3.2热力学第一定律 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册(含答案)

3.2热力学第一定律一学科核心素养物理观念∶知道热力学第一定律及其符号法则，能从热力学学的视角正确描述和解释生活中的热现象，能灵活应用热力学第一定律解决实际问题。科学思维∶理解热力学第一定律的公式，并能在新的生活情境中对问题进行分析和推理。科学探究：通过热力学第一定律的应用，养成与他人合作探究的习惯，体验科学家探究规律的艰辛与执着。科学态度与责任∶从焦耳的实验到热力学第一定律，认识到我们应该具有实事求是的态度，认识到物理学是人类认识自然的方式之一。二学习重难点重点：热力学第一定律的公式及其符号法则。难点：热力学第一定律和实际应用。三课前预习1．（1）在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为______。A．压强变小

B．压强不变C．一直是饱和汽

D．变为未饱和汽（2）如图甲所示，在斯特林循环的p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目______（选填“增大”“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是______（选填“①”或“②”）。（3）如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J，在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功______。2．在某次深潜实验中，深海探测船探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度，压强，封闭气体的体积，如果将该气缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。（1）下潜过程中封闭气体________（选填“吸热”或“放热”），传递的热量________（选填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。（2）求990m深处封闭气体的体积________（1atm相当于10m深的海水产生的压强）。3．上海新冠疫情期间，全国各地紧急驰援，某地用卡车装运的物资长途跋涉到达上海。若由于远距离行驶，卡车车胎内的气体（视为理想气体）的温度升高，不考虑车胎体积的变化，则与出发前相比，车胎内的气体的压强_______（填“增大”、“减小”或“不变”）；车胎内的气体分子在单位时间内对车胎内壁单位面积的碰撞次数______（填“增大”、“减小”或“不变”）；卡车行驶过程中车胎内的气体______（填“从外界吸收热量”或“向外界放出热量”）。4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，过程bc压强_____（填“增大”、“不变”或“减小”），整个过程气体_____（填“吸热”或“放热”）。5．若只对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5K。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K，那么气体吸收___________J的热量。如果对该气体做了2000J的功，使其温度升高了5K，表明在该过程中，气体还___________（选填“吸收”或“放出”）热量___________J。6．暑假的一天，某同学发现自己的自行车车胎因在太阳下放置过久而爆胎了。已知在阳光下曝晒过程中自行车车胎容积几乎不变，车胎内的气体可视为理想气体，车胎爆炸前的过程，单位时间内气体分子对单位面积胎壁的撞击次数___________（选填“增多”“减小”或“不变”），车胎内气体吸收的热量___________（选填“大于”“小于”或“等于”）气体内能的增加量。7．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K，某台设备工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：从状态到和到是等温过程；从状态到和到是等容过程，体积分别为和。则图中___（填“>”“<”或者“=”）；整个循环过程氦气系统是______的（填“吸热”“放热”或者“绝热”）。四自我检测1．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法。目前，专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低。此过程中（）A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功B．封闭的二氧化碳气体压强可能增大C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量2．关于内能，以下说法正确的是（）A．做功和传热在改变物体内能的效果上是等效的B．只要物体温度不变，它的内能就不变C．每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和D．物体只要与外界进行热交换，其内能就一定变化3．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，则（）A．由状态B变到状态C过程中，气体对外放热，内能不变B．气体在D状态和在A状态时的单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数相等C．C状态时气体的压强小于D状态时气体的压强D．在D状态与A状态时相等时间内气体分子对单位面积器壁的冲量相等4．关于气体的内能，下列说法正确的是（）A．气体被压缩时，内能一定发生变化B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同C．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关D．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大5．如图，一绝热容器被隔板K隔开成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．外界对气体做功，内能增加6．关于固体、液体的性质，下列说法正确的是（）。A．晶体都具有各向异性B．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能不一定改变C．菜籽油会浮在水面上主要是由于液体的表面张力作用D．唐诗《观荷叶露珠》中有句“霏微晓露成珠颗”，诗中荷叶和露水表现为浸润7．维修时师傅将汽车轮胎的气门芯迅速拔掉，胎内气体瞬间放出，此时若用手触摸充气嘴，会有凉爽的感觉。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（

）A．胎内气体瞬间放出是因为分子之间有很大的斥力B．胎内气体分子间的引力变小，斥力变大C．胎内气体的内能减少，温度降低D．胎内气体迅速向外扩散实际上是布朗运动8．卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的，它可用于分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩。下列相关说法中正确的是（）A．随着设备的改进和技术的提高，热机效率可能达到100%B．绝热膨胀和绝热压缩过程中，气缸内气体的内能保持不变C．等温压缩过程中，因外界对气体做功，故气缸内气体内能增大D．等温膨胀过程中，单位时间内在单位面积上碰撞气缸壁的分子数减少9．如图所示，ABCA表示一定质量的理想气体的一个循环过程，下列说法正确的是（）A．在A→B过程中，气体对外做了功 B．B→C过程中，气体内能不变C．C→A过程中，气体内能减少 D．A→B→C过程中，气体放热10．在一个标准大气压下，的水吸收的热量变为同质量的的水蒸气，在这个过程中，以下四个关系中正确的是（  ）A．水蒸气的内能与水的内能之差等于 B．水蒸气的内能与水的内能之和等于C．水蒸气的内能与水的内能之差小于 D．水蒸气的内能与水的内能之差大于参考答案：三课前预习1．

AC

不变

①