《热力学第一定律能量守恒定律》教案

《热力学第一定律能量守恒定律》教案1．理解热力学第一定律，并能进行有关计算。2.理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。3．知道第一类永动机是不可能制成的。eq\a\vs4\al(一、热力学第一定律)1．填一填(1)改变内能的两种方式：做功和传热都可以改变物体的内能，而且这两种方式是等价的。(2)单纯地对系统做功时内能的变化量与功的关系：ΔU＝W。(3)单纯地对系统传热时内能的变化量与传递热量的关系：ΔU＝Q。(4)当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的变化量：ΔU＝Q＋W。(5)热力学第一定律的内容一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。2．判一判(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加。(×)(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热。(×)(3)系统从外界吸收热量5J，内能可能增加5J。(√)(4)系统内能减少，一定是系统对外界做功。(×)3．想一想快速推动活塞对汽缸内气体做功10J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，外界对汽缸传递10J的热量，气体内能改变了多少？能否说明10J的功等于10J的热量？提示：无论外界对气体做功10J，还是外界给气体传递10J的热量，气体内能都增加了10J，说明做功和传热在改变物体内能上是等效的，但不能说10J的功等于10J的热量，因为功与热量具有本质区别。eq\a\vs4\al(二、能量守恒定律)1．填一填(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)意义①各种形式的能可以相互转化。②各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。(3)永动机不可能制成①第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。②第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。2．判一判(1)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了。(×)(2)功和能可以相互转化。(×)(3)第一类永动机不能制成，是因为它违背了能的转化和守恒定律。(√)(4)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。(√)3．选一选“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为()A．它不符合机械能守恒定律B．它违背了能量守恒定律C．它做功产生的热不符合热功当量D．暂时找不到合理的设计方案和理想材料解析：选B第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律，故B项正确。热力学第一定律的理解及应用[学透用活]1．公式ΔU＝Q＋W中符号的规定符号QWΔU＋物体吸热外界对物体做功内能增加－物体放热物体对外界做功内能减少2．三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。(2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。3．判断是否做功的方法一般情况下看物体的体积是否变化：(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0。(2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0。eq\a\vs4\al([典例1])一定质量的实际气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：(1)气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子的平均动能是增加还是减少？[解析](1)气体从外界吸热，故Q＝4.2×105J，气体对外做功，故W＝－6×105J，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105J。ΔU为负，说明气体的内能减少了，所以，气体内能减少了1.8×105J。(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加。(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少。[答案](1)减少1.8×105J(2)增加(3)减少[规律方法]应用热力学第一定律解题的方法(1)明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。(2)分别找出题目中研究对象吸收或放出的热量；外界对研究对象所做的功或研究对象对外界所做的功；研究对象内能的增加量或减少量。(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。(4)特别注意物理量的正负号及其意义。[对点练清]1．下列说法正确的是()A．物体放出热，其内能一定减少B．物体对外做功，其内能一定减少C．物体吸收热，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和传热都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，C正确；物体放出热同时对外做功，则Q＋W<0，内能减小，选项D错误。2.如图所示，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．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热解析：选C由题图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，综上可知，C对，A、B、D错。3．(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。解析：活塞光滑、容器绝热，容器内空气体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q知，气体内能减少，温度降低。气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度。答案：低于大于对能量守恒定律的理解[学透用活]1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等。(2)各种形式的能可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。2．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力或系统内的弹力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。3．能量守恒定律中的“转化”和“转移”(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。4．第一类永动机失败的原因分析如果没有外界热源供给热，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2<U1，则W<0，系统对外做功是要以内能减少为代价的。若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下是不可能的。eq\a\vs4\al([典例2])如图所示，直立容器的内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大。抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合。设在此过程中气体吸收的热量为Q，气体内能的增量为ΔE，则()A．ΔE＝Q B．ΔE<QC．ΔE>Q D．ΔE＝0[解析]抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀分布，其重心升高，重力势能增加，由能量守恒定律知，增加的重力势能由内能转化而来，所以内能的增量小于吸收的热量，故选项B正确。[答案]B[规律方法]利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒的观点求解。[对点练清]1．[多选]下列关于第一类永动机的说法正确的是()A．第一类永动机是不消耗任何能量却可源源不断地对外做功的机器B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律解析：选AD第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因，故A、D正确。2．[多选]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。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()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解析：选AD这四个现象中物体运动过程都受到阻力作用，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落主要是受到磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，故A正确；四个运动过程中，汽车是动能转化成了其他形式的能，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，故D正确，B、C错误。3.如图所示，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡，在这个过程中()A．大气压对水不做功，水的内能减少B．水克服大气压做功，水的内能减少C．大气压对水不做功，水的内能不变D．大气压对水不做功，水的内能增加解析：选D打开阀门K，使A中的水逐渐流向B中，最后水面持平，A中水面下降hA，B中水面上升hB，相当于A中SAhA体积的水移到B中，且SAhA＝SBhB，这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减小了。大气压力做功情况是大气压对A容器中的水做正功，对B容器中的水做负功，所以，大气压力对水做的总功为p0SAhA－p0SBhB，由于SAhA＝SBhB，所以大气压对水做的总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水重力做功，重力势能转化为内能，故选项D正确。一、认识历史上曾出现的几种永动机(科学思维)[选自鲁科版新教材“物理聊吧”]如图是历史上曾经出现的几种永动机的设计方案示意图：图(a)是想利用短杆上的重球产生的作用，使轮子不停地转动；图(b)是想利用像灯芯那样的棉线把水吸到高处，再流下冲击轮子的叶片，使轮子不停地转动；图(c)是想利用重物在水中受浮力作用而上升，带动轮子不停地转动。请仔细分析这些永动机的设想，指出它们不可能实现的原因。提示：图(a)设计，利用了杠杆的原理，认为左侧球的力臂长，力矩大，右侧球的力臂短，力矩小，故轮能逆时针转动，实际上，左侧球不如右侧球数量多，左、右力矩平衡，轮子不可能永远转动。图(b)设计，利用棉线吸水到高处，水流下时推动轮子上的叶片转动，实际上棉线吸水是由于水的表面张力，当棉线吸水后，表面张力等于水的重力和摩擦阻力时，吸水停止，上边的水流完后，轮子也就不再转动了。图(c)设计，右边的物体浸在水中，受浮力作用，推动右侧重物上升，左侧重物下降，带动轮子不停地转动。实际上，上面的重物漏出水面，下面的重物进入右侧容器时，就是不考虑漏水的技术问题，还应考虑下面进入的重物要承受上面水的压力，这个压力很大，可抵消上面几个球所受的浮力，因此，这个永动机也就无法永动了。二、典题好题发掘，练典题做一当十[选自鲁科版新教材“例题”]一定质量的气体从外界吸收了3.5×105J的热量，内能增加了1.2×105J。气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？[分析]气体与外界有热量的传递，其内能发生了变化，涉及热量、内能、做功三者之间的关系，可应用热力学第一定律解决问题。[解析]由热力学第一定律，外界对气体所做的功W＝ΔU－Q＝(1.2×105－3.5×105)J＝－2.3×105JW为负值，说明气体对外界做功2.3×105J。[答案]气体对外界做功2.3×105J[策略提炼]应用热力学第一定律解决问题时，需要注意热力学第一定律表达式中的各个量可能为正值，也可能为负值，它们分别代表不同的意义。计算时已知量应代入正负号。[迁移]生活中的热学问题通常涉及多个过程。例如，将气泡内的气体视为理想气体，气泡在从湖底上升到湖面过程中，对外界做了0.20J的功。假设湖水温度保持不变，此过程中的气泡是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？气泡到达湖面后，在其温度上升的过程中，又对外界做了0.02J的功，同时吸收了0.05J的热量，气泡内气体内能增加了多少？[解析]气泡从湖底上升到湖面过程中，水温度保持不变，气泡内气体的内能不变ΔU＝0，由ΔU＝Q＋W可得，Q＝－W＝0.20J，即气泡吸收热量0.20J，气泡到达湖面后，由W＝－0.02J，Q＝0.05J，ΔU＝W＋Q，可得ΔU＝0.03J，即气泡内气体内能增加了0.03J。[答案]吸热0.20J0.03Jeq\a\vs4\al([课时跟踪训练])A级—双基达标1．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中()A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减少D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变解析：选D汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，一部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，故D正确。2．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，但总能量守恒解析：选D自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明机械能在减小，故A、C错误；而减少的机械能通过摩擦转化成了内能，故B错误，D正确。3．对于一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是()A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析：选A水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，分子动能不变，由此判断可知A对。4．如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中()A．气体分子平均动能增大B．气体分子平均动能不变C．气体分子平均动能减小D．气体内能变化了Q＋p0(V2－V1)解析：选A气体等压膨胀，由eq\f(pV,T)＝C，体积V增大，故温度T升高；温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大，故选项A正确，B、C错误；根据热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以气体内能变化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)，故选项D错误。5．出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：选B温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错误；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项正确；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错误。6.导热性能良好的汽缸和活塞，密封一定质量的理想气体，汽缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中()A．外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B．缸内气体放出热量，内能增大C．汽缸内每个气体分子的动能都保持不变D．单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减少解析：选A由于汽缸和活塞导热性能良好，且环境温度不变，因此在将活塞向下缓慢移动一段距离的过程中，气体温度不变，气体内能不变，由ΔU＝W＋Q可知，外界对气体做功，内能不变，气体将放出热量，故A正确，B错误；温度不变，说明气体分子平均动能不变，而并非指每个气体分子的动能均保持不变，故C错误；气体温度不变，体积缩小，根据理想气体状态方程可知，其压强增大，单位时间内撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，故D错误。7．[多选](2018·全国卷Ⅲ)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­V图中从a到b的直线所示。在此过程中()A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功解析：选BCD由理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C知，从a到b气体温度一直升高，故A错误；一定质量的理想气体的内能由温度决定，可知气体内能一直增加，故B正确；气体体积逐渐膨胀，一直对外做功，故C正确；根据热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，故D正确、E错误。8.如图所示，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()A．QA＝QB B．QA<QBC．QA>QB D．无法确定QA、QB的大小解析：选C当A、B两球升高相同的温度时，根据热胀冷缩原理可知，A、B球重心发生变化，A球重心升高，B球重心降低，即在此过程中A球重力势能增加，B球重力势能减少，根据能量守恒，A球吸收的热量多，故C选项正确。9．目前地热资源主要用来发电和供暖。若有85℃的地热水，质量为4×105kg，经过散热器放热后的水温为35℃，则这些地热水放出了多少热量？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解析：地热水的质量：m＝4×105kg，地热水放出的热量：Q放＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×4×105kg×(85℃－35℃)＝8.4×1010J。答案：8.4×1010JB级—选考提能10.[多选]如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列说法正确的是()A．气体体积变小 B．气体温度升高C．压强不变 D．气体从外界吸热解析：选BCD从a到b过程中气体的压强不变，温度升高，根据公式eq\f(pV,T)＝C可得，体积V增大，膨胀对外做功，而温度升高，根据热力学第一定律可得气体从外界吸收热量，内能增大，故B、C、D正确，A错误。11．[多选]如图，在水平放置的刚性汽缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。汽缸内两活塞之间保持真空，活塞与汽缸壁之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同，略抬高汽缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。若始末状态A、B的压强变化量ΔpA、ΔpB均大于零，对活塞压力的变化量为ΔFA、ΔFB，则()A．A体积增大 B．A体积减小C．ΔFA>ΔFB D．ΔpA<ΔpB解析：选AD以两个活塞和杆整体为研究对象，初始时刻有pASA＝pBSB，略抬高汽缸左端使之倾斜，由于活塞的重力作用，A部分气体压强减小，B部分气体压强增大。对A部分气体，压强减小，温度升高，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知体积增大。因A部分气体体积增大，所以B部分气体体积减小，活塞向B端移动，A项正确，B项错误；仍以两个活塞为研究对象，开始时，两活塞受力平衡，略抬高汽缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，最终两个活塞的受力还要平衡，有pA′SA＋mgsinθ＝pB′SB，则压力的变化不相等，ΔFB>ΔFA，C项错误；由Δp＝eq\f(ΔF,S)，又SA>SB，结合C项分析可得ΔpA<ΔpB，D项正确。12.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食，如图所示为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27℃，大气压强为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0，试分析：(1)容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？解析：(1)根据查理定律：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)p1＝p0，T1＝300K，p2＝4p0。整理得：T2＝1200K，t2＝927℃。(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝－20kJ－15kJ＝－35kJ，故内能减少35kJ。答案：(1)927℃(2)减少35kJA组·基础达标1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A．降低 B．升高C．不变 D．无法确定【答案】B【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，冰箱消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高，B正确．2．压力锅结构如图所示，盖好锅盖，将压力阀套在出气孔上，对压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热，锅内气体对压力阀及外界做功1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，则下列说法中正确的是()A．锅内原有气体的内能没有发生变化B．锅内原有气体的内能增加了3JC．锅内原有气体的内能减少了3JD．锅内原有气体的内能减少了4J【答案】D【解析】由于锅内气体对外界做功1.5J，则W＝－1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，则Q＝－2.5J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，故内能ΔU＝－1.5J＋(－2.5J)＝－4J，故气体的内能减少4J，D正确．3.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增量为ΔU，则()A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较【答案】B【解析】A、B两部分气体密度不同，混合后其重力势能将发生变化，刚开始时A、B气体的合重心在中线下方，均匀混合后重心在中线上，重心上升了，所以气体的重力势能增加了，由能量守恒定律知，吸收的热量一部分增加气体的内能，一部分增加重力势能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正确．4．如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加【答案】D【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．5．如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac到达状态c；设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则()A．Tb>Tc，Qab>Qac B．Tb＝Tc，Qab>QacC．Tb>Tc，Qab<Qac D．Tb＝Tc，Qab<Qac【答案】B【解析】因为pbVb＝pcVc，故Tb＝Tc，所以ac和ab两个过程的内能变化量相同；而ac过程是个等容过程，做功是零，故Qac＝ΔU，又因为ab过程是个等压过程，体积增大，故气体对外做功，故Qab＝ΔU＋W，所以Qab>Qac，B正确．6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小【答案】A【解析】本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑动的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．7．(多选)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．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()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【答案】AD【解析】这四个现象中，物体运动过程都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星坠落和降落伞降落是空气阻力，条形磁铁下落过程受到磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A正确．四个物体运动过程中，汽车是动能转化为内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为内能或其他形式的能，总之都是机械能转化为其他形式的能，D正确．8．(多选)如图所示，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【答案】ABD【解析】本题是气体状态变化、图像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VB>VA，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，所以是气体对外界做功，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．9．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历一系列过程变化后又到达状态a，已知从状态b经过等温过程bc到达状态c，ca平行于横轴V，ab平行于纵轴p，下列说法正确的是()A．在a到b过程中气体内能增加B．在c到a过程中外界对气体做功C．在a到b过程中气体对外界做功D．在a到b过程中气体从外界吸收热量【答案】ABD【解析】气体由a到b是等容过程，压强增大，但是气体不做功，故C错误；由eq\f(pV,T)＝C，知温度升高，而理想气体的内能只与温度有关，所以气体的内能增加，A正确；再由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，内能增加，做功是0，故气体一定从外界吸热，D正确；气体在c到a过程中，压强不变，体积减小，故外界压缩气体对气体做功，B正确．10．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是()A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少【答案】ACD【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B选项正确，其他选项都错．B组·能力提升11．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活