(人教版2019选择性必修第三册)物理同步易混易错3.2热力学第一定律3.3能量守恒定律高二物理同步易混易错(原卷版+解析)

第三章热力学定律第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成科学思维理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因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学习科学家执着探索的科学精神，实事求是的严谨的科学态度，培养探究科学的兴趣[基础知识深层理解提高]知识点一：热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.4．热力学第一定律的应用：(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”或“负”)(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填“正”或“负”)知识点二：能量守恒定律1．探索能量守恒的足迹2．能量守恒定律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．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)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1热力学第一定律符号法则易错易混点辨析:热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界放热和内能减少的情况，因此在使用ΔU＝Q＋W时，为了区别两种不同的情况，在应用ΔU＝Q＋W进行计算时，它们的正、负号规定如下：(1)外界对系统做功，W>0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值。(2)外界对系统传热，也就是系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q<0，即Q为负值。(3)系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值。温馨提示：热力学第一定律的几种典型应用(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。(3)若过程中物体的始、末内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。例题1.如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中()A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变解析：选C将活塞P缓慢地向B移动的过程中，外力对乙做功，乙的内能增加，温度升高，由于固定隔板B导热，所以乙将传递热量给甲，甲、乙两部分气体的温度最终相同，均高于初态温度，所以甲、乙内能均增加。故C正确。例题2.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa.已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为()A．400JB．1200JC．2000JD．2800J答案B解析由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故B正确．易错易混点2能量的存在形式及相互转化易错易混点辨析：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、核能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．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．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，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．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．例题3.(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是()A．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B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律C．永动机不能制成的原因是技术问题D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律解析:选AD永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，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，B、C错误。例题4下列对能量守恒定律的认识不正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析:选D选项A是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；选项B是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移；选项C中任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律；选项D中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，只是转化成了其他形式的能量，D符合题意。易错易混点3：气体实验定律和热力学第一定律的综合应用易错易混点辨析：热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程例题5.如图所示，“凸”形绝热汽缸被a、b两轻质绝热活塞分成A、B、C三部分，a、b两活塞用轻杆连接，活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均相同。现设法使C中的气体温度缓慢升高，则在两活塞缓慢下降的过程中，下列说法正确的是（

）A．A中气体温度升高 B．A中气体压强增大C．B中气体压强增大 D．C中气体所有分子的动能均增大解析:选C,ABC．以C中气体为研究对象，体积不变根据可知C中气体温度升高，压强增大；以活塞和连杆整体为研究对象，受到向上和向下气体的压力p2SA和p2SB，因为SA<SB，则有p2SA<p2SB可知活塞和连杆合力向下，竖直向下运动，A中气体体积增大，压强减小，对外做功，根据U=W＋Q气缸绝热Q=0，内能减小，温度降低；B中气体体积变小，压强增大，C正确，AB错误；D．C中气体温度升高，分子的平均动能增大，D错误。故选C。例题6.为适应太空环境，去太空执行任务的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如在地面上一样，假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体可视为理想气体且温度不变，将航天服视为封闭系统（）A．由地面到太空过程中航天服内气体分子平均动能减小B．由地面到太空过程中航天服内气体的分子数密度不变C．由地面到太空过程中航天服内气体放热D．若开启航天服生命保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢达到0.9atm，则需补充1atm的等温气体1.6L解析:选D,A．航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，选项A错误；B．航天服内气体质量不变，分子数不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，即航天服内气体的分子数密度减小，选项B错误；C．航天服内气体因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热，选项C错误；D．设需补充latm气体V′后达到的压强为p3＝0.9atm，取总气体为研究对象，由玻意耳定律得p1（V1+V′）＝p3V2解得V′＝1.6L选项D正确。故选D。【针对训练】单选题1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝－4×104J关于内能的变化，以下说法正确的是()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3.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J4.如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中()A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变5．如图是一自热米饭盒，盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热量，盖上盒盖便能在10～15分钟内加热食品。自热米饭盒的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列说法正确的是（）A．饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，则盒内每一个气体分子速率都增大了B．饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压强增大导致的结果C．在饭盒爆炸的瞬间，外界对盒内气体做正功D．在饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度急剧升高6．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡。不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。下列判断正确的是（）A．气体A吸热，内能减少B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A分子的平均动能增大D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大7．如图所示，密封的矿泉水瓶中，由于底部放置在加热装置上，距瓶底部越近，水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。轻轻挤压矿泉水瓶，使得小瓶缓慢向底部下沉，小瓶内气体不断吸热，则在小瓶逐渐下沉的过程中，小瓶内气体（）A．内能减少B．增加的内能大于吸收的热量C．对外界做正功D．温度升高，分子的速率都增大8．如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（

）A．重物质量B．气体在状态B时的体积为C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加9．某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体视为理想气体温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（）A．气垫内的气体内能增加B．外界对气垫内的气体做负功C．气垫内的气体从外界吸收热量D．气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加10．某同学用如图所示的喷壶对教室进行消毒。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。设充气和喷液过程中瓶内气体温度保持不变，则（）A．喷液过程中，外界对瓶内气体做正功B．喷液过程中，瓶内气体从外界吸收热量C．充气过程中，瓶内气体的分子平均动能增大D．充气过程中，瓶内所有气体分子的速率均不变11．2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功12．一池塘，从水面往下越深水温越低，一水底的鱼吐出一气泡，气泡在缓慢上浮的过程中（接近水面时气泡内的温度高于在水底的温度），关于气泡内的气体（可看作理想气体），下列说法正确的是（）A．气体的内能减小B．气体对外做正功C．气体的压强增大D．气体吸收的热量小于内能增加量一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则()A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中()A．气体对外界做正功，气体内能增加B．外界对气体做正功，气体内能增加C．气体的温度升高，压强不变D．气体的体积减小，压强不变15．“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．没有合理的设计方案D．找不到合适的材料16．器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示．汽缸内封闭着一定质量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计．当缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，有下列说法：①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；②活塞对气体做功，气体的平均动能不变；③气体的单位体积内的分子数增大，压强增大；④气体的单位体积内的分子数增大，压强不变．其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．②④17．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团，气团可看做理想气体，将其作为研究对象．气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计．气团从地面上升到高空后温度可降低到－50℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是()A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变18．如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同一定质理的理想气体变化图像如图所示，气体从1→2→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为；气体从1→4→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为，则它们之间的关系正确的是（）A．，， B．，，C．，， D．，，20．1912年,英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室,结构如图所示,在圆筒容器中加入少量酒精,使云室内充满酒精饱和蒸汽,迅速向下拉动活塞,下说法正确的是（）A．室内气体温度降低,酒精饱和蒸汽压降低B．室内气体温度升高,酒精饱和蒸汽压降低C．室内气体温度降低,酒精饱和蒸汽压升高D．室内气体温度升高,酒精饱和蒸汽压升高21．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（）A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体分子的密度增大C．吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功 D．吸盘内气体压强增大22．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（）A．TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少二、多选题23.下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了下列过程可能发生的是()A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则下列关于理想气体的说法正确的是()A．气体温度一定升高B．气体的内能一定减少C．气体的压强一定不变D．分子间平均距离一定增大26．如图所示，绝热隔板把绝热的汽缸分成体积相等的两部分，与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体和。现通过电热丝对气体加热一段时间后，、各自达到新的平衡，下列说法正确的是（）A．的温度升高B．的体积增大，压强变小C．加热后的分子热运动比的分子热运动更激烈D．的体积减小，压强增大27．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是（）A．气体的内能不变B．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低C．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了D．气体分子的平均动能减小28．如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气体，设充气和喷液过程筒内的空气温度可视为不变，下列说法正确的是（）A．充气过程中，贮液筒内的气体内能增大B．充气过程中，贮液筒内的气体压强增大，体积也变大C．喷液过程中，贮液筒内的气体压强减小，气体内能减小D．喷液过程中，贮液筒内的气体吸收热量全部用来对外做功29．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（）A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少夏天，从湖底形成一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂，如图.若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看作理想气体．则上升过程中，以下说法正确的是()A．气泡内气体对外界做功B．气泡内气体分子平均动能增大C．气泡内气体温度升高导致放热D．气泡内气体的压强可能不变如图为一消毒水简易喷洒装置，内部装有一定量的水，水上部是密封的空气，喷洒口管径细小．现保持阀门紧闭，通过打气筒再充入一些空气．设所有过程温度保持不变，下列说法正确的有()A．充气后，密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多B．充气后，密封气体的分子平均动能增大C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，密封气体从外界吸热二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，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，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中()A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量C．封闭气体分子的平均动能不变D．封闭气体从外界吸收热量用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能可能不变D．电流对气体做功一定大于气体对外做功35.用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变36．如图所示，足够深的导热容器用导热活塞封闭定质量的理想气体，活塞下方设有两个卡口，且初态时活塞与卡口只接触不挤压，之后环境温度升高至某一恒定值，活塞再次达到稳定后在活塞上面缓慢地倾倒细沙，直到活塞重新回到卡口处。不计活塞与容器间的摩擦，则整个过程中，关于气体的图像及说法正确的是（  ）A．图甲为该过程气体的图像，气体先吸收热量后放出热量B．图乙为该过程气体的图像，气体先吸收热量后放出热量C．图丙为该过程气体的图像，气体先放出热量后吸收热量D．图丁为该过程气体的图像，气体先吸收热量后放出热量三、非选择题37．如图，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，用活塞将一定质量理想气体密闭在汽缸中，活塞与汽缸间摩擦不计，大气压强为p0。若环境温度缓慢降低10℃，活塞缓慢向左移动一段距离，汽缸内气体体积减小，则相对温度降低前，汽缸内气体对单位面积汽缸壁在单位时间内的碰撞次数___________（选填“增加”、“减少”或“不变”），汽缸内气体放出的热量___________（选填“大于“、“小于“或“等于“）。38．一定质量的理想气体缓慢地经过一个逆时针循环过程，在图中这一循环过程是一个椭圆，点为该椭圆中心，如图所示。试求：（1）此气体若处在与椭圆中心点所对应的状态时，其温度为，那么，该气体经过循环过程中椭圆上的A点时，其温度是多少？（2）这一循环过程是吸热过程还是放热过程？吸收或放出的热量是多少？（提示：椭圆面积公式，其中a、b分别是椭圆的半长轴和半短轴，取3.14）39．2022北京为运动员、工作人员、志愿者等提供接驳服务，成为一道亮丽风景线。大巴车的总质量为11.5t，轮胎与地面的接触总面积。该车利用氢燃料电池驱动电动机工作，在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，电动机的额定功率为84kW。若水的比热容为，氢气的热值为，g取10N/kg，求：（1）质量为200kg的水吸收0.3kg的氢完全燃烧放出的热量升高的温度。（2）大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强。（3）大巴车匀速行驶10min的路程和电动机所做的功。40.研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56˚C时，30分钟就可以灭活．如图8，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E.a缸内被封闭气体初始温度t1＝27˚C，活塞位于汽缸中央，与底部的距离h1＝60cm，活塞和汽缸间的摩擦不计．(1)若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2＝66cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活？(2)若阀门K始终闭合，电热丝通电一段时间，给a缸内气体传递了Q＝1.0×104J的热量，稳定后气体a内能增加了ΔU＝8.5×103J，求此过程气体b的内能增加量．41．如图所示，一端水平悬挂的圆柱形容器用活塞密封体积V1=2×10－3m3的理想气体，活塞重力不计且能无摩擦地滑动，其下端悬挂质量m=60kg的重物，容器的横截面积S=10－2m2。整个装置放在大气压p0=1.0×105Pa的空气中，开始时气体的温度T1=300K，当气体从外界吸收300J的热量，体积变为V2=4×10－3m3时，求，密闭气体：（1）压强p；（2）温度T2；（3）内能增加量E。第三章热力学定律第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成科学思维理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因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学习科学家执着探索的科学精神，实事求是的严谨的科学态度，培养探究科学的兴趣[基础知识深层理解提高]知识点一：热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.4．热力学第一定律的应用：(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”或“负”)(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填“正”或“负”)知识点二：能量守恒定律1．探索能量守恒的足迹2．能量守恒定律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．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)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1热力学第一定律符号法则易错易混点辨析:热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界放热和内能减少的情况，因此在使用ΔU＝Q＋W时，为了区别两种不同的情况，在应用ΔU＝Q＋W进行计算时，它们的正、负号规定如下：(1)外界对系统做功，W>0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值。(2)外界对系统传热，也就是系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值；外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q<0，即Q为负值。(3)系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值。温馨提示：热力学第一定律的几种典型应用(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。(3)若过程中物体的始、末内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。例题1.如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中()A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变解析：选C将活塞P缓慢地向B移动的过程中，外力对乙做功，乙的内能增加，温度升高，由于固定隔板B导热，所以乙将传递热量给甲，甲、乙两部分气体的温度最终相同，均高于初态温度，所以甲、乙内能均增加。故C正确。例题2.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa.已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为()A．400JB．1200JC．2000JD．2800J答案B解析由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故B正确．易错易混点2能量的存在形式及相互转化易错易混点辨析：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、核能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．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．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，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．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．例题3.(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是()A．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B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律C．永动机不能制成的原因是技术问题D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律解析:选AD永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，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，B、C错误。例题4下列对能量守恒定律的认识不正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析:选D选项A是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；选项B是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移；选项C中任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律；选项D中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，只是转化成了其他形式的能量，D符合题意。易错易混点3：气体实验定律和热力学第一定律的综合应用易错易混点辨析：热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程例题5.如图所示，“凸”形绝热汽缸被a、b两轻质绝热活塞分成A、B、C三部分，a、b两活塞用轻杆连接，活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均相同。现设法使C中的气体温度缓慢升高，则在两活塞缓慢下降的过程中，下列说法正确的是（

）A．A中气体温度升高 B．A中气体压强增大C．B中气体压强增大 D．C中气体所有分子的动能均增大解析:选C,ABC．以C中气体为研究对象，体积不变根据可知C中气体温度升高，压强增大；以活塞和连杆整体为研究对象，受到向上和向下气体的压力p2SA和p2SB，因为SA<SB，则有p2SA<p2SB可知活塞和连杆合力向下，竖直向下运动，A中气体体积增大，压强减小，对外做功，根据U=W＋Q气缸绝热Q=0，内能减小，温度降低；B中气体体积变小，压强增大，C正确，AB错误；D．C中气体温度升高，分子的平均动能增大，D错误。故选C。例题6.为适应太空环境，去太空执行任务的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如在地面上一样，假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体可视为理想气体且温度不变，将航天服视为封闭系统（）A．由地面到太空过程中航天服内气体分子平均动能减小B．由地面到太空过程中航天服内气体的分子数密度不变C．由地面到太空过程中航天服内气体放热D．若开启航天服生命保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢达到0.9atm，则需补充1atm的等温气体1.6L解析:选D,A．航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，选项A错误；B．航天服内气体质量不变，分子数不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，即航天服内气体的分子数密度减小，选项B错误；C．航天服内气体因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热，选项C错误；D．设需补充latm气体V′后达到的压强为p3＝0.9atm，取总气体为研究对象，由玻意耳定律得p1（V1+V′）＝p3V2解得V′＝1.6L选项D正确。故选D。【针对训练】单选题1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝－4×104J解析:选B由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105J。故选项B正确。关于内能的变化，以下说法正确的是()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，内能可能不变解析:选C,根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关．物体吸收热量，内能不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能还有可能不变或减少，A错误，C正确；物体对外做功，可能同时吸收热量内能还有可能不变或增大，B错误；物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误．3.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J解析:选A,对一定质量的理想气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU为正表示内能增加了600J，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．4.如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中()A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变解析:选B,由于两管粗细相同，作用在液体上的大气压力的合力为零，故大气压力不做功；水流动过程中重心下降，重力做正功，水的重力势能减少，减少的重力势能最终转化为内能，故水的内能增大，选项B对，A、C、D错．5．如图是一自热米饭盒，盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热量，盖上盒盖便能在10～15分钟内加热食品。自热米饭盒的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列说法正确的是（）A．饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，则盒内每一个气体分子速率都增大了B．饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压强增大导致的结果C．在饭盒爆炸的瞬间，外界对盒内气体做正功D．在饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度急剧升高解析:选B,A．饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子的平均动能增大，但是不是盒内每一个气体分子速率都增大了，故A错误；B．饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子的平均动能增大，所以气体压强增大导致饭盒爆炸，故B正确；C．在饭盒爆炸的瞬间，气体体积增大，气体对外界做正功，故C错误；D．根据热力学第一定律可知，爆炸前气体温度升高，内能增大，在饭盒爆炸的瞬间，气体对外界做功，其内能应减小，盒内气体温度急剧下降，故D错误。故选B。6．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡。不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。下列判断正确的是（）A．气体A吸热，内能减少B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A分子的平均动能增大D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大解析:选C,ACD．由题意可知气体A发生等容变化，则W=0，根据ΔU=W+Q可知，气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都增大，C正确，AD错误；B．因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，根据，又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，B错误。故选C。7．如图所示，密封的矿泉水瓶中，由于底部放置在加热装置上，距瓶底部越近，水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。轻轻挤压矿泉水瓶，使得小瓶缓慢向底部下沉，小瓶内气体不断吸热，则在小瓶逐渐下沉的过程中，小瓶内气体（）A．内能减少B．增加的内能大于吸收的热量C．对外界做正功D．温度升高，分子的速率都增大解析:选B,A．距瓶底部越近，水的温度越高，因此小瓶下沉过程中，小瓶内气体温度升高，则其内能增大，故A错误；BC．轻轻挤压矿泉水瓶，小瓶所受浮力减小，缓慢向底部下沉，可知小瓶内气体体积减小，所以外界对小瓶内气体做正功，由热力学第一定律，可知增加的内能大于吸收的热量，故B正确，C错误；D．温度升高，小瓶内气体分子平均速率变大，运动速率大的分子所占比例增加，但不是分子速率都增大，故D错误。故选B。8．如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（

）A．重物质量B．气体在状态B时的体积为C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加解析:选D,A．在A状态，根据题意解得故A错误；B．根据图像可知所以气体做等压变化解得故B错误；C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功故C错误；D．根据热力学第一定律故D正确。故选D。9．某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体视为理想气体温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（）A．气垫内的气体内能增加B．外界对气垫内的气体做负功C．气垫内的气体从外界吸收热量D．气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加解析:选D,ABC．由于该过程中气垫内的气体温度不变，因此气垫内的气体内能不变，该过程中气垫内的气体压强增大，根据玻意耳定律可知，气垫内的气体体积减小，外界对气垫内的气体做正功，结合热力学第一定律可知，该过程中气垫内的气体放热，选项ABC均错误；D．由于温度不变，气垫内的气体分子平均动能不变，而气体压强增大，因此该过程中气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加，选项D正确。故选D。10．某同学用如图所示的喷壶对教室进行消毒。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。设充气和喷液过程中瓶内气体温度保持不变，则（）A．喷液过程中，外界对瓶内气体做正功B．喷液过程中，瓶内气体从外界吸收热量C．充气过程中，瓶内气体的分子平均动能增大D．充气过程中，瓶内所有气体分子的速率均不变解析:选B,A．喷液过程中储气室内气体体积增大，瓶内气体对外做功，A错误；B．喷液过程中瓶内气体对外做功而温度保持不变，由热力学第一定律可知，瓶内气体从外界吸收热量，B正确；C．充气过程中，瓶内气体温度保持不变分子平均动能不变，C错误；D．充气过程中，瓶内气体的平均速率不变，但不是所有气体分子的速率均不变，D错误。故选B。11．2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（）（视为理想气体）A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功解析:选C,由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据可知气体放出热量。故选C。12．一池塘，从水面往下越深水温越低，一水底的鱼吐出一气泡，气泡在缓慢上浮的过程中（接近水面时气泡内的温度高于在水底的温度），关于气泡内的气体（可看作理想气体），下列说法正确的是（）A．气体的内能减小B．气体对外做正功C．气体的压强增大D．气体吸收的热量小于内能增加量解析:选B,A．气泡上升过程中，气泡内气体温度越来越高，内能增加，故A错误；C．根据液体内部的压强公式可知气泡上升，气体压强越来越小，故C错误；B．由于气泡温度升高、压强减小，根据可知气体体积一定变大，气体对外做功，故B正确；D．由于气体内能增加，且对外做功，根据热力学第一定律，可知气体吸收的热量大于内能增加量，故D错误。故选B。一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则()A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加解析:选A,由题图中图线ab的反向延长线过坐标原点O，可知a到b过程中，气体压强不变，体积变大，气体对外做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A正确．b到c过程中气体体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B错误．c到a过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误．整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加，后减小，最后不变，故D错误．如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中()A．气体对外界做正功，气体内能增加B．外界对气体做正功，气体内能增加C．气体的温度升高，压强不变D．气体的体积减小，压强不变解析:选B迅速下压活塞，可看成绝热过程，外界对气体做功，内能增加，温度升高，压强增大，故选B.15．“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．没有合理的设计方案D．找不到合适的材料解析: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正确．16．器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示．汽缸内封闭着一定质量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计．当缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，有下列说法：①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；②活塞对气体做功，气体的平均动能不变；③气体的单位体积内的分子数增大，压强增大；④气体的单位体积内的分子数增大，压强不变．其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．②④解析:选C,解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Q的物理含义．推动活塞Q使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，①错误，②正确．由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单位面积上汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此，气体的压强增大，③正确，④错误．17．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团，气团可看做理想气体，将其作为研究对象．气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计．气团从地面上升到高空后温度可降低到－50℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是()A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变解析:选C,据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，忽略气团与外界的热交换，ΔU＝W，气团上升过程中，外界压强随高度升高而变小，气团体积膨胀，对外做功，导致内能大量减少而温度降低．18．如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同解析:选B大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B正确．一定质理的理想气体变化图像如图所示，气体从1→2→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为；气体从1→4→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为，则它们之间的关系正确的是（）A．，， B．，，C．，， D．，，解析:选C,本题考查热力学第一定律。初态和末态温度相同，因此两个热力学过程内能变化相同；在图像中，图线与横轴所围面积表示气体对外界做功的多少，故根据热力学第一定律可得C正确。故选C。20．1912年,英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室,结构如图所示,在圆筒容器中加入少量酒精,使云室内充满酒精饱和蒸汽,迅速向下拉动活塞,下说法正确的是（）A．室内气体温度降低,酒精饱和蒸汽压降低B．室内气体温度升高,酒精饱和蒸汽压降低C．室内气体温度降低,酒精饱和蒸汽压升高D．室内气体温度升高,酒精饱和蒸汽压升高解析:选A迅速向下拉动活塞，酒精蒸汽绝热膨胀，对外做功，温度降低，酒精饱和蒸汽压降低，酒精蒸汽达到过饱和状态，故A正确，BCD错误．故选：A21．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（）A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体分子的密度增大C．吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功 D．吸盘内气体压强增大解析:选A,AC．吸盘内气体体积增大，气体对外做功，W<0，由于气体温度不变，气体内能不变，∆U=0，由热力学第一定律∆U=W+Q可知Q=∆U−W>0吸盘内气体要吸收热量，A正确，C错误；B．吸盘内气体分子数不变，而气体体积变大，则吸盘内气体分子的密度减小，B错误；D．吸盘内气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盘内气体压强减小，D错误。故选A。22．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（）A．TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少解析:选D,AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据因为则有从A到B，温度升高，内能增加，故AB错误；CD．状态B到状态C是一个等容过程，根据因为则有从B到C，温度降低，内能减小，故C错误，D正确。故选D。二、多选题23.下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：选ABCA选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；B选项是指能量在不同的物体间发生转化或转移，转化或转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移；第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以A、B、C正确．D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，而是转化成其他形式的能，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D错误．下列过程可能发生的是()A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加解析：选ABD当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，则物体的内能一定增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则下列关于理想气体的说法正确的是()A．气体温度一定升高B．气体的内能一定减少C．气体的压强一定不变D．分子间平均距离一定增大解析：选AD，气体从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则气体内能增加1.5×104J；气体的内能增加，则温度一定升高，A正确，B错误．气体对外界做功，体积变大，则分子间平均距离一定变大，温度升高，由eq\f(pV,T)＝C可知，压强不一定不变，C错误，D正确．26．如图所示，绝热隔板把绝热的汽缸分成体积相等的两部分，与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体和。现通过电热丝对气体加热一段时间后，、各自达到新的平衡，下列说法正确的是（）A．的温度升高B．的体积增大，压强变小C．加热后的分子热运动比的分子热运动更激烈D．的体积减小，压强增大解析：选AD,A．加热气体a，活塞右移，活塞对气体b做功，而气体b没有放出热量，根据热力学第一定律，气体的温度升高，A正确；BD．由于b的体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程气体b的压强增大，而两部分压强相等，因此a的压强变大，B错误，D正确；C．根据两部分压强相等，而因此也就是加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈，C错误。故选AD。27．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是（）A．气体的内能不变B．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低C．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了D．气体分子的平均动能减小解析;选BD，气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q=0，对外做功，由热力学第一定律可知气体内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，故气体分子的平均动能减小，AC错误，BD正确。故选BD。28．如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气体，设充气和喷液过程筒内的空气温度可视为不变，下列说法正确的是（）A．充气过程中，贮液筒内的气体内能增大B．充气过程中，贮液筒内的气体压强增大，体积也变大C．喷液过程中，贮液筒内的气体压强减小，气体内能减小D．喷液过程中，贮液筒内的气体吸收热量全部用来对外做功解析：选AD,AB．充气过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变；充气的过程中分子的总个数增加，则内能增加，而充气的过程中气体的体积不变，故A正确，B错误；CD．喷液过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变，气体的内能也不变；药液可以持续地喷出，气体体积增大，对外做功，由于没有其他的变化，可知贮液筒内的气体吸收热量全部用来对外做功，故C错误，D正确；故选AD。29．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（）A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少解析：选BC,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，由公式在瞬间所以内能增加，则温度升高，气体体积减小，压强增大。故选BC。夏天，从湖底形成一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂，如图.若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看作理想气体．则上升过程中，以下说法正确的是()A．气泡内气体对外界做功B．气泡内气体分子平均动能增大C．气泡内气体温度升高导致放热D．气泡内气体的压强可能不变解析：选AB气泡内气体压强p＝p0＋ρgh，气泡升高过程中，其压强减小，温度升高，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，体积一定增大，故气泡内气体对外界做功，故A正确，D错误．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气泡内气体分子平均动能增大，气泡内气体内能增大，即ΔU>0，体积增大，即W<0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q>0，即气泡内的气体吸热，故B正确，C错误．如图为一消毒水简易喷洒装置，内部装有一定量的水，水上部是密封的空气，喷洒口管径细小．现保持阀门紧闭，通过打气筒再充入一些空气．设所有过程温度保持不变，下列说法正确的有()A．充气后，密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多B．充气后，密封气体的分子平均动能增大C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，密封气体从外界吸热解析：选ACD充气后，温度和体积不变，密封气体的分子平均动能不变，气体分子数增大，密封气体分子单位时间撞击器壁次数增多，气体压强增大，大于外界大气压强，打开阀门后，密封气体对外界做正功，且内能不变，由热力学第一定律可知密封气体从外界吸热，故A、C、D正确，B错误．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，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，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中()A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量C．封闭气体分子的平均动能不变D．封闭气体从外界吸收热量解析：选BC因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小解析：选AC实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，选项A、C正确；根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可判断压强一定增大，选项B、D错误．如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能可能不变D．电流对气体做功一定大于气体对外做功解析：选AD由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由eq\f(pV,T)为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B、C均错，D项正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A对．35.用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变解析：选ABD,因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气