热力学第一定律
同步测试
一、选择题(每小题5分,共50分)
1.A关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( )
A.物体吸收热量,内能一定增大
B.物体对外做功,内能一定减小
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
2.A对于一定质量的物体(或系统),有( )
A.吸热物体的温度一定会升高
B.只要气体的体积、温度都变化,则气体的内能一定改变
C.外界对系统做功,系统内能可能不变
D.物体温度不变,则其内能一定也不变
3.A若在气缸中装有一定量的气体,则( )
A.传递热量给气体,气体的内能一定改变
B.如果气体跟外界交换热量又对外界做功,它的内能一定改变
C.对气体做功,它的内能一定改变
D.以上说法都不对
4.A在热力学第一定律的表达式Q+W=△U中,关于各个物理量的正、负,下列说法中正确的是( )
A.外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时△U为正
B.外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时△U为负
C.物体对外界做功时W为负,放热时Q为负,内能减少时△U为负
D.物体对外界做功时W为正,吸热时Q为正,内能增加时△U为正
5.B对于在一个大气压下,1kg100℃的水变为1kg100℃的水蒸气的过程,下列说法中正确的是( )
A.水的内能增加,对外界做功,一定是吸热过程
B.水的内能不变,对外界做功,向外界吸热
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
6.B一定量的气体在某一过程中,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,△U=1.2x105J,Q=4×104J
B.W=8×104J,△U=-1.2x105J,Q=-2×105J
C.W=-8×104J,△U=1.2x105J,Q=2×105J
D.W=-8×104J,△U=-1.2x105J,Q=-4×104J
7.B一定质量的气体,在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下,体积从20L膨胀到30L,这一过程中气体共向外界吸热4×103J,则气体内能的变化为( )
A.增加了5×103J B.减少了5×103J
C.增加了3×103J D.减少了3×103J
8.B汽车关闭发动机后,沿斜坡匀速下滑的过程中( )
A.汽车的机械能守恒
B.汽车的动能和势能相互转化
C.汽车的机械能转化为内能,总能量减少
D.机械能转化为内能,总能量守恒
9.B永动机是不可能制成的,这是因为永动机( )
A.不符合机械能守恒定律
B.违背了能的转化和守恒定律
C.做功产生的热不符合热功当量
D.找不到合适的材料和合理的设计方案
10.B下列各物体在所经历的过程中,内能增加的有( )
A.在光滑斜面上由静止释放而滑下的物体
B.水平飞行并射穿木块的子弹
C.在绝热条件下被压缩的气体
D.在光滑水平面上运动的两小球,碰撞后以共同的速度运动
二、填空题(每空3分,共18分)
11.C用气筒给自行车打气,每次对活塞加75N的压力,活塞行程为40cm,每压一次,被压缩气体的内能都增加8.5J,则此过程中被压缩气体是_______热(填“吸”或“放”),传递的热量是_______J
12.C能量既不能_______,也不能_______,它只能从一种形式_______为另一种形式,或者从一物体_______到别的物体,这就是能量守恒定律.
三、计算题(13、14题各10分,15题12分,共32分)
13.C质量为M的小车,以速度v0在光滑水平面上匀速行驶,在小车上方有一质量为m的木块,轻轻落在车上,其速度可忽略,由于木块和车之间有摩擦,而使木块滑行一段距离后与车保持相对静止,求木块在车上滑行中产生的热量.
14.C质量为2kg的木块置于光滑水平桌面上,质量为10g的铅弹从水平方向射入木块后,与木块一起向前运动,落地点与桌子边缘的水平距离是0.4m,在入射过程中内能增加量的60％被铅弹吸收.使铅弹的温度升高了92.6℃,已知铅的比热容是130.2J／(kg·℃),g=10m/s2僧,求桌面的高度
15.C要把质量为103kg的卫星发射到地球附近的圆形轨道上,如果燃料完全燃烧产生的热量有1％转化为卫星在轨道上运行时的动能,试求燃料质量m至少为多少?(地球半径R=6400km,燃料热值q=6.4×107J／kg,g=9.8m/s2)
参考答案:
1答案:C 2答案:C 3答案:D 4答案:C 5答案:A
6答案:B 7答案:C 8答案:D 9答案:B 10答案:BCD
11答案:放；21.5 12答案:凭空产生；凭空消失；转化；转移
13答案:由动量守恒
①
由能量关系:
②
由①代入②中
14答案:设射入过程中产生的热量为Q
Q×60%=cm△t①
子弹射入木块过程中mv0=(M+m)v②
③
设桌面高度为h
④
v·t=0.4m⑤
由①、②、③、④、⑤得
h=0.8m
15答案:
由题意:
4.1热力学第一定律
教学目标：
理解热力学第一定律。
能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。
理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。
通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。
知道第一类永动机是不能实现的。
重点：热力学第一定律
难点：能量守恒定律
自主学习：
一、热力学第一定律。
焦耳的实验表明什么问题？
写出热力学第一定律的文字表述和数学表达式。
回答课本p54思考与讨论的问题。总结△U，Q，W几个量取正、负的意义。
做功W
热量Q
内能的改变ΔU
取正值“+”
取负值“－”
二、能量守恒定律。
4、认真阅读教材后，写出能量守恒定律的内容。
5、被恩格斯列为19世纪三大发现有哪些事件？
三、永动机不可能制成
7、什么是第一类永动机？
8、第一类永动机为什么不能制成？
典型例题：
例1.一定量的气体在某一过程中，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=4×104J
B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J
C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J
D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J
例2.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？
例3. 一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：
（1）物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？
小结：应用热力学第一定律解题的一般步骤：
①根据符号法则写出各已知量（W、Q、ΔU）的正、负；
②根据方程ΔU=W+Q求出未知量；
③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
随堂练习：
1、在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是 （ ）
A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D.外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
2、关于物体内能的变化，以下说法正确的是 （ ）
A.物体吸热，内能一定增大
B.物体对外做功，内能可能增大
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、自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是 （ ）
A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失
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
4、下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 ( )
A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体
B.水平飞行并射穿木块的子弹
C.在绝热的条件下被压缩的气体
D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动
5、对于在一个大气压下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
6、图10.3-1所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的P—图线，则在此过程中（ ）
A.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
用活塞压缩器缸里的空气，对空气做了900J的功，同时气缸向外散热210J，气缸里空气的内能改变了多少？
如图所示，在气缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把气缸和活塞固定，使气缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与气缸间无摩擦、不漏气），也使气缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。
Q1和Q2那个大些？
气体在定容下的比热容与再定压下的比热容为什么会有不同?
9、为测量太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横面积是300C㎡的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6kg。让阳光垂直于圆筒口照射2min后水的温度升高了1℃。请由此估算在阳光直射的地面上每平方米每分钟接受的太阳能量。
10、某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？
