課時(shí)作業(yè)：103熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

1、第3節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律課前預(yù)習(xí)練1. 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于 與 的和，這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律，公式 .它們的正負(fù)號規(guī)定如下:系統(tǒng)從外界吸熱，Q_一0；系統(tǒng)向外界放熱， Q_0系統(tǒng)內(nèi)能增加，AU_0；系統(tǒng)內(nèi)能減小，AU_0.2.能量既不會 ,也不會,它只能從一種形式 為另一種 形式，或者從一個(gè)物體 到別的物體，在 或 的過程中，能量的總量外界對系統(tǒng)做功， W0;系統(tǒng)對外界做功， W0.任何機(jī)器對外界做功都要消耗能量，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)使人們進(jìn)一步認(rèn)識到：任何一部機(jī)器，只能使能量從 轉(zhuǎn)化為 形式，而不能無中生有地能量.因此，第一類永動機(jī)是 制成的，因?yàn)樗`背了 .關(guān)于物

2、體內(nèi)能的變化，以下說法中正確的是（）A.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B.物體對外做功，內(nèi)能一定減少C.物體吸收熱量，同時(shí)對外做功，內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量，同時(shí)對外做功，內(nèi)能可能不變. 一物體獲得一定初速度后，沿著一粗糙斜面上滑，在上滑過程中，物體和斜面組成的系統(tǒng)（）A.機(jī)械能守恒B.總能量守值C.機(jī)械能和內(nèi)能增加D.機(jī)械能減少，內(nèi)能增加.第一類永動機(jī)”不可能制成，是因?yàn)椋ǎ〢.不符合機(jī)械能守恒定律B.違背了能量守恒定律C.做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D.找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案課堂探究練【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律. 一定質(zhì)量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8X104 J的

3、功，氣體的內(nèi)能減少了1.2X105 J,則下列各式中正確的是 （）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.下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法正確的是（）A.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加B,物體放出熱量，內(nèi)能一定減少C.當(dāng)做功和熱傳遞同時(shí)存在時(shí)，物體的內(nèi)能可能不變D.物體對外做功，內(nèi)能可能增加知識點(diǎn)二能量守恒定律.如圖1所示，A、B是兩個(gè)完全相同的鐵球， A放在絕熱

4、板上，B用絕熱繩懸掛，現(xiàn)只讓 它們吸收熱量，當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí)，它們所吸收的熱量分別為Qa、Qb,則（ ）A. Qa = QbB, QaQbD,無法確定 Qa、Qb的大小.水能不產(chǎn)生污染物，是一種清潔能源，位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流量可 達(dá)每秒6 000 m3,而且一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m,若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%,估算發(fā)電機(jī)的輸出功率.（g取10 m/s2）【方法技巧練】熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用技巧. 一定質(zhì)量的氣體在保持壓強(qiáng)恒等于1.0 X 105 Pa的狀況下，體積從 20 L膨脹到30 L ,這 TOC o 1-5 h z 一過程中氣體從外界吸熱4X1

5、03 J,則氣體內(nèi)能的變化為（）A.增加了 5X103 JB,減少了 5X103 JC.增加了 3X103 JD,減少了 3X103 J.如OT圖2圖2所示，A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8時(shí)（）A.體積必然變大B.有可能經(jīng)過體積減小的過程C.外界必然對氣體做正功D.氣體必然從外界吸熱課后鞏固練1 J,在外界對它做）0.5 J的功后，它放出0.2 J的熱量，系統(tǒng)在.某系統(tǒng)的初狀態(tài)具有內(nèi)能 這個(gè)過程中內(nèi)能的增量是（A. 0.7 JB. 0.3 JC. 0.66 JD. - 0.34 J.某氣體溫度升高了（體積不變），可能的原因是（）A .氣體一定吸收了熱

6、量B .氣體可能放出了熱量C.外界對氣體可能做了功D.氣體可能吸收了熱量.如圖3所示，用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分，先把活塞鎖住，將質(zhì)量和溫度都相同的理想氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分，然后提起銷子，使活塞可以無摩擦地滑動，當(dāng)活塞平衡時(shí)（A,氫氣的溫度不變C.氫氣的體積增大）B .氫氣的壓強(qiáng)減小D.氧氣的溫度升高圖4.如圖4, 一絕熱容器被隔板 K隔開a、b兩部分.已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體， b內(nèi)為 真空.抽開隔板 KB, a內(nèi)氣體進(jìn)入b,最終達(dá)到平衡狀態(tài).在此過程中（）A.氣體對外界做功，內(nèi)能減少B.氣體不做功，內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D.氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變5

7、. 一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回到開始的狀態(tài)，用Wi表示外界對氣體做的功， W2表示氣體對外界做的功， Qi表示氣體吸收的熱量， Q2表示氣體 放出的熱量.則在整個(gè)過程中一定有 （ ）A . QiQ2 = W?W|B , QiQ2 = WiW2C. Wi = W2D, Qi = Q2vv圖56.如圖5所示是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的pV圖線，則在此過程中（）A.氣體的內(nèi)能改變B.氣體的體積增大C.氣體向外界放熱D.氣體對外界做功圖6.如圖6所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中 ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab

8、的延長線過原點(diǎn)，以下說法正確的是（）A .從狀態(tài)d到c,氣體不吸熱也不放熱.從狀態(tài)c到b,氣體放熱C.從狀態(tài)a到d,氣體對外做功D.從狀態(tài)b到a,氣體吸熱8.自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法中正確的是（）A,機(jī)械能守恒.能量正在消失C.只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D.減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒.行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降； 條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流.上述不同現(xiàn)象所包含的相同物理過程是（）A.物體克服阻力做功B.物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C.物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 D.物體

9、的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量圖7.如圖7所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置， 一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度，則下面有關(guān)能的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A.子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B.子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C.子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能D.子彈的動能一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能11.圖8在圖8所示的兩端開口的 “U形管中，盛有同種液體，并用閥門K將液體隔成左、右兩部分， 左邊液面比右邊液面高. 現(xiàn)打開閥門K,從打開閥門到兩邊液面第一次平齊的過程中， 液體 向外放熱為Q,內(nèi)能變化量為 AU,動能變化量為 AEk；大氣對液體做功為

10、Wi,重力做功為 W2,液體克服阻力做功為 W3,由功能關(guān)系可得亞廣。W2W3=AEk W2 W3=Q= AU W3-Q= AU其中，正確的是（）A.B.C.D.題號1234567891011答案12.空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對空氣做了2X105 J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5X105 J,這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？一定量的氣體從外界吸收了 2.6X105 J的熱量，內(nèi)能增加了 4.2X105 J,是氣體對外界 做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少功？如果氣體吸收的熱量仍為2.6X105 j不變,但是內(nèi)能只增加了 1.6X105 j,這一過程做功情況怎樣？一鐵球從高 H處

11、由靜止落到地面上，回彈速率是落地速率的一半，設(shè)撞擊所轉(zhuǎn)化的內(nèi) 能全部使鐵球溫度升高，則鐵球的溫度升高多少？（設(shè)鐵的比熱容為c,各物理量取國際制單 位）第3節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律課前預(yù)習(xí)練外界向它傳遞的熱量外界對它所做的功AU=W+ QQb,選項(xiàng)C正確.點(diǎn)評 應(yīng)用能量守恒定律解決問題時(shí)，首先應(yīng)明確有哪幾種能量參與轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，哪些增、哪些減，然后利用守恒觀點(diǎn)列出方程求解. 91.5X 10 W解析 水力發(fā)電的基本原理是水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.每秒鐘流下的水的質(zhì)量為：m= PV= 1X103X6 000 kg = 6X106 kg.每秒鐘水減少的機(jī)械能為：E=mgh=6X 106X10X50 J

12、=3X 109 J.設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為 P,則由能量守恒定律可得：EPt,解得 P= 3X 109X 50% W=1.5X109 W.點(diǎn)評 能量守恒定律是普遍適用的定律，在解決有關(guān)能量轉(zhuǎn)化問題時(shí)，必須想到利用能量守恒定律.C 氣體等壓膨脹過程對外做功 W= pAV= 1.0父P0X (3020)X10 m3=1.0勿.1這一過程 氣體從外界吸熱 Q= 4X31J3由熱力學(xué)第一定律 AU= W+ Q,由于氣體又外做功， W應(yīng)取負(fù) 值，則可得 AU=- 1.0如-414.0 X31J0= 3.0 X3J)即氣體內(nèi)能增加 3X3 0.方法總結(jié) 若氣體等壓變化，壓強(qiáng)為 p,體積變化為 雙，則氣體做功

13、 W= p - V.ABD 本題是氣體狀態(tài)變化、圖象與熱力學(xué)第一定律結(jié)合的綜合分析題.連接OA、OB,得到兩條等容線，故有 VbVa,所以A正確.由于沒有限制從狀態(tài) A變化到狀態(tài)B的過程， 所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài)，故B正確.因?yàn)闅怏w體積增大，所以是氣體對外做功，C錯誤.因?yàn)闅怏w對外界做功，而氣體的溫度又升高，內(nèi)能增大，由熱力 學(xué)第一定律知?dú)怏w一定從外界吸熱，D正確.方法總結(jié) (1)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，與體積無關(guān).(2)應(yīng)注意W+ Q= AU和pV=C及圖象的巧妙結(jié)合，綜合分析.課后鞏固練B 因 W= 0.5 J Q=- 0.2 J 由熱力學(xué)第一定律 A

14、U=W+ Q 可知，AU= 0.3 J A 體積不變，說明外界對氣體做的功W=0,由于溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子平均動能增大，氣體內(nèi)能增加，由AU0知Q0,即一定吸熱.BCD 理想氣體氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同，但由于氫氣的摩爾質(zhì)量小，故氫氣物質(zhì)的量多，又體積和溫度相同，pV=c,所以氫氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)大，當(dāng)拔掉銷子后，會推動活塞向氧氣一方移動，這時(shí)氫氣對外做功，又無熱傳遞，由AU=W+ Q可知，氫氣內(nèi)能減少，溫度降低，對氧氣而言，外界對它做功，體積減小，由熱力學(xué)第一定律AU = W+ Q,無熱傳遞的情況下，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高.BD 因b內(nèi)為真空，所以抽開隔板后，a內(nèi)氣體可以 自發(fā)

15、”進(jìn)入b,氣體不做功.又因容器絕熱，不與外界發(fā)生熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以判斷其內(nèi)能不變，溫度不變.由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體體積增大，溫度不變，壓強(qiáng)必然變小，綜上可判斷B D項(xiàng)正確.A 氣體初、末狀態(tài)相同，內(nèi)能相同，由熱力學(xué)第一定律知AW+ AQ=0,即W2 W產(chǎn)Ql Q2,故選項(xiàng)A正確.C 由圖象可知該理想氣體發(fā)生的是等溫變化，故氣體的內(nèi)能不變，AU=0；但氣體的體積在減小，故外界對氣體做功， W0;由熱力學(xué)第一定律 AU=W+ Q知，Q0,氣體向外 界放熱，故C正確.7. BCD 從狀態(tài)d到c,溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對外做功，要保持內(nèi)能不變，

16、一定要吸收熱量，故答案A錯；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過程，同時(shí)體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減?。ń禍兀?，就一定要伴隨放熱的過程，故選項(xiàng)B正確；氣體從狀態(tài) a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對外做功， 選項(xiàng)C正確；氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個(gè)等容變化過 程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化，就 沒有做功，氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果，故選項(xiàng) D正確.D 自由擺動的秋千擺動幅度減小，說明機(jī)械能在減少，減少的機(jī)械能克服阻力、摩擦 力做功，增加了內(nèi)能.AD 此題考查學(xué)生綜合分析能力，從若干不同的現(xiàn)象中分析找出相

17、同的規(guī)律，這四個(gè)現(xiàn)象中物體在運(yùn)動過程中都受到阻力，汽車主要受制動阻力，流星、降落傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場阻力，因而物體都克服阻力做功，A對；四個(gè)物體運(yùn)動過程中，汽車是動能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、 降落傘、條形磁鐵是重力勢能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，D對.10. D 子彈在射入沙箱瞬間， 要克服摩擦阻力做功， 有一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能.11.B 由動能定理可知 W2 W3+ Wi= 阻，其中 Wi=p AV左一p AV右=0,可知、正確.由熱力學(xué)第一定律 AU=W+ Q得AU=W3Q,可知正確，錯誤.綜合以上分析可知

18、確. 5X104 J解析選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)的熱力學(xué)第一定律有 由題意可知 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.負(fù)號表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為.外界對氣體做功，做功為 1.6X105 J氣體對外界做功，做功為1.0 x 105 JAU = W+ Q5X104 J.解析 由題意知Q=2.6X105J, AU = 4.2X105 J,根據(jù)AU=Q+W,代入可得 W=51.6X 10J, W為正值，外界對氣體做功，做功為 同理由題意可知 Q =2.6X105 J,