1、课时分层作业课时分层作业(十十)热力学第一定律热力学第一定律能量守能量守 恒定律恒定律 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一热力学第一定律热力学第一定律 1(多选多选)下列过程下列过程，可能发生的是可能发生的是( ) A物体吸收热量物体吸收热量，对外做功对外做功，同时内能增加同时内能增加 B物体吸收热量物体吸收热量，对外做功对外做功，同时内能减少同时内能减少 C外界对物体做功外界对物体做功，同时物体吸热同时物体吸热，内能减少内能减少 D外界对物体做功外界对物体做功，同时物体放热同时物体放热，内能增加内能增加 ABD根据热力学第一定律根据热力学第一定律UWQ，做功和传热都可以改变
2、物体的内能做功和传热都可以改变物体的内能，故故 A、B、D 正确正确，C 错误。错误。 2(多选多选)如图所示如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒设水温均匀且恒 定定， 筒内空气无泄漏筒内空气无泄漏， 不计气体分子间相互作用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则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中， 筒内空气体积减小筒内空气体积减小，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A从外界吸热从外界吸热 B向外界放热向外界放热 C分子势能不变分子势能不变 D内能减小内能减小 BC水温恒定水温恒定，即空气分子平均动能不变即空
3、气分子平均动能不变；不计分子间相互作用不计分子间相互作用，即分子势能不即分子势能不 变变，由此可知空气内能不变由此可知空气内能不变。筒内空气体积减小筒内空气体积减小，说明外界对空气做功说明外界对空气做功，根据热力学第根据热力学第 一定律知空气放出热量一定律知空气放出热量。选项选项 B、C 正确正确。 3如图是密闭的汽缸如图是密闭的汽缸，外力推动活塞外力推动活塞 P 压缩气体压缩气体，对汽缸内气体做功对汽缸内气体做功 800 J，同时同时 气体向外界放热气体向外界放热 200 J，汽缸内气体的下列说法正确的是汽缸内气体的下列说法正确的是() A温度升高温度升高，内能增加内能增加 600 J B温
4、度升高温度升高，内能减少内能减少 200 J C温度降低温度降低，内能增加内能增加 600 J D温度降低温度降低，内能减少内能减少 200 J A对一定质量的气体对一定质量的气体，由热力学第一定律由热力学第一定律UWQ 可知可知，U800 J(200 J)600 J，U 为正表示内能增加了为正表示内能增加了 600 J，对气体来说对气体来说， ，分子间距较大分子间距较大，分子势能为分子势能为 零零，内能等于所有分子动能之和内能等于所有分子动能之和，内能增加内能增加，气体分子的平均动能增加气体分子的平均动能增加，温度升高温度升高，且且 体积减小体积减小，选项选项 A 正确正确，B、C、D 错误
5、。错误。 4.景颇族的祖先发明的点火器如图所示景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒木制推杆前端粘着艾绒， 猛推推杆猛推推杆，艾绒即可点燃艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中正确的是在此压缩过程中的下列说法中正确的是 () A气体温度升高气体温度升高，压强不变压强不变 B气体温度升高气体温度升高，压强变大压强变大 C气体对外界做正功气体对外界做正功，气体内能增加气体内能增加 D外界对气体做正功外界对气体做正功，气体内能减少气体内能减少 B由于套筒内封闭着一定质量的气体由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆
6、迅速压缩气体当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对外界对 气体做正功气体做正功。由于这一过程进行得很快由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统即整个系统 来不及向外界传递热量来不及向外界传递热量。根据热力学第一定律根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内这时外力做的功只能用来增加气体的内 能能，这就使气体分子的运动加剧这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加引起气体分子平均动能增加，气体温度升高气体温度升高，所以艾所以艾 绒即刻被点燃绒即刻被点燃。由于被封闭的气体质量不变由于被封闭的气体质量不变，温度升高温度升高，而体积
7、变小而体积变小，则由气体状态方则由气体状态方 程知压强变大。故程知压强变大。故 B 选项正确选项正确，A、C、D 错误。错误。 5(多选多选)如图所示如图所示，一定量的理想气体从状态一定量的理想气体从状态 a 变化到状态变化到状态 b，其过程如其过程如 pV 图中图中 从从 a 到到 b 的直线所示的直线所示。在此过程中在此过程中() A气体温度一直降低气体温度一直降低 B气体内能一直增加气体内能一直增加 C气体一直对外做功气体一直对外做功 D气体一直从外界吸热气体一直从外界吸热 BCD一定量的理想气体从一定量的理想气体从 a 到到 b 的过程的过程，由理想气体状态方程由理想气体状态方程paV
8、a Ta pbVb Tb 可知可知， TbTa，即气体的温度一直升高即气体的温度一直升高，选项选项 A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可可 知气体的内能一直增加知气体的内能一直增加，选项选项 B 正确；由于从正确；由于从 a 到到 b 的过程中气体的体积增大的过程中气体的体积增大，所以所以 气体一直对外做功气体一直对外做功，选项选项 C 正确；根据热力学第一定律正确；根据热力学第一定律，从从 a 到到 b 的过程中的过程中，气体一气体一 直从外界吸热直从外界吸热，选项选项 D 正确。正确。 6关于物体内能的变化关于物体内能的变化，以下说法中正确的是以
9、下说法中正确的是( ) A物体吸收热量物体吸收热量，内能内能定增大定增大 B物体对外做功物体对外做功，内能一定减少内能一定减少 C物体吸收热量物体吸收热量，同时对外做功同时对外做功，内能可能不变内能可能不变 D物体放出热量物体放出热量，同时对外做功同时对外做功，内能可能不变内能可能不变 C根据热力学第一定律根据热力学第一定律UWQ，物体内能的变化与外界对物体做功物体内能的变化与外界对物体做功(或物体或物体 对外界做功对外界做功)，物体从外界吸热物体从外界吸热(或向外界放热或向外界放热)两种因素有关两种因素有关。物体吸收热量物体吸收热量，但有可能但有可能 同时对外做功同时对外做功，故内能有可能不
10、变甚至减小故内能有可能不变甚至减小，A 错误错误，同理同理，物体对外做功的同时有可物体对外做功的同时有可 能吸热能吸热，故内能不一定减少故内能不一定减少，B 错误错误；若物体吸收的热量与对外做的功相等若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可则内能可 能不变能不变，C 正确；若物体放热同时对外做功正确；若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少物体内能一定减少，D 错误。错误。 考点二考点二能量守恒定律及永动机不可能制成能量守恒定律及永动机不可能制成 7(多选多选)一物体获得一定初速度后一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中在上滑过程中，物体物体 和斜面组成的
11、系统的下列说法中正确的是和斜面组成的系统的下列说法中正确的是() A机械能守恒机械能守恒 B总能量守恒总能量守恒 C机械能和内能增加机械能和内能增加 D机械能减少机械能减少，内能增加内能增加 BD物体沿斜面上滑的过程中物体沿斜面上滑的过程中， 有摩擦力对物体做负功有摩擦力对物体做负功， 所以物体的机械能减少所以物体的机械能减少。 由能量转化和守恒定律知由能量转化和守恒定律知，内能应增加内能应增加，总能量不变总能量不变，B、D 正确。正确。 8关于一定量的气体关于一定量的气体，下列叙述正确的是下列叙述正确的是() A气体吸收的热量可以完全转化为功气体吸收的热量可以完全转化为功 B气体体积增大时气
12、体体积增大时，其内能一定减小其内能一定减小 C气体从外界吸收热量气体从外界吸收热量，其内能一定增加其内能一定增加 D外界对气体做功外界对气体做功，气体的内能一定增加气体的内能一定增加 A如果气体等温膨胀如果气体等温膨胀，则气体的内能不变则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功吸收的热量全部用来对外做功，A 正正 确确；当气体体积增大时当气体体积增大时，对外做功对外做功，若同时吸收热量若同时吸收热量，且吸收的热量大于或等于对外做且吸收的热量大于或等于对外做 功的数值时功的数值时，内能不会减少内能不会减少，B 错误错误；若气体吸收热量同时对外做功若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定其内能
13、也不一定 增加增加，C 错误错误；若外界对气体做功的同时气体向外放出热量若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对且放出的热量多于外界对 气体所做的功气体所做的功，则气体内能不但未增加反而减少则气体内能不但未增加反而减少，D 错误错误，故故 A 正确。正确。 9一定质量的气体一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量吸收热量 280 J， 并对外做功并对外做功 120 J，试问：试问： (1)这些气体的内能发生了怎样的变化？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如果这些气体又返回原来的状态
14、，并放出了并放出了 240 J 热量热量，那么在返回的过程中是那么在返回的过程中是 气体对外界做功气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？还是外界对气体做功？做了多少功？ 解析解析(1)由热力学第一定律可得由热力学第一定律可得 UWQ120 J280 J160 J，内能增加内能增加 160 J。 (2)由于气体的内能仅与状态有关由于气体的内能仅与状态有关， 所以气体从所以气体从 2 状态回到状态回到 1 状态过程中内能的变化状态过程中内能的变化 应等于从应等于从 1 状态到状态到 2 状态过程中内能的变化状态过程中内能的变化， 则从则从 2 状态到状态到 1 状态的内能应减少状态的内能
15、应减少 160 J。 即即U160 J，又又 Q240 J，根据热力学第一定律得根据热力学第一定律得UWQ，所以所以 WU Q160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功即外界对气体做功 80 J。 答案答案 (1)增加了增加了 160 J(2)外界对气体做功外界对气体做功 80 J (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)如图所示如图所示，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将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中， ，活活 塞上堆放细沙塞上堆放细沙，活塞处于静止活塞处于静止， 现逐渐取走细沙现逐渐取走细沙， 使活塞缓慢上升使活塞缓慢上升， 直到细沙
16、全部取走直到细沙全部取走。 若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中的下列说法中正确的是则在此过程中的下列说法中正确的是() A气体对外做功气体对外做功，气体温度可能不变气体温度可能不变 B气体对外做功气体对外做功，内能可能不变内能可能不变 C气体压强可能增大气体压强可能增大，内能可能不变内能可能不变 D气体从外界吸热气体从外界吸热，内能一定增加内能一定增加 AB由于汽缸是导热的由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换则可以与外界进行热交换，细沙减少时细沙减少时，气体膨胀对外气体膨胀对外 做功做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变可能由于与外界进行热交换吸热
17、使内能不变，但压强减小。故但压强减小。故 A、B 正确。正确。 11(多选多选)如图所示如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力 不考虑分子间的作用力)， 用电阻丝缓慢对其加热时用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是下列说法正确的是() A单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少 B电流对气体做功电流对气体做功，气体对外做功气体对外做功，气体内能可能减少气体内能可能减少 C电流对气体做功电流对气体做功，气体对外做功气体对外做功，其内能一定增加其内能一定增加 D电流
18、对气体做的功一定大于气体对外做功电流对气体做的功一定大于气体对外做功 ACD由题意知由题意知，气体压强不变气体压强不变，活塞上升活塞上升，体积增大体积增大，由由pV T 为恒量知为恒量知，气体温气体温 度升高度升高，内能一定增加内能一定增加，由能量的转化和守恒知由能量的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做电流对气体做功一定大于气体对外做 功功，B 错误错误，C、D 正确；由气体压强的微观解释知温度升高正确；由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子对活塞的冲击气体分子对活塞的冲击 力增大力增大，而压强不变而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变单位时间内对活塞的冲击力不变。因此单位时间
19、内对活塞的碰撞因此单位时间内对活塞的碰撞 次数减少次数减少，A 正确。正确。 12风沿水平方向以速度风沿水平方向以速度 v 垂直吹向一直径为垂直吹向一直径为 d 的风车叶轮上的风车叶轮上， ，设空气密度为设空气密度为， 风的动能有风的动能有 50%转化为风车的动能转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到风车带动水车将水提高到 h 的高度的高度，效率为效率为 80%， 求单位时间内最多可提升的水的质量求单位时间内最多可提升的水的质量 m。 解析解析设在设在 t 时间内吹在风车上的空气的质量为时间内吹在风车上的空气的质量为 m0，则则 m01 4d 2vt 风的动能风的动能 Ek1 2m 0v21
20、 8d 2v3t 根据题意：根据题意：1 8d 2v3t 50%80%mgh，则则 m t d 2v3 20gh 。 答案答案 d2v3 20gh 13如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置， ，开始时封闭的空气柱开始时封闭的空气柱 长度为长度为 22 cm，现在用竖直向下的外力现在用竖直向下的外力 F 压缩气体压缩气体，使封闭空气柱长度变为使封闭空气柱长度变为 2 cm，人人 对活塞做功对活塞做功 100 J，大气压强为大气压强为 p01105Pa，不计活塞重力不计活塞重力。问：问： (1)若用足够长的时间缓慢压缩气体若用足够长的时间
21、缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？求压缩后气体的压强为多大？ (2)若以适当的速度压缩气体若以适当的速度压缩气体， 向外散失的热量为向外散失的热量为 20 J， 则气体的内能增加多少？则气体的内能增加多少？(活活 塞的横截面积塞的横截面积 S1 cm2) 解析解析(1)设压缩后气体的压强为设压缩后气体的压强为 p，活塞的横截面积为活塞的横截面积为 S，l022 cm l2 cm，V0l0S，VlS 缓慢压缩气体温度不变缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得由玻意耳定律得 p0V0pV，解得解得 p1.1106Pa。 (2)大气压力对活塞做功大气压力对活塞做功 W1p0S(l0l)2 J 人做功人做功 W2100 J，由热力学第一定律由热力学第一定律 UW1W2Q，将将 Q20 J 代入解得代入解得U82 J。 答案答案 (1)1.1106Pa(2)82 J
