人教版选择性必修三第三章3.2热力学第一定律学案

3.2热力学第一定律学案
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4 J和20 J，在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20 J和12 J。求气体完成一次循环对外界所做的功______。
2．两个完全相同的铜瓶，钢瓶甲装有3L的液体和1L、6个标准大气压的高压气体，钢瓶乙内有1个标准大气压的4L气体，两钢瓶中的气体均视为理想气体。
①密封在钢瓶乙中的气体，假设体积不变，若其温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力______（填“变大”“变小”或“不变”）；
②若钢瓶乙中的气体分别经历等压过程和等容过程，温度均由升高到，则等压过程中吸收的热量______（填“大于”“小于”或“等于”）等容过程中吸收的热量；
③现将钢瓶甲倒置后按如图所示连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中（不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强），在压装过程中随着甲瓶内液体减少，甲瓶内部气体压强______（填“变大”“变小”或“不变”）。
3．如图甲所示，光滑水平面上固定一绝热气缸，气缸用可控阀门隔成两部分，阀门左侧封闭着某种实际气体，若实际气体分子之间的作用力表现为引力，阀门右侧是真空，则阀门打开，稳定后实际气体分子的总动能______（填“增大”“减小”或“不变”）；图乙所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t的变化关系的图，理想气体由A变化到B的过程中气体的压强______（填“增大”“减小”或“不变”）。
4．如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动相同距离所做的功，内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J，则压缩冲程气体内能的变化量为______J。做功冲程，燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于的恒力使活塞移动相同距离所做的功，若做功冲程气体内能减少量为930J，则该做功过程气体传递给汽缸的热量为______J。
5．若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收___________ J的热量。如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还___________（选填“吸收”或“放出”）热量___________J。
6．如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。则从状态A到状态B的过程，气体________（选填“吸收”或“放出”）热量，气体分子热运动的平均动能________（选填“增大”“不变”或“减小”）；从状态B到状态C的过程，气体________（选填“吸收”或“放出”）热量。
7．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”）。
四自我检测
1．一定质量的理想气体，状态变化依次经历从a→b，再从b→c的过程，其压强和体积的关系如图所示，根据p 图像，下列说法正确的是（　　）
A．a→b过程，气体温度升高，放热
B．a→b过程，气体温度降低，放热
C．b→c过程，气体温度不变，放热
D．b→c过程，气体温度不变，吸热
2．下列说法正确的是（　　）
A．若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等
B．做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变
C．一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2.则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量
D．高温物体内能多，低温物体内能少
3．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端黏着艾绒。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．外界对气体做正功，气体内能增加
C．外界对气体做正功，气体内能减少
D．艾绒燃烧，放出热量，气体内能减少
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．关于内能，下列说法中正确的是（　　）
A．物体温度升高，其每个分子的动能都增大
B．相同质量的0℃水的分子势能比0℃冰的分子势能大
C．物体吸收热量后，内能一定增加
D．物体温度不变，其内能一定不变
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．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
9．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法正确的是（　　）
A．过程①中，气体体积不断减小
B．过程②中，气体从外界吸收热量
C．过程②为绝热过程
D．状态a的体积大于状态d的体积
10．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射成功，顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”。因此将飞船此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示，相通的舱A、B之间装有阀门K，指令舱A中充满气体（视为理想气体），气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则舱内气体（　　）
A．体积变大，气体对外做功
B．体积变大，气体分子势能增大
C．体积变大，温度升高，内能增加
D．体积变大，气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少
参考答案：
三课前预习
1． AC 不变 ① 8J
2． 变大 大于 变小
3． 减小 减小
4． 175 30
5． 1500 放出 500
6． 吸收 增大 放出
7． 增大 增大 从外界吸收热量
四自我检测
1．C
2．B
3．B
4．C
5．B
6．B
7．C
8．D
9．D
10．D
第1页，共3页