第12.2節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒（解析版）

第十二章熱力學(xué)定律12.2能量的轉(zhuǎn)化與守恒??目標(biāo)導(dǎo)航學(xué)問要點(diǎn)難易度1.熱力學(xué)第肯定律：?U=W+Q2.定性分析：依據(jù)氣體狀態(tài)圖像變化推斷做功、熱交換、內(nèi)能變化3.定量計(jì)算：氣體膨脹做正功W=p·?V★★★

★★★★★★??學(xué)問精講一、熱力學(xué)第肯定律1.焦耳試驗(yàn)：(1)絕熱過程：一個(gè)系統(tǒng)在變化過程中，既不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程，即Q=0。假如一個(gè)熱學(xué)過程的狀態(tài)變化發(fā)生極快、系統(tǒng)與外界交換的熱量很少，可以近似看成絕熱過程。(2)封閉系統(tǒng)：與外界沒有物質(zhì)交換，但有能量交換。(3)結(jié)論：絕熱系統(tǒng)中，重力對(duì)P與P’所做的功總等于水和容器組成的系統(tǒng)增加的內(nèi)能，即：?U=W同理，只有熱交換，沒有做功的過程，內(nèi)能的增加等于吸取的熱量，即：?U=Q熱功當(dāng)量：1卡的熱量相當(dāng)于4.2J的功。2.熱力學(xué)第肯定律：(1)內(nèi)容：一般地，在系統(tǒng)與外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化量?U等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W與系統(tǒng)從外界吸取的熱量Q的代數(shù)和。(2)公式：?U=W+Q通常，外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)取W>0，系統(tǒng)對(duì)外界做功時(shí)取W<0；系統(tǒng)從外界吸取熱量時(shí)取Q>0，系統(tǒng)向外界放出熱量時(shí)取Q<0。3.拓展理解：(1)抱負(fù)氣體指溫度不太低，壓強(qiáng)不太大，即忽視分子勢(shì)能的抱負(fù)模型。抱負(fù)氣體的等溫過程：內(nèi)能不變。等溫膨脹，吸熱同時(shí)對(duì)外做功；等溫壓縮，對(duì)氣體做功同時(shí)放熱。(2)等壓膨脹，對(duì)外做功W=p?V。p-V圖像與V軸所圍面積表示W(wǎng)，V增大表示氣體對(duì)外做功，V減小表示外界對(duì)氣體做功。循環(huán)過程形成閉合曲線，閉合曲線的面積，順時(shí)針表示對(duì)外做功；逆時(shí)針表示外界對(duì)氣體做功。(3)自由膨脹，即氣體向真空中膨脹，對(duì)外不做功。(4)物體的溫度上升，其內(nèi)能肯定增加；但物體內(nèi)能增加，溫度不肯定上升。例如，晶體熔化時(shí)，內(nèi)能增加，溫度不變。二、能量守恒定律1.第一類永動(dòng)機(jī)不能制成：違法能量守恒這一自然界最普適的基本定律。2.能量守恒定律：大量事實(shí)證明，能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消逝，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。3.自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著一種形式的能量。機(jī)械運(yùn)動(dòng)--機(jī)械能熱運(yùn)動(dòng)--內(nèi)能化學(xué)運(yùn)動(dòng)--化學(xué)能電荷運(yùn)動(dòng)--電能生物運(yùn)動(dòng)--生物能原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)--原子能能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過程，不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。4.能量守恒定律的特例機(jī)械能守恒定律：能量守恒在機(jī)械能范圍內(nèi)的表現(xiàn)；熱力學(xué)第肯定律：能量守恒在熱力學(xué)范圍內(nèi)的表現(xiàn)。例1.（多選）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.相同質(zhì)量的兩種物體，上升相同的溫度，內(nèi)能增量肯定相同B.肯定量0℃的水結(jié)成0℃的冰，內(nèi)能肯定削減C.肯定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能肯定削減D.肯定量氣體吸取熱量而保持體積不變，內(nèi)能肯定削減答案：BC解析：Q=Cm?t，比熱容不同，吸取的熱量不肯定相同，內(nèi)能增量也就不肯定相同，A錯(cuò)誤；肯定量0℃的水結(jié)成0℃的冰，分子動(dòng)能不變，分子勢(shì)能削減，內(nèi)能削減，B正確；肯定量氣體體積增大，對(duì)外做功，內(nèi)能削減，C正確；體積不變即不做功，吸取熱量，則內(nèi)能增加，D錯(cuò)誤。例2.肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能削減了1.2×105J，則下列各式中正確的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝－4×104J答案：B解析：由符號(hào)法則可知，外界對(duì)氣體做功W取正，氣體內(nèi)能削減，ΔU為負(fù)值，代入熱力學(xué)第肯定律表達(dá)式得Q＝－2×105J。故B正確。??考點(diǎn)題型題型01氣體狀態(tài)變化的定性分析例3.肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，從狀態(tài)a開頭，經(jīng)受ab、bc、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，其V－T圖像如圖所示，其中圖線ab的反向延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，圖線bc平行于T軸，圖線ca平行于V軸，則()A．a(chǎn)b過程中氣體壓強(qiáng)不變，氣體從外界吸熱B．bc過程中氣體體積不變，氣體不吸熱也不放熱C．ca過程中氣體溫度不變，氣體從外界吸熱D．整個(gè)變化過程中氣體的內(nèi)能先削減后增加答案：A解析：圖線ab的反向延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，可知a到b過程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積變大，氣體對(duì)外做功；溫度上升，內(nèi)能增加，氣體從外界吸熱，故A正確；b到c過程中氣體體積不變，氣體不做功，溫度降低，內(nèi)能減小，氣體放熱，故B錯(cuò)誤；c到a過程中氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積變小，外界對(duì)氣體做功，氣體放熱，故C錯(cuò)誤；整個(gè)變化過程溫度先上升，后降低，最終不變，所以氣體的內(nèi)能先增加，后減小，最終不變，故D錯(cuò)誤。例4.某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作，該循環(huán)可視為由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等容過程組成如圖所示為肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體所經(jīng)受的奧托循環(huán)，則該氣體（）A.在a→b的過程中，外界對(duì)其做的功全部用于增加內(nèi)能B.在狀態(tài)a和c時(shí)氣體分子的平均動(dòng)能可能相等C.在b→c的過程中，氣體溫度不變D.在一次循環(huán)過程中氣體吸取的熱量小于放出的熱量答案：A解析：a→b過程為絕熱壓縮過程，外界對(duì)其做正功，外界對(duì)其做的功全部用于增加內(nèi)能，故A正確；由A的分析可知，狀態(tài)b的溫度比a的溫度高，由狀態(tài)b到c的過程是等容過程，壓強(qiáng)增大，溫度上升，所以c狀態(tài)的溫度大于a狀態(tài)的溫度，故氣體分子的平均動(dòng)能不行能相等，故BC錯(cuò)誤；在b→c的過程中，氣體吸取熱量，從c→d是絕熱過程，氣體對(duì)外做功，從d→a是等容過程，溫度降低，氣體放熱，在一次循環(huán)過程中，氣體內(nèi)能變化為零，而圖像中abcd的面積為氣體對(duì)外做功，所以氣體吸取的熱量大于放出的熱量，故D錯(cuò)誤。題型02氣體狀態(tài)變化的定量計(jì)算方法總結(jié)：1.綜合應(yīng)用氣體的狀態(tài)變化3個(gè)規(guī)律：等溫，等容，等壓，同時(shí)變化。2.留意熱力學(xué)第肯定律中正負(fù)號(hào)，以氣體為衡量標(biāo)準(zhǔn)。物理量符號(hào)含義符號(hào)含義W＋外界對(duì)物體做功－物體對(duì)外界做功Q＋物體吸取熱量－物體放出熱量?U＋內(nèi)能增加－內(nèi)能削減例5.如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計(jì)且光滑的活塞密封肯定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸取熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對(duì)外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加答案：D解析：A．在A狀態(tài)，依據(jù)題意mg+p0S=pASB．依據(jù)圖像可知所以氣體做等壓變化解得故B錯(cuò)誤；C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對(duì)外界做功W=pAΔV=206JD．依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q-W=294J故D正確。例6.在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，1g的水由液態(tài)變成同溫度的水蒸氣，其體積由1.043cm3變?yōu)?676cm3。在物理學(xué)中，單位質(zhì)量的物質(zhì)在肯定溫度下從液態(tài)變成氣態(tài)時(shí)，所吸取的熱量叫作汽化熱。已知水的汽化熱為2263.8J/g。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p＝1.013×105Pa。求1g水在沸騰汽化的過程中：(1)體積膨脹時(shí)對(duì)外界做的功W；(2)吸取的熱量Q；(3)增加的內(nèi)能ΔU。答案：(1)169.7J(2)2263.8J(3)2094.1J解析：取1g水為爭辯系統(tǒng)，把大氣視為外界。(1)等壓(大氣壓)膨脹時(shí)對(duì)外界做的功：W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1676－1.043)×10－6J≈169.7J。(2)吸取的熱量：Q＝mL＝1×2263.8J＝2263.8J。(3)依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，增加的內(nèi)能：ΔU＝Q＋(－W)＝2263.8J＋(－169.7J)＝2094.1J。??鞏固練習(xí)~A組~1.關(guān)于內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A．物體吸取熱量，內(nèi)能肯定增大B．物體對(duì)外做功，內(nèi)能肯定削減C．物體吸取熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變答案：C解析：依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，物體內(nèi)能的變化與做功及熱傳遞兩個(gè)因素均有關(guān)．物體吸取熱量，內(nèi)能不肯定增大，由于物體可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能還有可能不變或削減，A錯(cuò)誤，C正確；物體對(duì)外做功，可能同時(shí)吸取熱量內(nèi)能還有可能不變或增大，B錯(cuò)誤；物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能肯定削減，D錯(cuò)誤。2．2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇制造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄。若在浮空艇某段上升過程中，視為抱負(fù)氣體，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體（）A．吸取熱量 B．壓強(qiáng)增大 C．內(nèi)能減小 D．對(duì)外做負(fù)功答案：C解析：由于浮空艇上升過程中體積和質(zhì)量均不變，則艇內(nèi)氣體不做功；依據(jù)可知溫度降低，則艇內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能減?。挥忠罁?jù)可知?dú)怏w放出熱量。3．一池塘，從水面往下越深水溫越低，一水底的魚吐出一氣泡，氣泡在緩慢上浮的過程中（接近水面時(shí)氣泡內(nèi)的溫度高于在水底的溫度），關(guān)于氣泡內(nèi)的氣體（可看作抱負(fù)氣體），下列說法正確的是（）A．氣體的內(nèi)能減小 B．氣體對(duì)外做正功C．氣體的壓強(qiáng)增大 D．氣體吸取的熱量小于內(nèi)能增加量答案：B解析：A．氣泡上升過程中，氣泡內(nèi)氣體溫度越來越高，內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；C．依據(jù)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)公式可知?dú)馀萆仙瑲怏w壓強(qiáng)越來越小，C錯(cuò)誤；B．由于氣泡溫度上升、壓強(qiáng)減小，依據(jù)可知?dú)怏w體積肯定變大，氣體對(duì)外做功，B正確；D．由于氣體內(nèi)能增加，且對(duì)外做功，依據(jù)，可知?dú)怏w吸取的熱量大于內(nèi)能增加量，D錯(cuò)誤。4.將裝有肯定質(zhì)量氧氣的薄鋁筒開口向下浸入20℃的水中，如圖所示，緩慢推動(dòng)鋁筒，使其下降2m，鋁筒內(nèi)氧氣無泄漏，不計(jì)氣體分子間相互作用，則鋁筒在緩慢下降過程中，氧氣（）A．從外界吸熱 B．對(duì)外界做正功C．向外界放熱 D．內(nèi)能減小答案：C解析：由于不計(jì)氣體分子間相互作用，所以氣體是抱負(fù)氣體，則氧氣的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而外界溫度不變，所以氧氣的溫度不變，所以氧氣的內(nèi)能不變；鋁筒下降時(shí)，筒內(nèi)液面處水的壓強(qiáng)增大，則鋁筒內(nèi)氧氣壓強(qiáng)增大，由玻意耳定律可知pV=C則氧氣體積減小，外界對(duì)氧氣做正功，W為正，由ΔU=Q+W可知Q為負(fù)，即氧氣向外界放熱。C正確，ABD錯(cuò)誤。5.如圖所示是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()A．溫度上升，內(nèi)能增加600J B．溫度上升，內(nèi)能削減200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600J D．溫度降低，內(nèi)能削減200J答案：A解析：對(duì)肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度上升，A正確。6.（多選）肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體在某一過程中，從外界吸取熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則下列關(guān)于抱負(fù)氣體的說法正確的是()A．氣體溫度肯定上升 B．氣體的內(nèi)能肯定削減C．氣體的壓強(qiáng)肯定不變 D．分子間平均距離肯定增大答案：AD解析：氣體從外界吸取熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則氣體內(nèi)能增加1.5×104J；氣體的內(nèi)能增加，則溫度肯定上升，A正確，B錯(cuò)誤；氣體對(duì)外界做功，體積變大，則分子間平均距離肯定變大，溫度上升，由eq\f(pV,T)＝C可知，壓強(qiáng)不肯定不變，C錯(cuò)誤，D正確。7.如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，汽缸中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)。現(xiàn)通過電熱絲對(duì)氣體A加熱一段時(shí)間，后來活塞達(dá)到新的平衡。不計(jì)氣體分子勢(shì)能，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變。下列推斷正確的是（）A．氣體A吸熱，內(nèi)能削減 B．氣體B吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動(dòng)能增大 D．氣體A和氣體B內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大答案：C解析：ACD．由題意可知?dú)怏wA發(fā)生等容變化，則W=0，依據(jù)ΔU=W+Q可知，氣體A吸取熱量，內(nèi)能增加，溫度上升，氣體A分子的平均動(dòng)能變大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，C正確，AD錯(cuò)誤；B．由于中間是導(dǎo)熱隔板，所以氣體B吸取熱量，溫度上升，內(nèi)能增加，依據(jù)，又由于壓強(qiáng)不變，故體積變大，氣體對(duì)外做功，B錯(cuò)誤。8.如圖所示，密封的礦泉水瓶中，由于底部放置在加熱裝置上，距瓶底部越近，水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。輕輕擠壓礦泉水瓶，使得小瓶緩慢向底部下沉，小瓶內(nèi)氣體不斷吸熱，則在小瓶漸漸下沉的過程中，小瓶內(nèi)氣體（）A．內(nèi)能削減 B．增加的內(nèi)能大于吸取的熱量C．對(duì)外界做正功 D．溫度上升，分子的速率都增大答案：B解析：A．距瓶底部越近，水的溫度越高，因此小瓶下沉過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度上升，則其內(nèi)能增大，故A錯(cuò)誤；BC．輕輕擠壓礦泉水瓶，小瓶所受浮力減小，緩慢向底部下沉，可知小瓶內(nèi)氣體體積減小，所以外界對(duì)小瓶內(nèi)氣體做正功，由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q，可知增加的內(nèi)能大于吸取的熱量，故B正確，C錯(cuò)誤；D．溫度上升，小瓶內(nèi)氣體分子平均速率變大，但不是分子速率都增大，故D錯(cuò)誤。9.（多選）氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置，其原理圖如圖所示。座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中布滿空氣，氣閘艙B內(nèi)為真空。航天員從太空返回氣閘艙時(shí)，打開閥門K，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡。假設(shè)此過程中系統(tǒng)與外界沒有熱交換，艙內(nèi)氣體可視為抱負(fù)氣體，下列說法正確的是（）A.氣體并沒有對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變B.氣體溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小C.氣體體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能減小D.氣體體積變大，氣體分子單位時(shí)間對(duì)氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少答案：ABD解析：氣體自由膨脹，沒有做功，又由于是絕熱系統(tǒng)，所以內(nèi)能不變，A正確，C錯(cuò)誤；溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，B正確；內(nèi)能不變，即分子的平均速率不變，但體積增大，密度減小，所以單位時(shí)間對(duì)氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，D正確。10.某同學(xué)用如圖所示的噴壺對(duì)教室進(jìn)行消毒。閉合閥門K，向下壓壓桿A可向瓶內(nèi)儲(chǔ)氣室充氣，多次充氣后按下按柄B打開閥門K，消毒液會(huì)自動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。設(shè)充氣和噴液過程中瓶內(nèi)氣體溫度保持不變，則（）A．噴液過程中，外界對(duì)瓶內(nèi)氣體做正功B．噴液過程中，瓶內(nèi)氣體從外界吸取熱量C．充氣過程中，瓶內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能增大D．充氣過程中，瓶內(nèi)全部氣體分子的速率均不變答案：B解析：A．噴液過程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體體積增大，瓶內(nèi)氣體對(duì)外做功，A錯(cuò)誤；B．噴液過程中瓶內(nèi)氣體對(duì)外做功而溫度保持不變，由熱力學(xué)第肯定律可知，瓶內(nèi)氣體從外界吸取熱量，B正確；C．充氣過程中，瓶內(nèi)氣體溫度保持不變分子平均動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；D．充氣過程中，瓶內(nèi)氣體的平均速率不變，但不是全部氣體分子的速率均不變，D錯(cuò)誤。11.有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為抱負(fù)氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸取熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對(duì)外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大答案：A解析:選A,AC．吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，?U=0，由熱力學(xué)第肯定律?U=W+Q可知Q=?U?W>0吸盤內(nèi)氣體要吸取熱量，A正確，C錯(cuò)誤；B．吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯(cuò)誤；D．吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯(cuò)誤。12.器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中，如圖所示．汽缸內(nèi)封閉著肯定質(zhì)量的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽視不計(jì)．當(dāng)緩慢推動(dòng)活塞Q向左運(yùn)動(dòng)的過程中，有下列說法：①活塞對(duì)氣體做功，氣體的平均動(dòng)能增加；②活塞對(duì)氣體做功，氣體的平均動(dòng)能不變；③氣體的單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強(qiáng)增大；④氣體的單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強(qiáng)不變。其中正確的是()A．①③B．①④C．②③D．②④答案：C解析：解決本題的關(guān)鍵是理解緩慢推動(dòng)活塞Q的物理含義．推動(dòng)活塞Q使活塞對(duì)氣體做功，原來氣體的溫度應(yīng)上升，但是由于緩慢推動(dòng)活塞，所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到四周環(huán)境中，由于環(huán)境溫度恒定，所以汽缸內(nèi)氣體的溫度不變，氣體的平均動(dòng)能不變，①錯(cuò)誤，②正確．由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，所以單位面積上汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此，氣體的壓強(qiáng)增大，③正確，④錯(cuò)誤。故②③正確，C正確。13.在爭辯大氣現(xiàn)象時(shí)可把溫度、壓強(qiáng)相同的一部分氣體叫做氣團(tuán)，氣團(tuán)可看做抱負(fù)氣體，將其作為爭辯對(duì)象。氣團(tuán)直徑很大可達(dá)幾千米，其邊緣部分與外界的熱交換相對(duì)于整個(gè)氣團(tuán)的內(nèi)能來說格外小，可以忽視不計(jì)。氣團(tuán)從地面上升到高空后溫度可降低到－50℃，關(guān)于氣團(tuán)上升過程中下列說法正確的是()A．氣團(tuán)體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能增加，壓強(qiáng)減小B．氣團(tuán)體積收縮，外界對(duì)氣團(tuán)做功，內(nèi)能削減，壓強(qiáng)增大C．氣團(tuán)體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能削減，壓強(qiáng)減小D．氣團(tuán)體積收縮，外界對(duì)氣團(tuán)做功，內(nèi)能增加，壓強(qiáng)不變答案：C解析:據(jù)熱力學(xué)第肯定律：ΔU＝W＋Q，忽視氣團(tuán)與外界的熱交換，ΔU＝W，氣團(tuán)上升過程中，外界壓強(qiáng)隨高度上升而變小，氣團(tuán)體積膨脹，對(duì)外做功，導(dǎo)致內(nèi)能大量削減而溫度降低。14．（多選）如圖所示，絕熱隔板把絕熱的汽缸分成體積相等的兩部分，與汽缸壁的接觸是光滑的，兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種抱負(fù)氣體和?，F(xiàn)通過電熱絲對(duì)氣體加熱一段時(shí)間后，、各自達(dá)到新的平衡，下列說法正確的是（）A．的溫度上升B．的體積增大，壓強(qiáng)變小C．加熱后的分子熱運(yùn)動(dòng)比的分子熱運(yùn)動(dòng)更激烈D．的體積減小，壓強(qiáng)增大答案：AD解析：A．加熱氣體a，活塞右移，活塞對(duì)氣體b做功，而氣體b沒有放出熱量，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，氣體的溫度上升，A正確；BD．由于b的體積減小，溫度上升，依據(jù)抱負(fù)氣體狀態(tài)方程氣體b的壓強(qiáng)增大，而兩部分壓強(qiáng)相等，因此a的壓強(qiáng)變大，B錯(cuò)誤，D正確；C．依據(jù)兩部分壓強(qiáng)相等，而因此也就是加熱后a的分子熱運(yùn)動(dòng)比b的分子熱運(yùn)動(dòng)更激烈，C錯(cuò)誤。15.（多選）用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有抱負(fù)氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)集中至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，下列說法正確的是（）A.氣體自發(fā)集中前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)集中過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功答案：ABD解析：由于汽缸、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以抱負(fù)氣體在自發(fā)集中的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功.依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體自發(fā)集中前后，內(nèi)能不變，A正確，C錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，B、D正確。16．（多選）夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時(shí)候，會(huì)覺得從輪胎里噴出的氣體涼，假如把輪胎里的氣體視為抱負(fù)氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是（）A．氣體的內(nèi)能不變B．氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對(duì)外做功，溫度降低C．氣體膨脹時(shí)，熱量散得太快，使氣體溫度降低了D．氣體分子的平均動(dòng)能減小答案：BD解析：氣體噴出時(shí)，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q=0，對(duì)外做功，由熱力學(xué)第肯定律可知?dú)怏w內(nèi)能削減，溫度降低，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故氣體分子的平均動(dòng)能減小，BD正確。17.（多選）夏天，從湖底形成一個(gè)氣泡，在緩慢上升到湖面的過程中沒有裂開，如圖，若越接近水面，湖內(nèi)水的溫度越高，大氣壓強(qiáng)沒有變化，將氣泡內(nèi)氣體看作抱負(fù)氣體．則上升過程中，以下說法正確的是()A．氣泡內(nèi)氣體對(duì)外界做功 B．氣泡內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能增大C．氣泡內(nèi)氣體溫度上升導(dǎo)致放熱 D．氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)可能不變答案：AB解析：氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，氣泡上升過程中，其壓強(qiáng)減小，溫度上升，依據(jù)抱負(fù)氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，體積肯定增大，故氣泡內(nèi)氣體對(duì)外界做功，故A正確，D錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度上升，氣泡內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能增大，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增大，即ΔU>0，體積增大，即W<0，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可得Q>0，即氣泡內(nèi)的氣體吸熱，故B正確，C錯(cuò)誤。18.（多選）二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要緣由之一，目前專家們正在爭辯二氧化碳的深海處理技術(shù)．在某次試驗(yàn)中，將肯定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計(jì)溫度的變化，二氧化碳可視為抱負(fù)氣體，則此過程中()A．封閉氣體對(duì)外界做正功B．封閉氣體向外界傳遞熱量C．封閉氣體分子的平均動(dòng)能不變D．封閉氣體從外界吸取熱量答案：BC解析：由于不計(jì)氣體的溫度變化，氣體分子的平均動(dòng)能不變，即ΔU＝0，C正確；由于氣體體積減半，故外界對(duì)氣體做功，即W>0，A錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，B正確，D錯(cuò)誤。19.用密封性好、布滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A．體積減小，內(nèi)能增大 B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小答案：AC解析：充氣袋被擠壓，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，則W>0，即氣體對(duì)外界做負(fù)功，由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，即Q＝0，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q知，內(nèi)能增大，A、C正確；依據(jù)抱負(fù)氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可推斷壓強(qiáng)肯定增大，B、D錯(cuò)誤。20.（多選）如圖所示，絕熱的容器內(nèi)密閉肯定質(zhì)量的氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對(duì)其加熱時(shí)，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是()A．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞碰撞的次數(shù)削減B．電流對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能可能削減C．電流對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變D．電流對(duì)氣體做功肯定大于氣體對(duì)外做功答案：AD解析：由題意知，氣體壓強(qiáng)不變，活塞上升，體積增大，由eq\f(pV,T)為恒量知，氣體溫度上升，內(nèi)能肯定增加，由能的轉(zhuǎn)化和守恒知，電流對(duì)氣體做功肯定大于氣體對(duì)外做功，B、C均錯(cuò)，D項(xiàng)正確。由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋知溫度上升，氣體分子與活塞碰一次對(duì)活塞的沖擊力增大，而壓強(qiáng)不變；單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的沖擊力不變．因此單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的碰撞次數(shù)削減，A正確。21．（多選）如圖所示，絕熱的汽缸與絕熱的活塞A、B密封肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體后水平放置在光滑地面上，不計(jì)活塞與汽缸壁的摩擦，現(xiàn)用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱，在加熱過程中，下列說法正確的是（）A．汽缸仍保持靜止B．活塞A、B均向左移動(dòng)C．密封氣體的內(nèi)能肯定增加D．汽缸中單位時(shí)間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個(gè)數(shù)相同答案：AC解析：A．對(duì)汽缸整體分析，外部各個(gè)方向上受到大氣的壓力平衡，所以汽缸保持靜止，A正確；BC．用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱后，汽缸內(nèi)的氣體溫度上升，內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大，活塞A、B均向外運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確；D．活塞A的面積大于活塞B的面積，單位時(shí)間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個(gè)數(shù)不同，D錯(cuò)誤。22．（多選）如圖所示，A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中（插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi)），水銀柱上升至圖示位置停止。假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法正確的是（）A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．A管內(nèi)水銀的重力勢(shì)能大于B管的C．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量D．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同答案：BC解析：兩種狀況下大氣壓對(duì)水銀槽內(nèi)的水銀做相同的功，由于玻璃管內(nèi)吸進(jìn)的水銀一樣多，所以水銀槽內(nèi)的液面下降相同的高度，外界大氣壓力對(duì)水銀做功，使水銀進(jìn)入試管內(nèi)，大氣壓力對(duì)水銀做的功一部分增加了管內(nèi)水銀的重力勢(shì)能，另一部分增加了水銀的內(nèi)能；由于A管中的水銀重心高，故A管中水銀的重力勢(shì)能增量大，則A管中水銀內(nèi)能的增量小，即B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量。故BC正確。~B組~23.肯定質(zhì)理的抱負(fù)氣體變化圖像如圖所示，氣體從1→2→3的過程對(duì)外做的功為，從外界吸取的熱量為，氣體內(nèi)能的變化量為；氣體從1→4→3的過程對(duì)外做的功為，從外界吸取的熱量為，氣體內(nèi)能的變化量為，則它們之間的關(guān)系正確的是（）A．，， B．，，C．，， D．，，答案：C解析：本題考查熱力學(xué)第肯定律。初態(tài)和末態(tài)溫度相同，因此兩個(gè)熱力學(xué)過程內(nèi)能變化相同；在圖像中，圖線與橫軸所圍面積表示氣體對(duì)外界做功的多少，故依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可得C正確。故選C。24．如圖所示，肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體從狀態(tài)A開頭，經(jīng)受兩個(gè)過程，先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個(gè)狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關(guān)系，正確的是（）A．TA＜TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能不變B．TA＞TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能削減C．TB＜TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能增加D．TB＞TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能削減答案：D解析：AB．由圖可知，狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個(gè)等壓過程，依據(jù)由于則有，從A到B，溫度上升，內(nèi)能增加，故AB錯(cuò)誤；CD．狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個(gè)等容過程，依據(jù)由于則有，從B到C，溫度降低，內(nèi)能減小，故C錯(cuò)誤，D正確。25．（多選）如圖所示，足夠深的導(dǎo)熱容器用導(dǎo)熱活塞封閉定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，活塞下方設(shè)有兩個(gè)卡口，且初態(tài)時(shí)活塞與卡口只接觸不擠壓，之后環(huán)境溫度上升至某一恒定值，活塞再次達(dá)到穩(wěn)定后在活塞上面緩慢地傾倒細(xì)沙，直到活塞重新回到卡口處。不計(jì)活塞與容器間的摩擦，則整個(gè)過程中，關(guān)于氣體的圖像及說法正確的是（??）A．圖甲為該過程氣體的圖像，氣體先吸取熱量后放出熱量B．圖乙為該過程氣體的圖像，氣體先吸取熱量后放出熱量C．圖丙為該過程氣體的圖像，氣體先放出熱量后吸取熱量D．圖丁為該過程氣體的圖像，氣體先吸取熱量后放出熱量答案：AD解析：C．初態(tài)時(shí)活塞與卡口只接觸不擠壓，之后環(huán)境溫度上升至某一恒定值，氣體發(fā)生等壓變化，氣體溫度上升，內(nèi)能增大，體積增大，對(duì)外做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體吸取熱量，之后在活塞上面緩慢地傾倒細(xì)沙，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放出熱量，故氣體先吸取熱量后放出熱量，故C錯(cuò)誤；A．依據(jù)以上分析，第一階段氣體發(fā)生等壓變化，溫度上升，其次階段發(fā)生等溫變化，壓強(qiáng)增大，初末狀態(tài)的體積相同依據(jù)p=CVT即在p-TB．依據(jù)以上分析，第一階段氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，其次階段發(fā)生等溫變化，壓強(qiáng)增大，體積減小，初末狀態(tài)體積相同，其次階段依據(jù)pV=TC，p-V圖像應(yīng)是曲線，故B錯(cuò)誤；D．第一階段氣體發(fā)生等壓變化，溫度上升，依據(jù)T=pCV，T-V26.（多選）如圖所示描述了肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ab的延長線過原點(diǎn)，則下列說法正確的是（）A．氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積不變B．氣體從狀態(tài)b到c的過程，肯定從外界吸取熱量C．氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對(duì)氣體做功D．氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小答案：ABD解析：A．從狀態(tài)a到b，氣體發(fā)生的是等容變化，氣體的體積不變，故A正確；B．從狀態(tài)b到c，溫度上升，壓強(qiáng)不變，依據(jù)抱負(fù)氣體狀態(tài)方程pVT可知，體積增加，氣體對(duì)外做功，溫度上升說明內(nèi)能增加；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，?U為正，W為負(fù)，所以Q為正，即氣體吸取熱量，故B正確；C．從狀態(tài)c到d，溫度不變，壓強(qiáng)削減，則體積增大，氣體對(duì)外做功，故C錯(cuò)誤；D．從狀態(tài)d到a，溫度降低，內(nèi)能減小，故D正確。27.一氣泡從湖底上升到湖面的過程中，溫度不變，若將氣泡內(nèi)的氣體視為抱負(fù)氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對(duì)外界做0.6J的功，則此過程中氣泡________（選填“吸取”或“放出”）的熱量是________J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過程中，又對(duì)外界做了0.1J的功，同時(shí)吸取了0.3J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了_____J。答案：吸取0.60.2解析：抱負(fù)氣體溫度不變，即內(nèi)能不變，對(duì)外做功0.6J，所以吸取0.6J的熱量。=-0.1J+0.3J=0.2J。28.若只對(duì)肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體做1500J的功，可使其溫度上升5K．若改成只用熱傳遞的方式，使氣體溫度同樣上升5K，那么氣體吸取________J的熱量。假如對(duì)該氣體做了2000J的功，使其溫度上升了5K，表明在該過程中，氣體還________(選填“吸取”或“放出”)________J的熱量。答案：1500放出500解析：做功和熱傳遞都可以轉(zhuǎn)變物體的內(nèi)能，且是等效的。依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，ΔU=W+Q，Q=ΔU-W=1500-2000=-500J，即放出500J的熱量。29．如圖，導(dǎo)熱性能良好的汽缸固定在水平地面上，用活塞將肯定質(zhì)量抱負(fù)氣體密閉在汽缸中，活塞與汽缸間摩擦不計(jì)，大氣壓強(qiáng)為p0。若環(huán)境溫度緩慢降低10℃，活塞緩慢向左移動(dòng)一段距離，汽缸內(nèi)氣體體積減小，則相對(duì)溫度降低前，汽缸內(nèi)氣體對(duì)單位面積汽缸壁在單位時(shí)間內(nèi)的碰撞次數(shù)___________（選填“增加”、“削減”或“不變”），汽缸內(nèi)氣體放出的熱量___________（選填“大于“、“小于“或“等于“）。答案

：增加

大于解析：（1）[1]依據(jù)題意可知汽缸內(nèi)氣體做等壓變化，由于溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，但壓力要不變，故汽缸內(nèi)氣體對(duì)單位面積汽缸壁在單位時(shí)間內(nèi)的碰撞次數(shù)增加。（2）[2]汽缸內(nèi)氣體溫度降低、內(nèi)能削減，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知由于氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，則，而氣體溫度降低，則，所以汽缸內(nèi)氣體放出的熱大于外界對(duì)氣體所做的功，即大于。30．肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體經(jīng)受如圖所示的A→B、B→C、C→A三個(gè)變化過程，則C→A過程中氣體分子平均動(dòng)能________（選填“增大”或“減小”），A→B過程中________（選填“外界對(duì)氣體”或“氣體對(duì)外界”）做功，B→C（圖中為雙曲線）過程中氣體的內(nèi)能________（選填“增大”“減小”或“不變”）。答案：減小

氣體對(duì)外界

不變解析：[1]由圖得C→A過程中氣體壓強(qiáng)減小，體積不變，據(jù)可知，氣體溫度降低，則氣體分子平均動(dòng)能減??；[2]由圖得A→B過程中氣體體積增大，則A→B過程中氣體對(duì)外界做功；[3]由圖得B→C（圖中為雙曲線）過程中乘積不變，據(jù)可知，B→C過程為等溫變化，所以B→C過程，抱負(fù)氣體的內(nèi)能不變。31.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5kg，面積為0.1m2，處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)被封閉氣體的高度為50cm，現(xiàn)在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm，求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加了多少？(p0＝1.01×105Pa，g取10m/s2)答案：1030J解析：由于汽缸及活塞均絕熱，故外界對(duì)氣體所做的功全部轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，即ΔU＝W外＝(m活塞＋m物體)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)×10×0.1J＋1.01×105×0.1×0.1J＝1030J32．肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體緩慢地經(jīng)過一個(gè)逆時(shí)針循環(huán)過程，在圖中這一循環(huán)過程是一個(gè)橢圓，點(diǎn)為該橢圓中心，如圖所示。試求：（1）此氣體若處在與橢圓中心點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)時(shí)，其溫度為，那么，該氣體經(jīng)過循環(huán)過程中橢圓上的A點(diǎn)時(shí)，其溫度是多少？（2）這一循環(huán)過程是吸熱過程還是放熱過程？吸取或放出的熱量是多少？（提示：橢圓面積公式，其中a、b分別是橢圓的半長軸和半短軸，取3.14）答案：（1）450K；（2）見解析解析：（1）氣體處在點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)與處在A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)的體積相等，依據(jù)抱負(fù)氣體定律可得解得（2）該循環(huán)過程假設(shè)從A循環(huán)到A，初、末狀態(tài)溫度相同，即內(nèi)能相同，由熱力學(xué)第肯定律可得依據(jù)圖像與橫軸圍成的面積表示功的大小，由于氣體經(jīng)過一個(gè)逆