1、第三章第三章热力学定律热力学定律 1 1功、热和内能的改变功、热和内能的改变 基础过关练基础过关练 题组一题组一焦耳的实验焦耳的实验 1.如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验,那么从焦耳的这两个实 验中可得出的结论是() A.热量可由高温物体传给低温物体 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功数量有关 D.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变不仅与做功方式有关,还与做功数量 有关 题组二题组二功与内能的改变功与内能的改变 2.绝热过程中,外界压缩气体做功 20 J,下列说法中正确的是() A.气体内能一定增加 20 J B.气体内能增加必
2、定小于 20 J C.气体内能增加可能小于 20 J D.气体内能可能不变 3.如图所示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,气体内能增加 B.外界对气体做功,气体内能减少 C.气体对外界做功,气体内能增加 D.气体对外界做功,气体内能减少 4.如图是压力保温瓶的结构简图,活塞 a 与液面之间密闭了一定质量的气体。假 设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换,则向下压 a 的过程中,瓶内气体 () A.内能增大B.体积增大 C.压强不变D.温度不变
3、5.如图所示,在紫铜管内滴入乙醚,盖紧管塞。用手拉住绳子两端迅速往复拉动, 管塞会被冲开。管塞被冲开前() A.外界对管内气体做功,气体内能增大 B.管内气体对外界做功,气体内能减小 C.管内气体内能不变,压强变大 D.管内气体内能增大,压强变大 题组三题组三热与内能的改变热与内能的改变 6.(2019 湖南岳阳高二下检测)(多选)在外界不做功的情况下,物体的内能增加了 50 J,下列说法中正确的是() A.一定是物体放出了 50 J 的热量 B.一定是物体吸收了 50 J 的热量 C.一定是物体分子的动能增加了 50 J D.物体分子的平均动能可能不变 7.出租车常以天然气作为燃料,加气站储
4、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 8.(2019 河北唐山第十一中学高二下期中)做功和传热都能够改变物体的内能,对 铁丝加热,铁丝温度升高,是用方法改变物体内能的;用锤子敲打铁丝,铁 丝温度也升高,是用方法改变物体内能的。 能力提升练能力提升练 题组一题组一功与内能的改变功与内能的改变 1.()如图所示,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。用打气筒缓慢地向容器内
5、打气,使容器内的压 强增加到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器后() A.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 2.(2020 江苏徐州高三上质检,)如图所示,用隔板将一密闭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,该过程气体的内能(选填“增大”“减小”或“不 变”);待气体状态达到稳定后,缓慢推压活塞至原隔板处,该过程中,气体温度
6、 (选填“升高”“降低”或“不变”)。易错 3.(2020 河南创新发展联盟高二下联考,)一定质量的理想气体经历如图所示的 AB、BC、CA 三个变化过程,则 CA 过程中气体分子平均动能(选 填“增大”或“减小”),AB 过程中(选填“外界对气体”或“气体对 外界”)做功,BC(图中为双曲线的一部分)过程中气体的内能(选填 “增大”“减小”或“不变”)。深度解析 题组二题组二热与内能的改变热与内能的改变 4.()(多选)如图所示,绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定, 隔板质量不计,左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)。初始时, 两室气体的温度相同,氢气的压强大于氧
7、气的压强,松开固定栓直至系统重新达到 平衡,下列说法中正确的是() A.初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 B.系统重新达到平衡时,氢气的内能比初始时的小 C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中,有热量从氧气传递到氢气 D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中,氧气的内能先增大后减小 5.()(多选)如图所示,绝热的汽缸与绝热的活塞 A、B 密封一定质量的理想气体 后水平放置在光滑地面上,不计活塞与汽缸壁的摩擦,现用电热丝给汽缸内的气体 加热,在加热过程中,下列说法正确的是() A.汽缸仍保持静止 B.活塞 A、B 均向左移动 C.密封气体的内能一定增加 D.汽缸中单位时间内作用
8、在活塞 A 和活塞 B 上的分子个数相同 6.(原创题,)若对物体做 1 500 J 的功,可使物体温度升高 5 ;若改用传热的 方式,使物体温度同样升高 5 ,那么物体应吸收J 的热量。如果先在绝 热过程中对该物体做 3 000 J 的功,物体的温度升高 10 ;再经过单纯的传热过 程物体放出 600 J 的热量,则物体的温度又降低。深度解析 题组三题组三功、热、内能与内能的改变的综合功、热、内能与内能的改变的综合 7.()下列关于内能与热量的说法中,正确的是() A.马铃薯所含热量高 B.内能越大的物体热量也越多 C.热量总是从内能大的物体传向内能小的物体 D.热量总是从温度高的物体传向温
9、度低的物体 8.()下列关于做功和传热的说法中正确的是() A.做功和传热在改变物体内能上是等效的 B.只要外界对物体做功,物体的内能就一定改变 C.传热的条件是物体间存在内能差 D.做功和传热改变物体内能的实质是一样的 答案全解全析答案全解全析 基础过关练基础过关练 1.C焦耳通过多次实验,最后得到的结论是,在各种不同的绝热过程中,系统状态 的改变与做功方式无关,仅与做功数量有关,故选项 C 正确。 2.A绝热过程中,做功的过程是能量转化的过程,做了多少功,就有多少内能发生 变化,故 A 正确。 3.A因为 M、N 间被封气体的体积减小,所以外界对气体做功,即 W0;又因为气体 不与外界发生
10、热交换,所以U=W,则U0,气体内能增加,故 A 正确。 4.A向下压 a 的过程中,外界对气体做功,气体与外界没有热交换,则瓶内气体内 能增大,温度升高,选项 A 正确,D 错误;向下压 a 的过程中,瓶内气体体积减小,压 强增大,选项 B、C 错误。 5.D外力克服绳与紫铜管间的摩擦做功,使管壁内能增大,温度升高。通过热传 递,乙醚的内能增大,温度升高,直至汽化,管塞被冲开。管塞被冲开前管内气体内 能增大,压强变大,选项 D 正确。 6.BD在外界不做功的情况下,内能的改变量等于传递的热量,内能增加了 50 J, 一定是吸收了 50 J 的热量,故 A 错,B 对;物体内能包括所有分子热运
11、动动能和分 子势能,内能增加了 50 J,并不一定是分子的动能增加了 50 J,物体分子的平均动 能有可能不变,这时吸收的 50 J 热量全部用来增加分子势能,故 C 错误,D 正确。 7.B因储气罐内气体体积不变,故气体对外界不做功。罐内气体从外界吸收热量, 气体体积及质量均不变,温度升高,分子平均动能增大,内能增大,压强变大。只有 B 正确。 8.答案传热做功 解析做功和传热都能够改变物体的内能,对铁丝加热,铁丝温度升高,是用传热 方法改变物体内能的;用锤子敲打铁丝,铁丝温度也升高,是用做功的方法改变物 体内能的。 能力提升练能力提升练 1.C打开卡子,胶塞冲出容器后,密封气体体积增大,气
12、体膨胀对外做功,气体内 能减少,同时温度降低,温度计示数变小,故 C 正确。 2.答案不变升高 解析抽开隔板后,气体体积变大,但隔板右侧是真空,气体不对外做功,绝热汽缸 没有发生传热,由U=W 可知气体的内能不变。 气体被压缩的过程中,外界对气体做功(W0),绝热汽缸没有发生传热(Q=0), 由U=W 可知,气体内能增大,理想气体分子的平均动能变大,温度升高。 易错警示 一般情况下,气体的体积变化时,外界与气体之间有做功情况,但是气体向真 空中膨胀(自由膨胀)时,气体不做功。 3.答案减小气体对外界不变 解析由题图得 CA 过程中气体压强减小,体积不变,据?方 ? =C 可知,气体温度降低,
13、则气体分子平均动能减小;AB 过程中气体体积增大,则气体对外界做功;BC(图 中为双曲线)过程中 pV 乘积不变,据?方 ? =C 可知,该过程为等温变化,所以理想气体 的内能不变。 名师点睛 本题综合考查了理想气体状态方程的应用、气体的内能、功与内能的改变。 图线反映了气体体积的变化情况,由此可以知道外界与气体之间做功的情况。 4.CD温度是分子平均动能的标志,温度相同,则分子的平均动能相同,与分子质 量无关。初始时,两部分气体温度相同,故分子的平均动能相同,故 A 错误。松开 固定栓至系统达到平衡的过程中,先是氢气对氧气做功,氢气内能减少、温度降低, 氧气内能增加、温度升高,由于存在温度差
14、,故会发生传热,最后两者温度相同,故 氧气内能又减小,等于初始值,所以两种气体的内能与初始时相同,故 B 错误,C、D 正确。 5.AC对汽缸整体分析,外部各个方向上受到大气的压力平衡,所以汽缸保持静止, 故选项 A 正确;用电热丝给汽缸内的气体加热后,汽缸内的气体温度升高,内能增 大,压强变大,活塞 A、B 均向外运动,故选项 B 错误,C 正确;活塞 A 的面积大于活 塞 B 的面积,单位时间内作用在活塞 A 和活塞 B 上的分子个数不同,故选项 D 错误。 6.答案1 5002 解析做功和传热在改变物体内能上是等效的,因此如用传热的方式,也使物体温 度升高 5 ,物体应吸收 1 500
15、J 的热量。如对物体做功 3 000 J,温度升高 10 ,则物体温度改变 1 ,需要外界做功或吸收热量 300 J,因此物体放出 600 J 的热量,物体的温度降低 2 。 名师点睛 本题综合考查了功与内能的改变,热与内能的改变。在绝热过程中,功是内能 变化的量度;在单纯传热的过程中,热量是内能改变的量度。同一物体,改变相同 的温度所需要的能量是相同的。 7.D热量是过程量,只有在涉及能量的转移时才有意义,不能说物体具有多少热 量,故 A、B 错误;两物体之间热量的流向只与它们的温度有关,与它们的内能无关, 且热量总是从高温物体传向低温物体,故 C 错误,D 正确。 8.A做功和传热在改变物体内能上是等效的,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,而传热是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能 的转移,故 A 正确,D 错误;外界对物体做了多少功,物体的能量就改变多少,但内能 却不一定改变,故 B 错误;传热的条件是存在温度差,而不是存在内能差,故 C 错误。
