人教版高中物理选修3-3热力学第一定律;能量守恒定律练习
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作热力学第一定律；能量守恒定律练习【同步达纲练习】1.在汽缸中装有一定量的气体，则( )A.传给它热量，它的内能一定改变B.对它做功，它的内能一定改变C.跟外界交换热量又对外界做功，它的内能一定改变D.以上三种说法都不对2.当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )A.物体一定没有吸热B.物体的内能一定没有改变C.物体的内能有可能改变D.物体与外界可能有热交换3.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A.吸热的物体，其内能一定增加B.体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热的物体，其内能也可能增加D.绝热压缩的物体，其内能一定增加4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小D.机械能逐渐转化为内能，总能量不变5.如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化说法中正确的是( )A.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D.子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能，另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能6.雨滴由离地高度为H＝100m处开始下落，如果雨滴由于克服空气阻力做功而使80%的机械能转化成热能并被雨滴自身吸收，求雨滴落地前温度升高几摄氏度?g取10m/s2，水的比热容C＝4.2×103J/kg·℃.7.某热机使用燃烧值q＝3.0×107J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%,汽缸中热质将内能转化为机械能的转化效率η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40kg燃烧，则热机输出的有用功率是多少?【素质优化训练】1.一定量气体可经不同的过程从状态(P1、V1、T1)变到状态(P2、V2、T2)，已知T2＞T1，则在这些过程中( )A.气体一定都从外界吸收热量B.气体和外界交换的热量都是相等的C.外界对气体所做的功都是相等的D.气体内能的变化量都是相等的2.关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A.相同质量的两种物体升高相同的温度，内能增量一定相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少C.一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小D.一定质量的气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发生明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体的势能转化为其他形式的能量C.物体的动能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量4.利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种固态盐熔化(实为盐溶于自身的结晶水)吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节.已知几种盐的熔化时能量改变值为：盐熔点(℃) 熔化吸热kJ/molCaCl2·6H2O 29.0 37.3Na2SO4·10H2O 32.4 77.0Na2HPO3·12H2O 36.1 100.1Na2S2O3·5H2O 48.5 49.7有关说法中正确的是( )A.不应选用CaCl2·6H2OB.可选用Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2OC.最好选用Na2SO4·10H2O，它更为经济D.以上皆不宜选用5.子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s，若子弹损失的机械能完全转换成内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?(已知子弹的比热130J/kg·℃)6.太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140w ，若面积为2m 2，且与阳光垂直的某热水器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾?(C 水＝4.2×103J/kg ·℃)【生活实际运用】大家都知道热空气向上升，因此高山顶上的气温似乎要比地面气温高，但实际情况正好相反，怎样解释这种现象?参考答案：【同步达纲练习】1.D2.CD3.CD4.D5.D6.由能量关系得 mgH ·0.8＝cm Δt∴ Δt ＝C gH 8.0＝3102.4100108.0⨯⨯⨯＝0.2℃ 7.输出功率P ＝tqm 321ηηη∙∙∙＝36009.04.08.0401037⨯⨯⨯⨯⨯w ＝96kw.【素质优化训练】1.D2.BC3.AD4.BC5.子弹损失的机械能为：ΔE ＝21mv 02-21mv 22子弹吸收的内能为 ΔE ′＝50%ΔE=21ΔE又∵ Q 吸＝cm Δt 且有 Q 吸＝ΔE ′ ∴ cm Δt ＝41m(v 02-v 22) 故 Δt ＝c v v 42220-＝130410020022⨯-＝57.7℃.6.时间t 内太阳辐射到水面的能量为E ＝P 0S ·t ，水吸收的能量为E ′＝ηE ＝80%P 0S ·t又∵ Q 吸＝cm Δt ，且有 Q 吸＝E ′ ∴ cm Δt ＝80%P 0St故 t ＝sp t cm 08.0△＝21408.08010102.43⨯⨯⨯⨯⨯s ＝15000s.【生活实际运用】原来，气团上升时会发生膨胀，这时推挤周围的空气，对外做功，因此内能减少，温度降低，所以，越高的地方，空气的温度越低.【同步达纲练习】1.在汽缸中装有一定量的气体，则( )A.传给它热量，它的内能一定改变B.对它做功，它的内能一定改变C.跟外界交换热量又对外界做功，它的内能一定改变D.以上三种说法都不对2.当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( )A.物体一定没有吸热B.物体的内能一定没有改变C.物体的内能有可能改变D.物体与外界可能有热交换3.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A.吸热的物体，其内能一定增加B.体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热的物体，其内能也可能增加D.绝热压缩的物体，其内能一定增加4.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能逐渐转变成内能，总能量逐渐减小D.机械能逐渐转化为内能，总能量不变5.如图为冲击摆实验装置，一飞行的子弹射入沙箱后合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化说法中正确的是( )A.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能C.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能D.子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能，另一部分转变成了沙箱和子弹的机械能6.雨滴由离地高度为H＝100m处开始下落，如果雨滴由于克服空气阻力做功而使80%的机械能转化成热能并被雨滴自身吸收，求雨滴落地前温度升高几摄氏度?g取10m/s2，水的比热容C＝4.2×103J/kg·℃.7.某热机使用燃烧值q＝3.0×107J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%,汽缸中热质将内能转化为机械能的转化效率η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40kg燃烧，则热机输出的有用功率是多少?【素质优化训练】1.一定量气体可经不同的过程从状态(P1、V1、T1)变到状态(P2、V2、T2)，已知T2＞T1，则在这些过程中( )A.气体一定都从外界吸收热量B.气体和外界交换的热量都是相等的C.外界对气体所做的功都是相等的D.气体内能的变化量都是相等的2.关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A.相同质量的两种物体升高相同的温度，内能增量一定相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少C.一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小D.一定质量的气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发生明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体的势能转化为其他形式的能量C.物体的动能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量4.利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种固态盐熔化(实为盐溶于自身的结晶水)吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节.已知几种盐的熔化时能量改变值为：盐 熔点(℃) 熔化吸热kJ/molCaCl 2·6H 2O 29.0 37.3 Na 2SO 4·10H 2O 32.4 77.0 Na 2HPO 3·12H 2O 36.1 100.1 Na 2S 2O 3·5H 2O48.549.7有关说法中正确的是( ) A.不应选用CaCl 2·6H 2OB.可选用Na 2SO 4·10H 2O 和Na 2HPO 4·12H 2OC.最好选用Na 2SO 4·10H 2O ，它更为经济D.以上皆不宜选用5.子弹以200m/s 的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s ，若子弹损失的机械能完全转换成内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?(已知子弹的比热130J/kg ·℃)6.太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140w ，若面积为2m 2，且与阳光垂直的某热水器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾?(C 水＝4.2×103J/kg ·℃)【生活实际运用】大家都知道热空气向上升，因此高山顶上的气温似乎要比地面气温高，但实际情况正好相反，怎样解释这种现象?参考答案： 【同步达纲练习】1.D2.CD3.CD4.D5.D6.由能量关系得 mgH ·0.8＝cm Δt ∴ Δt ＝C gH 8.0＝3102.4100108.0⨯⨯⨯＝0.2℃7.输出功率P ＝tqm 321ηηη∙∙∙＝36009.04.08.0401037⨯⨯⨯⨯⨯w ＝96kw.【素质优化训练】 1.D 2.BC 3.AD 4.BC 5.子弹损失的机械能为：ΔE ＝21mv 02-21mv 22子弹吸收的内能为 ΔE ′＝50%ΔE=21ΔE 又∵ Q 吸＝cm Δt 且有 Q 吸＝ΔE ′ ∴ cm Δt ＝41m(v 02-v 22) 故 Δt ＝c v v 42220-＝130410020022⨯-＝57.7℃.6.时间t 内太阳辐射到水面的能量为E ＝P 0S ·t ，水吸收的能量为E ′＝ηE ＝80%P 0S ·t 又∵ Q 吸＝cm Δt ，且有 Q 吸＝E ′ ∴ cm Δt ＝80%P 0St故 t ＝sp t cm 08.0△＝21408.08010102.43⨯⨯⨯⨯⨯s ＝15000s.【生活实际运用】原来，气团上升时会发生膨胀，这时推挤周围的空气，对外做功，因此内能减少，温度降低，所以，越高的地方，空气的温度越低.。
物理3-3_10.3_热力学第一定律_能量守恒定律
练习4.下列说法正确的是
（
D
）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 B．机械能完全转化成内能是不可能的 C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
三、热力学第一定律与气体实验定律的结合
【例5】
如图1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着
图1
一定质量的理想气体．轻质活塞可无摩擦地上下
［总结］ 能量可以由一种形式转化为另一种 形式，也可以从一个物体转移到另一个 物体.
二.能量守恒定律
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 的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律 。
3. 几点说明
⑴.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应 着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热 运动对应内能；电磁运动对应电磁能。
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：△U=W+Q
研究功、热量跟内能变化之间的定量关系
一、热力学第一定律
符号 W Q ΔU
体积
＋
减小
，外
界对热力学系统
热力学系统
吸收 热量
内能增加
做功
体积 －
增大
，热
力学系统对外界 做功
热力学系统
放出 热量
内能减少
3.思考与讨论符号的意义？源自⑵.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机 械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。 (3).热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒 定律的具体体现。 (4).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
高中物理选修三 新教材 学习笔记第3章 2 热力学第一定律-3 能量守恒定律
2热力学第一定律3能量守恒定律[学习目标] 1.理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.2.理解并会运用能量守恒定律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：________与________．两者对改变系统的内能是________．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的________与外界对它所________的和．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝________.4．热力学第一定律的应用：(1)W的正负：外界对系统做功时，W取______值；系统对外界做功时，W取______值．(均选填“正”或“负”)(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取____值；系统向外界传递的热量Q取______值．(均选填“正”或“负”)二、能量守恒定律1．探索能量守恒的足迹2．能量守恒定律能量既不会凭空______，也不会凭空________，它只能从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________．3．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____________的机器．(2)第一类永动机由于违背了______________，所以不可能制成．1．判断下列说法的正误．(1)一个系统的内能增加量等于外界向它传递的热量．()(2)物体与外界没有热交换，物体的内能也可能是增加的．()(3)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．()(4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的．()2．气体膨胀对外做功80 J，同时从外界吸收了100 J的热量，则它的内能()A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J一、热力学第一定律导学探究如图所示，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，汽缸向外界传递10 J的热量，气体内能改变了多少？若推动活塞对汽缸内气体做功10 J 的同时，汽缸向外界传递10 J的热量，气体的内能改变了多少？知识深化1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符号W Q ΔU＋体积减小，外界对热力学系统做功热力学系统吸收热量内能增加－体积增大，热力学系统对外界做功热力学系统放出热量内能减少2.气体状态变化的几种特殊情况(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．(3)等温过程：一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统向外界放出的热量(或系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功)．3．判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化．(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.(2)若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0.例1(2021·舟曲县第一中学高二期末)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了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＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J例2(2021·济南市期中)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为()A．400 J B．1 200 JC．2 000 J D．2 800 J二、能量守恒定律永动机不可能制成导学探究如图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？知识深化1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等．(2)各种形式的能，通过某种方式可以相互转化．例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．2．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．例3(多选)下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了例4如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中()A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用导学探究如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题：(1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？(2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能如何变化？知识深化热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减少．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程．例5一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为T A＝300 K，试求：(1)气体在状态C时的温度T C；(2)若气体在A→B过程中吸热1 000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？例6(2021·南京市高二期末)如图所示，一个开口向下内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上．汽缸口设有卡口，厚度不计的活塞横截面积S＝2×10－3 m2，质量m＝4 kg，活塞只能在汽缸内活动，活塞距汽缸底部h1＝20 cm，距缸口h2＝10 cm.汽缸内封闭一定质量的理想气体．已知环境的温度为T1＝300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2，汽缸与活塞导热性能良好．升高环境温度使活塞缓慢下降到缸口，继续升高温度至T2＝900 K时．(1)求此时气体压强；(2)在此过程中气体从外界吸收Q＝30 J的热量，求气体内能的增加量ΔU.针对训练1(2021·盐城市高二期末)如图所示，粗细均匀的玻璃管，长为L、内横截面积为S，将其固定在水平面上并保持平衡状态，A端封闭，B端开口，在B端用厚度不计的轻质活塞进行封闭，用力推活塞缓慢向里移动x时停止，该过程推力对活塞做功为W F.设整个过程管内气体温度不变，管内气体视为理想气体，活塞与玻璃管壁间的摩擦不计，外界大气压强为p0.求：(1)活塞移动x时，管内气体压强p x；(2)活塞移动x过程，气体与外界传递的热量Q.针对训练2(2022·南通市高二期末)如图所示，一绝热汽缸质量m＝20 kg、深度H＝25 cm，放在水平地面上，汽缸与地面的动摩擦因数μ＝0.5.轻质绝热活塞面积S＝100 cm2与轻杆连接固定在竖直墙上，轻杆保持水平，光滑活塞与汽缸内壁密封一定质量的理想气体，气体温度为t0＝27 ℃，活塞到汽缸底的距离为h＝22 cm，杆中恰无弹力．现用缸内的加热装置对缸内气体缓慢加热，气体的内能满足关系式U＝aT(a＝2.0 J/K)，汽缸与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2.求：(1)汽缸相对地面刚开始滑动时，缸内气体的温度T；(2)汽缸滑动后，继续缓慢加热，汽缸缓慢移动，直至活塞恰到汽缸口，求这个过程气体吸收的热量Q.。
人教版初中高中物理选修三第三章《热力学定律》经典练习题(含答案解析)
一、选择题1．下列例子中，通过热传递改变物体内能的是（）A．火炉将水壶中的水煮开B．汽车紧急刹车时轮胎发热C．压缩气体放气后温度降低D．擦火柴，火柴就燃烧2．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、C变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。
则在此过程中（）A．由A到B，气体所有分子的动能都增大B．由B到C，气体对外做功，放出热量C．由C到D，气体压强增大，内能减少D．由A到D，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少3．一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能），在温度升高的过程中（）A．气体分子的平均动能可能不变B．外界一定对气体做功C．气体一定从外界吸收热量D．气体的内能一定增加4．下列说法中正确的是（）A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的D．因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机5．下列说法正确的是A．物体吸收热量，其温度一定升高B．热量只能从高温物体向低温物体传递C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式6．下列说法中不正确．．．的是A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力B．对于温度相同的氧气与氢气，它们的分子平均速率不同C．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部D．压强不变时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能7．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．管内气体内能增加，压强变大8．图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，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（）A．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．ABC三种说法都不对9．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10．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（）A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B．气体吸热，温度降低，内能不变C．气体放热，压强增大，内能增大D．气体放热，温度不变，内能不变11．一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，其变化过程的p V 图像如图所示（）A．气体在A状态时的内能大于C状态时的内能B．气体在B状态时每个分子的动能都比A状态时大C．气体从状态A到B吸收的热量大于从状态B到C放出的热量D．气体从状态A到B吸收的热量等于从状态B到C放出的热量12．如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a和b。
人教版高中物理选修3-3课件《10.3热力学第一定律-能量守恒定律》
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中,内能的变化 ΔU 与热量 Q 及做的功 W 之间又有什么关系呢?
答案:ΔU=Q+W。该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关 系,在物理学中叫做热力学第一定律。
迁移与应用 1 一定质量的气体从外界吸收了 4.2×105J 的热量,同时气体对外界做 了 6×105J 的功,问: (1)物体的内能是增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)分子的平均动能是增加还是减少? 答案:见解析 解析:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J 气体对外界做功为:W=-6×105J 由热力学第一定律知: ΔU=W+Q=(-6×105J)+(4.2×105J)=-1.8×105J ΔU 取负值,说明气体的内能减少,减少了 1.8×105J。
答案:D 解析:由热力学第一定律 ΔU=Q+W,气体吸收热量 Q>0,体积膨胀对 外做功 W<0,但不能确定 Q 与 W 值的大小,所以不能判断 ΔU 的正负, 则气体内能的增减也就不能确定,选项 D 正确。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的增量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。
2.数学表达式:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量:自然界存在着多种不同形式的运动,每种运动对应着 一种形式的能量。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
迁移与应用 2 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( )
高中物理人教版选修三热力学第一定律能量守恒定律
点评：搞清能量转化的物理情景及转化过程中的数量关 系，由能量守恒定律来列方程求解。
(2012·潍坊市高二联考)如图所示，密闭绝热容器内有一 绝热的具有一定质量活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为 真空，活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧 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Ep(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，气体达到平衡状态。经过此 过程( )
题型3 综合应用
(2012·青州模拟)(1)如下图所示，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
(2)如图2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P0，现对气 缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2，则在 此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不 变”、或“减小”)，气体内能变化了______。
解析：(1)形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅 动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、B、C错；由 能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一 部分释放于空气中，故D对。
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的 距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了。
人教版高中物理选修三第三章《热力学定律》测试题(包含答案解析)
一、选择题1．(0分)[ID：130335]下列说法正确的是（）A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律2．(0分)[ID：130329]一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量3.8×104J，则该理想气体的（）A．温度降低，密度减小B．温度降低，密度增大C．温度升高，密度减小D．温度升高，密度增大3．(0分)[ID：130327]如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd、de 四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行。
下列说法正确的是（）A．ab过程中气体分子热运动平均动能增加B．bc过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变C．cd过程中气体从外界吸热小于气体内能增量D．de过程中气体对外放出热量，内能不变4．(0分)[ID：130326]一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中A．温度保持不变B．温度先升高，后又减小到初始温度C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热D．气体的密度在不断增大5．(0分)[ID：130318]用密闭活塞封闭在气缸内一定质量的某种理想气体，如果气体与外界没有热交换，下列说法正确的是A．若气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大B．若气体分子的平均动能增大，则气体的压强可能减小C．若气体分子的平均距离增大，则气体的压强一定增大D．若气体分子的平均距离增大，则气体的压强可能不变6．(0分)[ID：130315]下列说法正确的是A．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C．气体从外界吸收了热量，内能必定增加D．在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能减少7．(0分)[ID：130311]下列说法不正确．．．的是A．中国第一位进入太空的宇航员是杨利伟B．中国的卫星导航系统叫北斗导航系统C．能量是守恒的，我们不需要节约能源D．能量的耗散从能量转换的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的．8．(0分)[ID：130308]如图所示，A、B为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O为固定轴，且MO=NO，将A中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN重新平衡，下列说法正确的是（）A．B中气体温度不变B．B中气体温度降低C．A中气体克服外力做功，外界对B气体做功D．A中气体内能增加，B中气体内能减少9．(0分)[ID：130273]根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（）A．功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功B．热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体C．气体向真空的自由膨胀是不可逆的D．随着技术的进步，热机的效率可以达到100%10．(0分)[ID：130266]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，下列说法不正确的是（）A．气体的内能减少B．气体的内能增大C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体分子的平均动能减小11．(0分)[ID：130258]如图所示，一个密闭气缸封闭着一部分空气。
2024年人教版高中物理选择性必修第三册第3章热力学定律第2节热力学第一定律 3.能量守恒定律
量等于物体对外界做的功)。
3.判断是否做功的方法
一般情况下看物体的体积是否变化。
(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W<0。
(2)若物体体积减小,表明外界对物体做功,W>0。
画龙点睛 热力学第一定律是将单纯的绝热过程和单纯的传热过程中内
-
体积增大,热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少
2.几种特殊情况
(1)绝热过程:Q=0,则ΔU=W,物体内能的增加量等于外界对物体做的功。
(2)等容过程:该过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加量等于
物体从外界吸收的热量。
(3)(气体)等温过程:过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则
B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J
C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×104 J
D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J
解析：因为外界对气体做功,W取正值,即W=8×104 J;内能减少,ΔU取负
值,即ΔU=-1.2×105 J;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q=ΔU-W=
温度升高,由一定量的理想气体的内能仅仅与温度有关,可知小瓶内气体的
能改变的定量表达推广到一般情况,既有做功又有传热的过程,其中ΔU表
示内能改变的数量,W表示做功的数量,Q表示外界与物体间传递的热量。
【典型例题】
【例题1】 一定质量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,
气体的内能减少了1.2×105 J,则下列各式正确的是( B )
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版【指路问津】（1）热力学第一定律与能量守恒定律有怎样的关系？（2）能量守恒定律重大意义是什么?【典型例题】1．关于物体内能变化，以下说法中正确的是A ．物体对外做功，温度一定降低，内能一定减少B ．物体吸收热量，温度一定增加，内能一定增大C ．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D ．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变[精与解] 改变物体内能的途径有两个，做功和热传递。
分析问题时必须同时考虑做功和热传递两个因素对内能的影响。
物体对外界做多少功内能就会减少多少；外界对物体做多少功物体内能就会增加多少。
物体吸收多少热量内能就会增加多少；物体发出多少热量内能就会减少多少。
A 、B 选项错误的原因都只考虑了做功或热传递一个因素对内能的影响。
D 选项虽然考虑了做功或热传递两个因素对内能的影响，但两个因素都使内能减少，故D 选项错误。
正确答案为C 。
[解后思] 用热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 解题，要根据系统做功的正、负，吸热还是放热以及内能的增减，来确定公式中ΔU 、Q 、W 的正负。
当外界对系统做功、吸热、内能增加时，ΔU 、Q 、W 取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，ΔU 、Q 、W 取负值。
[延伸] 例如：一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J 的热量，同时气体对外做了 6×105J 的功， 物体的内能增加还是减少？变化量是多少？解析：气体从外界吸热：Q =4.2×105J ，气体对外做功：W =－6×105J ，由热力学第一定律：⊿U =W +Q =－6×105J ＋4.2×105J=－1.8×105J ，⊿U 为负，说明气体的内能减少了1.8×105J 。
2．水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L =2264 J/g ，这时质量m =1g 的水变为水蒸气，其体积由V 1=1.043 cm 3变为V 2=1676 cm 3，在该过程中水增加的内能是多少？[精与解] 在1 g 水汽化的过程中吸收的热量为Q =mL =1×2264 J ， 水气在1标准大气压下做等压膨胀，对外界所做的功为 W =p 0（V 2－V 1）=1.013×105×(1676－1.043)×10-6 J=170 J根据热力学第一定律，增加的内能为： ΔU =Q +W =2264 J －170 J≈2094 J[评注] 一定量的液体全部汽化时，在一大气压条件下体积将增大1000倍左右，气体对外界做功W =p 0ΔV ，p 0为大气压强。
新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律(知识点详解及配套习题)
第三章热力学定律1．功、热和内能的改变................................................................................................ - 1 -2. 热力学第一定律....................................................................................................... - 10 -3. 能量守恒定律........................................................................................................... - 10 -4. 热力学第二定律....................................................................................................... - 18 -章末复习提高................................................................................................................ - 28 -1．功、热和内能的改变一、功和内能1．焦耳的实验(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。
(2)代表性实验①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；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。
2．功和内能(1)内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。
高考物理一轮复习 选修3-3 3 热力学定律与能量守恒练习(含解析)-人教版高三选修3-3物理试题
热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解和应用【典例1】一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)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，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【通型通法】1.题型特征：热力学第一定律的应用。
2.思维导引：气体的内能仅与状态有关，气体返回到原状态，整个过程中气体内能变化为零。
【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J，气体的内能增加了160J。
(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，如此从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′=-160J，又Q′=-240J，根据热力学第一定律得：ΔU′=W′+Q′，所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J，即外界对气体做功80J。
答案：(1)增加了160J (2)外界对气体做功80J1.热力学第一定律ΔU=Q+W：(1)符号法如此。
符号W Q ΔU(2)三种特殊情况。
2.做功和热传递的区别与联系：看能的性质能的性质发生了变化能的性质不变变化情况联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是一样的【加固训练】(多项选择)如下列图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。
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.气体不对外界做功，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E.单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少【解析】选B、D、E。
a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q=0，由热力学第一定律知，ΔU=0，故B正确；稀薄气体可看作理想气体，内能不变，如此温度不变，由玻意耳定律知压强减小，故C错误，D、E正确。