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

课时3 热力学第一定律 能量守恒定律

[对点训练]

知识点一·热力学第一定律

1．(多选)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知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

答案 BD

解析 b内为真空，a中气体进入b中是为自由扩散过程，对外界不做功，而容器是绝热的，所以气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知气体内能不变，故A错误，B正确。气体内能不变，稀薄气体分子势能不计，则其分子动能不变，气体温度不变；根据pVT＝C知，气体体积增大，压强减小，故C错误，D正确。

2．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )

A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正

B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负

C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正

D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负

答案 C

解析 外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负，故C正确。

3．(多选)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，活塞处于静止状态，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．气体压强减小，内能可能不变

D．气体从外界吸热，内能一定增加

答案 AC

解析 由于汽缸导热，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，压强减小，可能与外界进行热交换吸热使内能不变，故A、C正确，B、D错误。 4．(多选)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B，等容过程B→C，等温过程C→A，又回到了状态A，则( )

第3节热力学第一定律 能量守恒定律

1.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。

2．热力学第一定律的表达式ΔU＝Q＋W，要熟悉其符号法则。

3．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。

4．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。

一、热力学第一定律

1．改变内能的两种方式

做功和热传递。

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。

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，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)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。

三、永动机不可能制成

1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。

2．不可制成的原因：违背了能量守恒定律。

1．自主思考——判一判

(1)做功和热传递在改变物体内能上是不等效的。(×)

(2)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了。(×)

(3)功和能可以相互转化。(×)

(4)第一类永动机不能制成，是因为它违背了能的转化和守恒定律。(√)

(5)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。(√)

(6)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，减少的机械能转化为内能，但总能量守恒。(√)

2．合作探究——议一议

(1)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？能否说明10 J的功等于10 J的热量？

提示：无论外界对气体做功10 J，还是外界给气体传递10 J的热量，气体内能都增加了10 J，说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但不能说10 J的功等于10 J的热量，因为功与热量具有本质区别。

1 "【成才之路】2014-2015学年高中物理 第10章 第3节热力学第一定律 能量守恒定律随堂课时作业 新人教版选修3-2 "

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)

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

答案：D

解析：第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律。

2．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

答案：B

解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加。

3．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

答案：B

解析：研究对象为气体。依符号规则，对外做功W＝－100J，吸收热量Q＝120J。由热力学第一定律有

ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J。

ΔU>0，说明气体的内能增加。

4．(苏州市2013～2014学年高二下学期期末)下列说法正确的是( )

A．布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它说明液体分子永不停息地做无规则运动

B．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故

C．一定质量的理想气体在等温膨胀的过程中，既不吸热，也不放热

D．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看作是粘滞性极大的液体 2 答案：AD

二、非选择题

5．(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是________。

(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶内空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ，空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ。

课时3 热力学第一定律 能量守恒定律

[对点训练]

知识点一·热力学第一定律

1．(多选)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知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

答案 BD

解析 b内为真空，a中气体进入b中是为自由扩散过程，对外界不做功，而容器是绝热的，所以气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知气体内能不变，故A错误，B正确。气体内能不变，稀薄气体分子势能不计，则其分子动能不变，气体温度不变；根据pVT＝C知，气体体积增大，压强减小，故C错误，D正确。

2．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )

A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正

B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负

C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正

D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负

答案 C

解析 外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负，故C正确。

3．(多选)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，活塞处于静止状态，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．气体压强减小，内能可能不变

D．气体从外界吸热，内能一定增加

答案 AC

解析 由于汽缸导热，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，压强减小，可能与外界进行热交换吸热使内能不变，故A、C正确，B、D错误。