课时作业：103热力学第一定律能量守恒定律

1、第3节热力学第一定律能量守恒定律课前预习练1. 一个热力学系统的内能增量等于 与 的和，这个关系叫做热力学第一定律，公式 .它们的正负号规定如下:系统从外界吸热，Q_一0；系统向外界放热， Q_0系统内能增加，AU_0；系统内能减小，AU_0.2.能量既不会 ,也不会,它只能从一种形式 为另一种 形式，或者从一个物体 到别的物体，在 或 的过程中，能量的总量外界对系统做功， W0;系统对外界做功， W0.任何机器对外界做功都要消耗能量，能量转化和守恒定律的发现使人们进一步认识到：任何一部机器，只能使能量从 转化为 形式，而不能无中生有地能量.因此，第一类永动机是 制成的，因为它违背了 .关于物

2、体内能的变化，以下说法中正确的是（）A.物体吸收热量，内能一定增大B.物体对外做功，内能一定减少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. 一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统（）A.机械能守恒B.总能量守值C.机械能和内能增加D.机械能减少，内能增加.第一类永动机”不可能制成，是因为（）A.不符合机械能守恒定律B.违背了能量守恒定律C.做功产生的热不符合热功当量D.找不到合适的材料和合理的设计方案课堂探究练【概念规律练】知识点一热力学第一定律. 一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8X104 J的

3、功，气体的内能减少了1.2X105 J,则下列各式中正确的是 （）W= 8X104 J, AU=1.2X105 J, Q=4X104JW= 8X104J, AU = 1.2X105 J, Q = 2X105 JW= 8X104J, AU=1.2X105 J, Q = 2X104JW= 8X104 J, AU = 1.2X105 J, Q=4X104J.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，内能可能增加知识点二能量守恒定律.如图1所示，A、B是两个完全相同的铁球， A放在绝热

4、板上，B用绝热绳悬挂，现只让 它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为Qa、Qb,则（ ）A. Qa = QbB, QaQbD,无法确定 Qa、Qb的大小.水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可 达每秒6 000 m3,而且一年四季流量稳定，瀑布落差50 m,若利用这一资源发电，设其效率为50%,估算发电机的输出功率.（g取10 m/s2）【方法技巧练】热力学第一定律的应用技巧. 一定质量的气体在保持压强恒等于1.0 X 105 Pa的状况下，体积从 20 L膨胀到30 L ,这 TOC o 1-5 h z 一过程中气体从外界吸热4X1

5、03 J,则气体内能的变化为（）A.增加了 5X103 JB,减少了 5X103 JC.增加了 3X103 JD,减少了 3X103 J.如OT图2图2所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态8时（）A.体积必然变大B.有可能经过体积减小的过程C.外界必然对气体做正功D.气体必然从外界吸热课后巩固练1 J,在外界对它做）0.5 J的功后，它放出0.2 J的热量，系统在.某系统的初状态具有内能 这个过程中内能的增量是（A. 0.7 JB. 0.3 JC. 0.66 JD. - 0.34 J.某气体温度升高了（体积不变），可能的原因是（）A .气体一定吸收了热

6、量B .气体可能放出了热量C.外界对气体可能做了功D.气体可能吸收了热量.如图3所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时（A,氢气的温度不变C.氢气的体积增大）B .氢气的压强减小D.氧气的温度升高图4.如图4, 一绝热容器被隔板 K隔开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 KB, 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5

7、. 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Wi表示外界对气体做的功， W2表示气体对外界做的功， Qi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 . QiQ2 = W?W|B , QiQ2 = WiW2C. Wi = W2D, Qi = Q2vv图56.如图5所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的pV图线，则在此过程中（）A.气体的内能改变B.气体的体积增大C.气体向外界放热D.气体对外界做功图6.如图6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，dc平行于纵坐标轴，ab

8、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.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8.自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是（）A,机械能守恒.能量正在消失C.只有动能和重力势能的相互转化D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒.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出明亮的火焰；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.上述不同现象所包含的相同物理过程是（）A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量 D.物体

9、的机械能转化为其他形式的能量图7.如图7所示为冲击摆实验装置， 一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（）A.子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B.子弹的动能转变成了沙箱和子弹的热能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沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能11.图8在图8所示的两端开口的 “U形管中，盛有同种液体，并用阀门K将液体隔成左、右两部分， 左边液面比右边液面高. 现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中， 液体 向外放热为Q,内能变化量为 AU,动能变化量为 AEk；大气对液体做功为

10、Wi,重力做功为 W2,液体克服阻力做功为 W3,由功能关系可得亚广。W2W3=AEk W2 W3=Q= AU W3-Q= AU其中，正确的是（）A.B.C.D.题号1234567891011答案12.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2X105 J的功，同时空气的内能增加了1.5X105 J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少？一定量的气体从外界吸收了 2.6X105 J的热量，内能增加了 4.2X105 J,是气体对外界 做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？如果气体吸收的热量仍为2.6X105 j不变,但是内能只增加了 1.6X105 j,这一过程做功情况怎样？一铁球从高 H处

11、由静止落到地面上，回弹速率是落地速率的一半，设撞击所转化的内 能全部使铁球温度升高，则铁球的温度升高多少？（设铁的比热容为c,各物理量取国际制单 位）第3节热力学第一定律能量守恒定律课前预习练外界向它传递的热量外界对它所做的功AU=W+ QQb,选项C正确.点评 应用能量守恒定律解决问题时，首先应明确有哪几种能量参与转化或转移，哪些增、哪些减，然后利用守恒观点列出方程求解. 91.5X 10 W解析 水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能.每秒钟流下的水的质量为：m= PV= 1X103X6 000 kg = 6X106 kg.每秒钟水减少的机械能为：E=mgh=6X 106X10X50 J

12、=3X 109 J.设发电机的输出功率为 P,则由能量守恒定律可得：EPt,解得 P= 3X 109X 50% W=1.5X109 W.点评 能量守恒定律是普遍适用的定律，在解决有关能量转化问题时，必须想到利用能量守恒定律.C 气体等压膨胀过程对外做功 W= pAV= 1.0父P0X (3020)X10 m3=1.0勿.1这一过程 气体从外界吸热 Q= 4X31J3由热力学第一定律 AU= W+ Q,由于气体又外做功， W应取负 值，则可得 AU=- 1.0如-414.0 X31J0= 3.0 X3J)即气体内能增加 3X3 0.方法总结 若气体等压变化，压强为 p,体积变化为 双，则气体做功

13、 W= p - V.ABD 本题是气体状态变化、图象与热力学第一定律结合的综合分析题.连接OA、OB,得到两条等容线，故有 VbVa,所以A正确.由于没有限制从状态 A变化到状态B的过程， 所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故B正确.因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C错误.因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力 学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确.方法总结 (1)一定质量的理想气体的内能只由温度决定，与体积无关.(2)应注意W+ Q= AU和pV=C及图象的巧妙结合，综合分析.课后巩固练B 因 W= 0.5 J Q=- 0.2 J 由热力学第一定律 A

14、U=W+ Q 可知，AU= 0.3 J A 体积不变，说明外界对气体做的功W=0,由于温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，气体内能增加，由AU0知Q0,即一定吸热.BCD 理想气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，pV=c,所以氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由AU=W+ Q可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由热力学第一定律AU = W+ Q,无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高.BD 因b内为真空，所以抽开隔板后，a内气体可以 自发

15、”进入b,气体不做功.又因容器绝热，不与外界发生热量传递，根据热力学第一定律可以判断其内能不变，温度不变.由理想气体状态方程可知：气体体积增大，温度不变，压强必然变小，综上可判断B D项正确.A 气体初、末状态相同，内能相同，由热力学第一定律知AW+ AQ=0,即W2 W产Ql Q2,故选项A正确.C 由图象可知该理想气体发生的是等温变化，故气体的内能不变，AU=0；但气体的体积在减小，故外界对气体做功， W0;由热力学第一定律 AU=W+ Q知，Q0,气体向外 界放热，故C正确.7. BCD 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，要保持内能不变，

16、一定要吸收热量，故答案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，故选项B正确；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， 选项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，故选项 D正确.D 自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能克服阻力、摩擦 力做功，增加了内能.AD 此题考查学生综合分析能力，从若干不同的现象中分析找出相

17、同的规律，这四个现象中物体在运动过程中都受到阻力，汽车主要受制动阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、 降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D对.10. D 子弹在射入沙箱瞬间， 要克服摩擦阻力做功， 有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能.11.B 由动能定理可知 W2 W3+ Wi= 阻，其中 Wi=p AV左一p AV右=0,可知、正确.由热力学第一定律 AU=W+ Q得AU=W3Q,可知正确，错误.综合以上分析可知

18、确. 5X104 J解析选择被压缩的空气为研究对象，根据的热力学第一定律有 由题意可知 W= 2X105 J, AU=1.5X105 J,代入上式得 Q= AU-W= 1.5 X105 J-2X 105 J= 5X 104 J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为.外界对气体做功，做功为 1.6X105 J气体对外界做功，做功为1.0 x 105 JAU = W+ Q5X104 J.解析 由题意知Q=2.6X105J, AU = 4.2X105 J,根据AU=Q+W,代入可得 W=51.6X 10J, W为正值，外界对气体做功，做功为 同理由题意可知 Q =2.6X105 J,