【步步高 学案导学设计】高中物理 第四章 第1、2节 能量守恒定律的发现 热力学第一定律课时作业 教科版选修33.doc

第四章能量守恒与热力学定律第1节能量守恒定律的发现第2节热力学第一定律1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_到另一个物体，在转化或转移的过程中其_不变，这就是能量守恒定律2一个物体，如果它跟外界不发生热交换，也就是这个物体既没有_也没有_，那么，外界对它做多少功，它的内能就_反之，物体对外界做多少功，它的内能就_即u_.3如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，这时物体吸收了多少热量，它的内能就_反之，物体放出多少热量，它的内能就_，即u_.4如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么_加上_等于物体内能的增加由此我们可以得到热力学第一定律的数学表达式u_.它们的正负号规定如下：外界对物体做功，w_0；物体对外界做功，w_0.物体从外界吸热，q_0；物体向外界放热，q_0.物体内能增加，u_0；物体内能减小，u_0.5一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关于热传递，下列说法中正确的是()a热传递的实质是温度的传递b物体间存在着温度差，才能发生热传递c热传递可以在任何情况下进行d物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量7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【概念规律练】知识点一能量守恒定律1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2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)知识点二改变内能的两种方式3采用绝热(即不与外界交换热量)的方式使一定量的气体由初态a变化至末态b.对于不同的绝热方式，下列说法正确的是()a对气体所做的功不同b对气体所做的功相同c对气体不需做功，因为没有能量的传递d以上三种说法都不对4一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度t1比铁块的温度t2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则()a从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量b在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量c达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低d达到热平衡时，两者的温度相等知识点三热力学第一定律5一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 j6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【方法技巧练】热力学第一定律的应用技巧7一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 j8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“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2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3.图3如图3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4在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为()a胎内气体压强不断增大，而容积不变b轮胎从外界吸热c外界空气温度本来就高于胎内气体温度d打气时，外界不断地对胎内气体做功5一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中()a外界对气体做功，气体分子的平均动能增加b外界对气体做功，气体分子的平均动能减少c气体对外界做功，气体分子的平均动能增加d气体对外界做功，气体分子的平均动能减少6下列关于系统的内能的说法正确的是()a系统的内能是由系统的状态决定的b分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的c做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能d气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变7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8.图4如图4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9.图5如图5，一绝热容器被隔板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10一定质量的理想气体，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 dq1q211.图6如图6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12.图7如图7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13一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子势能的变化，则()a气泡对外做功，内能不变，同时放热b气泡对外做功，内能不变，同时吸热c气泡内能减少，同时放热d气泡内能不变，不吸热也不放热题号12345678910111213答案14.一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？第四章能量守恒与热力学定律第1节能量守恒定律的发现第2节热力学第一定律课前预习练1凭空产生凭空消失转化转移总量2吸收热量放出热量增加多少减少多少w3增加多少减少多少q4外界对物体所做的功物体从外界吸收的热量qqwqb，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21.5109 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3b对于一定量的气体，不管采用任何一种绝热方式由状态a变化到状态b，都是绝热过程在这一过程中，气体在初状态a有一确定的内能ua，在状态b有另一确定的内能ub，由绝热过程中uubuaw知，w为恒量，所以b选项正确点评在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量气体的初、末状态确定了，在初、末状态的内能也就相应地确定了，故内能的变化u也确定了而功是能量转化的量度，所以uw，即w为恒量4ad热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，因此a、d正确，b、c错误点评(1)热传递是从高温物体传向低温物体(2)热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量(3)在单纯的热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少5b因为外界对气体做功，w取正值，即w8104 j；内能减少，u取负值，即u1.2105 j；根据热力学第一定律uwq，可知quw1.2105 j8104 j2105 j，即b选项正确点评热力学第一定律的表达式为uwq，应用时要熟练掌握各物理量的符号法则6cd当物体从外界吸收的热量与对外做的功正好相等时，物体的内能不变，c正确；物体对外做功，如果同时吸收热量，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就会增加点评本题易错之处是有些同学把吸热和内能混为一谈不假思索就认为物体吸热内能增加，物体放热内能减少而错选a、b.而a和b中只谈到一种改变内能的方式，但并不能否认还可能存在着另一种改变内能的方式做功7c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.8abd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和气体实验定律及图象的巧妙结合，综合分析课后巩固练1b2ad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3d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；还有一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能4d给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高5d绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功，气体内能减小由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减小6ab系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，a对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，b对；做功和热传递都可以改变系统的内能，c错；气体做绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故d错7a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，即一定是吸收了热量8bcd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，pvct，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9bd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10a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11c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