人教版高中物理选修33第十章第3节

精选文档精选文档精选文档

高中物理学习资料

金戈铁骑整理制作

第3节热力学第必然律能量守恒定律

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必然律，公式____________．它们的正负号规定以下：

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.

系统内能增添，U____0；系统内能减小，U____0.

2．能量既不会____________，也不会____________，它只好从一种形式________为另一种

形式，或许从一个物体________到其余物体，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耗费能量，能量转变和守恒定律的发现令人们进一步认识到：

任何一部机器，只好使能量从____________转变为____________形式，而不可以惹是生非地

________能量．因此，第一类永动机是____________制成的，因为它违反了____________．

4．关于物体内能的变化，以下说法中正确的选项是()

．物体汲取热量，内能必然增大B．物体对外做功，内能必然减少

C．物体汲取热量，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

5．一物体获取必然初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面构成的系统()

A．机械能守恒

C．机械能和内能增添

B．总能量守恒

D．机械能减少，内能增添

6．“第一类永动机”不可以能制成，是因为()

．不切合机械能守恒定律

B．违反了能量守恒定律

C．做功产生的热不切合热功当量

D．找不到适合的资料和合理的设计方案

【看法规律练】知识点一热力学第必然律8×104J的功，气体的内能减少了1.2×1051．必然质量的气体在某一过程中，外界对气体做了J，则以下各式中正确的选项是()A．W＝8×104J，U＝1.2×105J，Q＝4×104J

45J，Q＝－2×105B．W＝8×10J，U＝－1.2×10JC．W＝－8×104J，U＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，U＝－1.2×105J，Q＝－4×104J2．以下关于物体内能的说法正确的选项是()．物体汲取热量，内能必然增添

B．物体放出热量，内能必然减少

C．看作功和热传达同时存在时，物体的内能可能不变D．物体对外做功，内能可能增添

知识点二能量守恒定律

3．如图1所示，A、B是两个完满同样的铁球，A放在绝热板上，

它们汲取热量，当它们高升同样的温度时，它们所汲取的热量分别为

B用绝热绳悬挂，现只让QA、QB，则()

图1A．QA＝QBB．QA<QBC．QA>QBD．没法确立QA、QB的大小4．水能不产生污染物，是一种洁净能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6000m3，并且一年四时流量牢固，瀑布落差50m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，预计发电机的输出功率．(g取10m/s2)

【方法技巧练】热力学第必然律的应用技巧5．必然质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为()A．增添了5×103JB．减少了5×103JC．增添了3×103JD．减少了3×103J6．如

图2

图2所示，A、B两点表示必然质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态

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

A变化到状

1．某系统的初状态拥有内能1J，在外界对它做0.5J的功后，它放出0.2J的热量，系统在这个过程中内能的增量是()A．0.7JB．0.3JC．0.66JD．－0.34J2．某气体温度高升了(体积不变)，可能的原由是()A．气体必然汲取了热量B．气体可能放出了热量C．外界对气体可能做了功D．气体可能汲取了热量

图3

3．如图3所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积同样的两部分，先把活塞锁住，将质量和

温度都同样的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，此后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞均衡时

(

)

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．氧气的温度高升

图44．如图4，一绝热容器被隔板K分开a、b两部分．已知a内有必然量的稀罕气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最后达到均衡状态．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．必然质量的理想气体，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表示气体汲取的热量，Q2表示气体放出的热量．则在整个过程中必然有()A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1－Q2＝W1－W2C．W1＝W2D．Q1＝Q2

图56．如图5所示是必然质量的理想气体从状态A经B至C的p—1图线，则在此过程中()VA．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

7．如图6所示，a、b、c、d表示必然质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中

平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延伸线过原点，以下说法正确的选项是(

)

ad

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．自由摇动的秋千摇动幅度愈来愈小，以下说法中正确的选项是()

．机械能守恒B．能量正在消逝

C．只有动能和重力势能的互相转变

D．减少的机械能转变为内能，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光明的火焰；

下降伞在空中匀速下降；条形磁铁在着落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同样

现象所包括的同样物理过程是()

．物体战胜阻力做功

B．物体的动能转变为其余形式的能量

C．物体的势能转变为其余形式的能量

D．物体的机械能转变为其余形式的能量

图7

10．如图7所示为冲击摆实验装置，一游览子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起必然

高度，则下边有关能的转变的说法中正确的选项是()

．子弹的动能转变为沙箱和子弹的内能B．子弹的动能转变为了沙箱和子弹的热能C．子弹的动能转变为了沙箱和子弹的动能

D．子弹的动能一部分转变为沙箱和子弹的内能，另一部分转变为沙箱和子弹的机械能

11.

图8

在图8所示的两端张口的“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，

左侧液面比右侧液面高．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，液体战胜阻力做功为W3，由功能关系可得①W1＝0②W2－W3＝Ek③W2－W3＝Q＝U④W3－Q＝U此中，正确的选项是()A．①②③B．①②④C．②③D．①③题号1234567891011答案2×10512.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了J的功，同时空气的内能增添了1.5×105J，这一过程中空气向外界传达的热量是多少？

13．必然量的气体从外界汲取了2.6×105J的热量，内能增添了4.2×105J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？假如气体汲取的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增添了1.6×105J，这一过程做功状况如何？

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，设撞击所转变的内

能所有使铁球温度高升，则铁球的温度高升多少？(设铁的比热容为c，各物理量取国际制单

位)

第3节热力学第必然律能量守恒定律

课前预习练

1．外界向它传达的热量外界对它所做的功U＝W＋Q

<><><

2．凭空产生凭空消逝转变转移转变转移3．一种形式另一种创办不可以能能量守恒定律4．C[依据热力学第必然律U＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)，物体从外界吸热(或向外界放热)两种要素有关．物体汲取热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错．同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不用然减少，B错．若物体汲取的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，C正确．若物体放热同时对外做功，物体内能必然减少，故D错．]5．BD[物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，因此物体的机械能减少．由能量转变和守恒定律知，内能应增添，能的总量不变．]6．B课堂研究练1．B[因为外界对气体做功，W取正当，即W＝8×104J；内能减少，U取负值，即U＝－1.2×105J；依据热力学第必然律U＝W＋Q，可知Q＝U－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．]谈论热力学第必然律的表达式为U＝W＋Q，应用时要娴熟掌握各物理量的符号法规．2．CD[当物体从外界汲取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，假仿佛时汲取热量，且汲取的热量比对外做的功多时，内能即可能增添．]谈论此题易错之处是有些同学把吸热和内能混作一谈．不假考虑就以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，但其实不可以否认还可能存在着另一种改变内能的方式——做功．

3．C[对A球：吸热后膨胀，重心高升，重力势能增添，则汲取的热量等于增添的重力势能和内能之和．QA＝EPA＋UA，对B球：吸热后也膨胀，但重心下降，则汲取的热量和重

力势能的减少许等于B球内能的变化，即QB＋EPB＝UB，两球的内能的变化量同样，即UA

＝UB，故QA>QB，选项C正确．]谈论应用能量守恒定律解决问题时，第一应明确有哪几种能量参加转变或转移，哪些增、哪些减，此后利用守恒看法列出方程求解．4．1.5×109W解析水力发电的基根源理是水的机械能转变为电能．每秒钟流下的水的质量为：m＝ρV＝1×103×6000kg＝6×106kg.每秒钟水减少的机械能为：E＝mgh＝6×106×10×50J＝3×109J.设发电机的输出功率为P，则由能量守恒定律可得：Eη＝Pt，解得P＝3×109×50%W＝1.5×109W.谈论能量守恒定律是广泛合用的定律，在解决有关能量转变问题时，必然想到利用能量守恒定律．5Pa×(30－20)×10－3m3＝1.0×1035．C[气体等压膨胀过程对外做功W＝pV＝1.0×10J．这一过程气体从外界吸热Q＝4×103J．由热力学第必然律U＝W＋Q，因为气体对外做功，W应取负值，则可得U＝－1.0×103J＋4.0×103J＝3.0×103J，即气体内能增添3×103J．]p，体积变化为V，则气体做功W＝p·ΔV.方法总结若气体等压变化，压强为6．ABD[此题是气体状态变化、图象与热力学第必然律联合的综合解析题．连接OA、OB，获取两条等容线，故有VBA，因此A正确．因为没有限制从状态A变化到状态B的过程，>V因此可先减吝啬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，而气体的温度又高升，内能增大，由热力学第必然律知气体必然从外界吸热，D正确．]方法总结(1)必然质量的理想气体的内能只由温度决定，与体积没关．应注意W＋Q＝U和pVT＝C及图象的奇妙联合，综合解析．

课后牢固练1．B[因W＝0.5J，Q＝－0.2J，由热力学第必然律U＝W＋Q可知，U＝0.3J．]2．A[体积不变，说明外界对气体做的功W＝0，因为温度是分子均匀动能的标记，温度高升，分子均匀动能增大，气体内能增添，由U>0知Q>0，即必然吸热．]3．BCD[理想气体氢气和氧气的质量固然同样，但因为氢气的摩尔质量小，故氢气物质的pV量多，又体积和温度同样，T＝C，因此氢气产生的压兴盛，当拔掉销子后，会推进活塞向氧气一方挪动，这时氢气对外做功，又无热传达，由U＝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，由热力学第必然律U＝W＋Q，无热传递的状况下，氧气内能增添，温度高升．]4．BD[因b内为真空，因此抽开隔板后，a内气体可以“自觉”进入b，气体不做功．又因容器绝热，不与外界发生热量传达，依据热力学第必然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．]5．A[气体初、末状态同样，内能同样，由热力学第必然律知W＋Q＝0，即W2－W1＝Q1－Q2，应选项A正确．]6．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，U＝0；但气体的体积在减小，故外界对气体做功，W>0；由热力学第必然律U＝W＋Q知，Q<0，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，但是因为压强减小，因此体积增大，对外做功，要保持内能不变，必然要汲取热量，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)，就必然要陪伴放热的过程，应选项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，因此气体要对外做功，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，气体的温度高升，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，应选项D正确．]8．D[自由摇动的秋千摇动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能战胜阻力、摩擦力做功，增添了内能．]9．AD[此题观察学生综合解析能力，从若干不同样的现象中解析找出同样的规律，这四个现象中物体在运动过程中都遇到阻力，汽车主要受制动阻力，流星、下降伞受空气阻力，条形磁铁着落受磁场阻力，因此物体都战胜阻力做功，A对；四个物体运动过程中，汽车是动能转变为了内能，流星、下降伞、条形磁铁是重力势能转变为其余形式的能，总之是机械能转变为了其余形式的能，D对．]10．