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高中物理学习材料金戈铁骑整理制作章末复习课【知识体系】[答案填写]①无②ΔU＝W③pΔV④温度差⑤做功⑥ΔU＝Q⑦W＋Q⑧不可能⑨自发的⑩单一⑪100%⑫增大⑬低品质主题1热力学第一定律1．做功与热传递的区别与联系．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．2．热力学第一定律．ΔU ＝W ＋Q .正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．(1)外界对物体做功，W >0；物体对外做功，W <0；(2)物体从外界吸热，Q >0；物体放出热量，Q <0；(3)ΔU >0，物体的内能增加；ΔU <0，物体的内能减少．分析题干，确定内能改变的方式(W ，Q )→判断W ，Q 的符号→代入公式ΔU ＝W ＋Q →得出结论：⎩⎪⎨⎪⎧ΔU >0，则内能增加|ΔU |；ΔU <0，则内能减少|ΔU |. 【例1】 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列正确的是( )A ．外界对胎内气体做功，气体内能减小B ．外界对胎内气体做功，气体内能增大C ．胎内气体对外界做功，内能减小D ．胎内气体对外界做功，内能增大解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体分子势能认为是0，内能只看分子动能，中午温度升高，分子平均动能增大故内能增大，体积增大为气体对外做功，故选D.答案：D针对训练1．下列说法正确的是( )A．液体中悬浮颗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：布朗运动是液体中悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，故A对、B错；改变物体内能的途径有做功和热传递，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均错．答案：A主题2热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述：(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：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．这是热力学第二定律的开尔文表述．2．热力学第二定律的微观意义：(1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．(2)用熵来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．3．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．【例2】(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是()A．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B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”解析：在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．答案：AB针对训练2．(多选)下列关于热现象的描述正确的是()A．据热力学定律，热机的效率不可能达到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，热机的效率不可能达到100%，故A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，故B错误；根据热力学第二定律，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，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．答案：AC统揽考情本章考查多以选择题的形式出现，主要考查热力学第一定律，改变内能的途径：做功和热传递，并结合理想气体状态方程进行考查．对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义．真题例析(2014·课标全国Ⅰ卷)(多选)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图象如图所示，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解析：在ab段体积不变则W＝0，但温度升高物体内能增大即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸热，故A正确．过程bc中温度不变则内能不变即ΔU＝0，但体积增大，气体对外做功W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0故吸热则B错．过程ca 中温度减小即ΔU<0，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，两者不会相等，放出的热量多故C错．a、b和c三个状态中，状态a的温度最小，故分子的平均动能最小，则D正确．b 和c两个状态中温度相同分子平均动能相等，但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小，故E正确．答案：ADE针对训练(多选)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：气体的分子间距很大，故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，A正确；温度越高，分子的热运动越剧烈，温度降低，分子的热运动剧烈程度降低，B正确；在完全失重的情况下，气体分子仍在做无规则运动，对容器壁的压强一定不为零，C错误；气体从外界吸收热量的同时，有可能对外做功，其内能不一定增加，D错误；由理想气体状态方程pVT＝k可知，等压膨胀过程中的温度一定升高，E正确．答案：ABE1.如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b 或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则()A．T b>T c，Q ab>Q ac B．T b>T c，Q ab<Q acC．T b＝T c，Q ab>Q ac D．T b＝T c，Q ab<Q ac解析：由理想气体状态方程在bc两点：2p0V0T c＝p02V0T b，则T b＝T c，过程ab和过程ac内能的增量相同且ΔU>0.过程ab体积增大则对外做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸收的热量Q ab＝ΔU＋|W|，过程ac体积不变W＝0，则ΔU＝Q ac，则C正确．答案：C2．某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功解析：由于房间是未密封的，它与外界是相通的，故室内的空气压强与室外的空气压强相等，A错误；由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；室内空气的密度小于室外空气的密度，C 错误；室内的空气会向室外膨胀，所以室内的空气对室外空气做正功，D 错误．答案：B3．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，外界对其做功解析：不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有D 正确．答案：D4.如图所示，内壁光滑、导热良好的气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：对活塞：p ＝p 0＋mg S知：压强不变；由等压变化规律：温度升高体积增大，体积增大则对外做功；导热良好则温度不变，内能便不变；对理想气体不考虑分子间的相互作用力．故选B.答案：B5．压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104 J，则该气体的分子平均动能________(填“增加”“减少”或“不变”)，活塞对该气体所做的功________(填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104 J.解析：无热交换即Q＝0，内能增加了3. 4×104J，由热力学第一定律知外界对气体做功：ΔU＝W.对理想气体不考虑分子势能，内能增加则分子平均动能增加．答案：增加 3.4×104 J。
第1、2节功和内能热和内能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，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或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．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(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。
二、功和内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式：ΔU＝W。
(2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。
三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
高中物理学习材料桑水制作双基限时练(十四)热力学第一定律能量守恒定律1．(多选题)下列关于物体内能的说法正确的是( )A．物体吸收热量，内能一定增加B．物体放出热量，内能一定减少C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变D．物体对外做功，内能可能增加解析当物体从外界吸收的热量Q与对外做的功W正好相等时，物体的内能不变，C正确；当物体对外做功时，如果同时吸收热量Q，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就可能增加，D正确．答案CD2．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，外界对其做功解析不计分子势能，故瓶内空气的内能随温度降低，内能一定减小，体积减小了，外界对瓶内气体做功，此过程为放热过程，故D选项正确．答案 D3．在温度均匀且恒定的水池中，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．气泡内的气体向外界放出热量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，其内能不变解析小气泡可视为理想气体，在缓慢上升过程中，保持温度与水温相同，即温度保持不变．理想气体的内能由温度决定．可知，气泡上升过程中内能不变．即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气泡体积增大，W为负值，则Q为正值，即上升过程为吸热过程．故D选项正确．答案 D4．一定质量气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )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＝2×105 JD．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－4×104 J解析由热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，外界对气体做功，W＝8×104J，内能减少ΔU＝－1.2×105J，则Q＝－2×105 J．故B选项正确．答案 B5．一定质量的理想气体，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( )A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1>Q2解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，即在此过程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，则Q1－Q2＝W2－W1，故A 选项正确．答案 A6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．答案 A7．如图所示，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，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )A．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解析该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A、B、C错，D对．答案 D8．某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( ) A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大解析因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．答案 B9．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．内能增加解析缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．答案 A10．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气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与气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．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加解析由于气缸为导热的，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．答案 A11．(多选题)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，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．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对．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，C正确．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，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对．答案BCD12．(多选题)一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程在V－T图上表示如图所示，则( )A．在过程AC中，外界对气体做功B．在过程CB中，外界对气体做功C．在过程AC中，气体压强不断变大D．在过程CB中，气体压强不断变小解析A→C过程，等温变化，体积变小，外界对气体做功，A正确．C→B过程，体积不变，外界对气体不做功，B错误．A→C过程中，体积变小，分子密集程度变大，压强变大，C正确．C→B，体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能变大，故压强变大，D错误．答案AC13．一定质量的气体从外界吸收热量2.66×105 J，内能增加4.25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？解析选择一定量的气体为研究对象．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25×105 J－2.66×105 J＝1.59×105 J.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 J14．喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．解析(1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 代入数据得p2＝2.5 atm微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．(2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热．答案(1)2.5 atm 原因见解析(2)吸热理由见解析。
章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．下列关于物体内能变化的说法，正确的是()A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变答案 C解析晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误；一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，由ΔU＝Q＋W不能确定ΔU，故B错误；物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C正确；物体体积不变，温度可能改变，内能随之变化，D错误．2．电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是()A．打开冰箱门让压缩机一直工作，可使室内温度逐渐降低B．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量C．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量D．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律答案BC解析电冰箱工作过程中，消耗电能的同时部分电能转化为内能，故室内温度不可能降低，选项A错误；制冷剂在内管道膨胀吸热，在外管道被压缩放热，选项B、C正确；电冰箱的工作原理并不违背热力学第二定律，选项D错误．3．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1所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为p b和p c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则()图1A．p b>p c，Q ab>Q ac B．p b>p c，Q ab<Q ac C．p b<p c，Q ab>Q ac D．p b<p c，Q ab<Q ac 答案 C解析由V＝Kp T可知V-T图线的斜率越大，压强p越小，故p b<p c.由热力学第一定律有：Q＝ΔU－W，因T b＝T c，所以ΔU ab＝ΔU ac，而W ab>W ac，故Q ab>Q ac.综上C正确．4．下列过程中，可能实现的是()A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来答案BC5．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，气体内能可能减少答案AD解析根据热力学第二定律：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．即气体吸收热量在引起了其他变化的情况下，可以完全转化为功，A对；一定量气体的内能的影响因素有体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化情况未知，故内能不一定减少，B错；内能可以通过做功和热传递改变，气体从外界吸收热量，由于对外做功情况未知，故内能不一定增加，C错；同理外界对气体做功，由于热传递情况未知，故气体内能有可能减少，D 对．6．如图2所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，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2A．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．气体是从单一热源吸热，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．以上三种说法都不对答案 C解析气体等温膨胀并通过杆对外做功，由于气体等温，所以内能不变，对外做功，则要吸收热量，即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，因为此过程产生了其他影响，所以没有违反热力学第二定律．7．景颇族的祖先发明的点火器如图3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3A．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，气体内能减少答案 B解析对封闭气体，猛推压缩过程中，外界对气体做正功，时间极短，热传递不计，即Q＝0，由ΔU＝W＋Q可知内能增大，C、D均错误；因气体内能等于所有分子动能与分子势能之和，其中分子势能不变或减小，所以分子平均动能增加，温度升高，再由气体状态方程pVT＝常量可知，气体压强变大，故A错误、B正确．8．在光滑水平面上运动的物体，受到一个与速度同方向的推力，物体的温度与环境温度相同，在这个过程中，以物体为研究对象，则() A．与热传递等效的功是正功，物体的内能增加B．与热传递等效的功是零，内能不变C．动能定理中的功是正功，动能增加D．动能定理中的功是零，动能不变答案BC解析根据动能定理，推力对物体做正功，物体动能增加；没有力做功实现其他形式能和内能的转化，物体的内能不变．9．如图4所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图4A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<0.由于没时间进行热交换，由ΔU＝W可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确．10．如图5所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，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(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程()图5A．E p全部转换为气体的内能B．E p一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．E p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．E p一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能答案 D解析以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，D正确．二、填空题(每小题5分，共10分)11．质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图6所示．单位时间所吸收的热量可看作不变．(1)以下说法正确的是______．图6A．在区间Ⅱ，物质的内能不变B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高______(变快、变慢或快慢不变)请说明理由．答案(1)BCD(2)变快，理由见解析解析根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，理想气体的状态方程pVT＝C可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU＝Q －|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快．12．如图7所示，根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：图7(1)工作物质的内能________，是________的过程；(2)工作物质的内能________，是________的过程；(3)工作物质的内能________，是________的过程．答案(1)增加做功(2)减少放热(3)增加吸热解析(1)压缩气体，对气体做功，内能增加；(2)气体液化要放出热量，内能减少；(3)工作物质的汽化过程，需吸收热量，内能增加．三、计算题(共4小题，共40分)13．(8分)在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g，求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.答案(1)169.7 J(2)2 263.8 J(3)2 094.1 J解析(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功．W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10－6J＝169.7 J.(2)气体吸热Q＝ML＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J.(3)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝2 263.8 J＋(－169.7)J＝2 094.1 J.14．(10分)如图8所示，p -V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B 经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少．图8答案放出320 J的热量解析一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外界做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300)J＝120 J.气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200 J的功，因而气体必须向外界放热，Q2＝ΔU－W2＝(－120)J－200 J＝－320 J.即此过程中气体放出的热量是320 J.图915．(10分)如图9所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p-V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有热量335 J传入系统，系统对外界做功126 J．求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，则系统是吸热还是放热？热量传递是多少？答案(1)251 J(2)放热293 J解析(1)由热力学第一定律可得a→c→b过程系统增加的内能ΔU＝W＋Q ＝(－126＋335)J＝209 J，由a→d→b过程有ΔU＝W′＋Q′得Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251 J，为正，即有251 J的热量传入系统．(2)由题意知系统由b→a过程内能的增量ΔU′＝－ΔU＝－209 J根据热力第一定律有Q″＝ΔU′－W″＝(－209－84)J＝－293 J负号说明系统放出热量，热量传递为293 J16．(12分)某压力锅结构如图10所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．图10(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为N A，写出锅内气体分子数的估算表达式．(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．答案(1)n＝V′V N A(2)减少了3 J(3)温度随着海拔高度的增加而降低．解析(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，设锅内气体分子数为n，则：n＝V′V N A.(2)根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，气体对外做功，功为负，W＝－1 J；向外放热，热量为负，Q＝－2 J.则有：ΔU＝W＋Q＝－3 J，负号表示内能减少．锅内气体内能减少，减少了3 J.(3)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；由p1＝p＋mgS＝p0(1＋αH)＋mgS，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；根据查理定律p1T1＝p2T2可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．。
