下列说法错误的是()A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理解析：选A热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行的，故A 错误。
第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律，故B 正确。
理想气体内分子之间的相互作用忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C 正确。
用温度计测量温度是根据热平衡的原理，故D 正确。
7.(2019·绵阳检测)如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A 和B ，活塞处于静止平衡状态。
现通过电热丝对气体A 加热一段时间，后来活塞达到新的平衡。
不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。
下列判断正确的是()A ．气体A 吸热，内能减少B ．气体B 吸热，对外做功，内能不变C ．气体A 分子的平均动能增大D ．气体A 和气体B 内每个分子的动能都增大解析：选C 由题意可知气体A 发生等容变化，则W ＝0，根据ΔU ＝W ＋Q 可知气体A 吸收热量，内能增加，温度升高，气体A 分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都增大，选项C 正确，A 、D 错误；因为中间是导热隔板，所以气体B 吸收热量，温度升高，内能增加，又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B 错误。
8.一定质量的理想气体，从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p V 图像如图所示。
已知气体处于状态A 时的温度为300K ，则下列判断正确的是()A ．气体处于状态B 时的温度是900KB ．气体处于状态C 时的温度是600KC ．从状态A 变化到状态C 过程气体内能一直增大D ．从状态A 变化到状态B 过程气体放热解析：选A 由题意知：T A ＝300K ，A →B 过程为等压变化，则有V A T A ＝V B T B，代入数据解得：T B ＝900K ，选项A 正确；B →C 过程是等容变化，则有p B T B ＝p C T C，代入数据解得：T C ＝300K ，选项B 错误；从状态A 变化到状态C 过程，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，选项C 错误；由A →B 气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，气体吸热，选项D 错误。
9.一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 图像如图所示。
下列判断正确的是()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 分子的平均动能最大解析：选A 过程ab ，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，A 正确；过程bc ，理想气体等温变化，压强减小，而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，B 错误；过程ca ，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，C 错误；根据上述三过程可知：在a 、b 、c 三个状态中，状态a 的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，D 错误。
10.我国“蛟龙”号载人潜水器下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。
在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m 深处的海水温度为280K 。
某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。
如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T 0＝300K ，压强p 0＝1atm ，封闭气体的体积V 0＝3m 3，如果将该汽缸下潜至990m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。
(1)下潜过程中封闭气体________(选填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(选填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功。
(2)求990m 深处封闭气体的体积(1atm 相当于10m 深的海水产生的压强)。
解析：(1)下潜过程中温度降低，则ΔU <0，气体体积减小，则W >0，由ΔU ＝Q ＋W 知，Q <0，放热，且|Q |>W 。
(2)当汽缸下潜至990m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p ＝100atm根据理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝pV T代入数据得V ＝2.8×10－2m 3。
答案：(1)放热大于(2)2.8×10－2m 311.(2020·山东省威海质检)一定质量的理想气体经历了如图所示的A →B →C →D →A 循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。
A 状态的压强为1×105Pa ，求：(1)B 状态的温度；(2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量。
解析：(1)理想气体从A 状态到B 状态的过程中，压强保持不变，根据盖—吕萨克定律有V A T A ＝V B T B代入数据解得T B ＝V B V AT A ＝600K 。
(2)理想气体从A 状态到B 状态的过程中，外界对气体做功W 1＝－p A (V B －V A )解得W 1＝－100J气体从B 状态到C 状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有p B T B ＝p C T C解得p C ＝2.5×105Pa从C 状态到D 状态的过程中，压强保持不变，外界对气体做功W 2＝p C (V C －V D )＝p C (V B －V A )解得W 2＝250J一次循环过程中外界对气体所做的总功W ＝W 1＋W 2＝150J理想气体从A 状态完成一次循环，回到A 状态，始末温度不变，所以内能不变。
根据热力学第一定律有ΔU ＝W ＋Q解得Q ＝－150J故完成一次循环，气体向外界放热150J 。
答案：(1)600K (2)放热150J12.(2019·河北省邯郸模拟)如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热汽缸，上端开口，有一质量m ＝10kg 、横截面积S ＝10cm 2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，在汽缸内距缸底h ＝0.2m 处有体积可忽略的卡环a 、b ，使活塞只能向上滑动。
开始时活塞搁在a 、b 上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T 0＝200K 。
