【步步高 学案导学设计】高中物理 第十章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律课时作业 新人教版选修33.doc

第3节 热力学第一定律能量守恒定律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：外界对系统做功，w_0；系统对外界做功，w_0.系统从外界吸热，q_0；系统向外界放热，q_0.系统内能增加，u_0；系统内能减小，u_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，能量的总量保持不变3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_4关于物体内能的变化，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5一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总能量守恒c机械能和内能增加 d机械能减少，内能增加6“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【概念规律练】知识点一热力学第一定律1一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 j的功，气体的内能减少了1.2105 j，则下列各式中正确的是()aw8104 j，u1.2105 j，q4104 jbw8104 j，u1.2105 j，q2105 jcw8104 j，u1.2105 j，q2104 jdw8104 j，u1.2105 j，q4104 j2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3如图1所示，a、b是两个完全相同的铁球，a放在绝热板上，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()图1aqaqb bqaqb d无法确定qa、qb的大小4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5一定质量的气体在保持压强恒等于1.0105 pa的状况下，体积从20 l膨胀到30 l，这一过程中气体从外界吸热4103 j，则气体内能的变化为()a增加了5103 j b减少了5103 jc增加了3103 j d减少了3103 j6如图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b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1某系统的初状态具有内能1 j，在外界对它做0.5 j的功后，它放出0.2 j的热量，系统在这个过程中内能的增量是()a0.7 j b0.3 j c0.66 j d0.34 j2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图33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 b氢气的压强减小c氢气的体积增大 d氧气的温度升高图44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w1表示外界对气体做的功，w2表示气体对外界做的功，q1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()aq1q2w2w1 bq1q2w1w2cw1w2 dq1q2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p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67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b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b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9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物体的机械能转化为其他形式的能量图710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u，动能变化量为ek；大气对液体做功为w1，重力做功为w2，液体克服阻力做功为w3，由功能关系可得w10 w2w3ekw2w3qu w3qu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2105 j的功，同时空气的内能增加了1.5105 j，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？13一定量的气体从外界吸收了2.6105 j的热量，内能增加了4.2105 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2.6105 j不变，但是内能只增加了1.6105 j，这一过程做功情况怎样？14一铁球从高h处由静止落到地面上，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1外界向它传递的热量外界对它所做的功uwqqb，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41.5109 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：mv11036 000 kg6106 kg.每秒钟水减少的机械能为：emgh61061050 j3109 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p310950% w1.5109 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5c气体等压膨胀过程对外做功wpv1.0105 pa(3020)103 m31.0103 j这一过程气体从外界吸热q4103 j由热力学第一定律uwq，由于气体对外做功，w应取负值，则可得u1.0103 j4.0103 j3.0103 j，即气体内能增加3103 j方法总结若气体等压变化，压强为p，体积变化为v，则气体做功wpv.6abd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wqu和c及图象的巧妙结合，综合分析课后巩固练1b因w0.5 j，q0.2 j，由热力学第一定律uwq可知，u0.3 j2a体积不变，说明外界对气体做的功w0，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u0知q0，即一定吸热3bcd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，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uwq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uwq，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高4bd因b内为真空，所以抽开隔板后，a内气体可以“自发”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5a气体初、末状态相同，内能相同，由热力学第一定律知wq0，即w2w1q1q2，故选项a正确6c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，u0；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uwq知，q0，气体向外界放热，故c正确7bcd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，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8d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9ad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10d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11b由动能定理可知w2w3w1ek，其中w1pv左pv右0，可知、正确由热力学第一定律uwq得uw3q，可知正确，错误综合以上分析可知b正确125104 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uwq由题意可知w2105 j，u1.5105 j，代入上式得quw1.5105 j2105 j5104 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5104 j.13外界对气体做功，做功为1.6105 j气体对外界做功，做功为1.0105 j解析