沪教版高中物理选修3-3 4.1热力学第一定律_学案1

热力学第一定律

【学习目标】
1．知道热力学第一定律的内容及其表达式
2．理解能量守恒定律的内容
3．了解第一类永动机不可能制成的原因
【学习重难点】
热力学第一定律的内容、表达式；第一类永动机是不可能制成的。
【学习过程】
一、热力学第一定律
1.内容：
其数学表达式为：
2.与热力学第一定律相匹配的符号法则
做功W 热量Q 内能的改变ΔU
取正值“+”
取负值“－”
二、第一类永动机不可能制成
任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。
课中合作探究
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？

【达标检测】
1．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
2．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
3．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
4．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
5．对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，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．为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化，以下方法可行的是（ ）
A．以较大的功率对物体做功
B．以较小的功率对物体做功
C．该物体以较大的功率对外做功
D．该物体以较小的功率对外做功
7．根据能量守恒，下列说法正确的是( )
A．物体对外界做功2J，并从外界吸收2J的热量，则物体内能增加4J
B．外界对物体做功2J，物体从外界吸收2J热量，则物体内能增加4J
C．外界对物体做功2J，物体向外界放出2J的热量，则物体内能不变
D．物体对外界做功2J，并向外界放出2J的热量，则物体内能减少4J
8．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，匝数为n=50的矩性线圈，绕转轴OO'垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25cm，宽为d=20cm，线圈每分钟转动1500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时，求：
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；
（2）若每匝线圈本身电阻r=0.02Ω，外接一只阻值为13Ω的用电器，使线圈和外电路构成闭合电路，写出交流感应电流I的瞬时值表达式；



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