第十章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律
练能力、课后提升
一、选择题
1．如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是( )
A．加热和锻打属于热传递，淬火属于做功
B．加热属于热传递，锻打和淬火属于做功
C．加热和淬火属于热传递，锻打属于做功
D．加热和淬火属于做功，锻打属于热传递
解析：选C 用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于热传递改变物体内能，故选项C正确．
2．(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是 ( )
A．夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这是通过热传递的方式改变物体的内能
B．热传递可以改变物体的内能
C．做功可以改变物体的内能
D．一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，内能减小
解析：选ABC 晒太阳使温度较低的水升温，是通过热传递的方式改变物体的内能，故选项A正确；物体吸收热量，内能增大，放出热量，内能减小，所以热传递可以改变物体的内能，故选项B正确；物体对外做功，其内能减小，外界对物体做功，物体的内能增大，所以做功可以改变物体的内能，故选项C正确；冰熔化成水，吸收热量，内能增大，故选项D错误．
3．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中( )
A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大
C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小
解析：选D 接触面是绝热面，拉动拉杆，对乙部分气体来讲，气体推动活塞对活塞做功，内能减小，温度降低；对甲部分气体来讲，活塞压缩气体做功，内能增大．
4．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．该气体放出热量时，其内能一定减小
B．该气体膨胀对外做功时，其内能一定减小
C．该气体吸收热量同时对外膨胀做功，其内能可能增加
D．该气体放出热量同时膨胀对外做功，其内能可能不变
解析：选C 由ΔU＝W＋Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．该气体放热，Q<0，但做功W未知，所以内能不一定减小，故选项A错误；该气体对外做功，W<0，但Q未知，所以内能不一定减小，故选项B错误；该气体吸收热量，Q>0，同时对外做功，W<0，ΔU可能是正值也可能是负值，所以内能可能增加，故选项C正确；该气体放出热量，Q<0，同时对外做功，W<0，所以ΔU<0，即气体内能一定减小，故选项D错误．
5.如图所示为冲击摆实验装置，一水平飞行的子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，在此过程中有关能量转化的说法中正确的是( )
A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能
B．子弹的动能转变成沙箱和子弹的重力势能
C．子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能
D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变为沙箱和子弹的机械能
解析：选D 子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，一部分动能变成沙箱和子弹的机械能，故D正确．
6．如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂．现只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为QA、QB，则( )
A．QA＝QB B．QAC．QA>QB D．无法确定QA、QB的大小
解析：选C 当A、B两球升高相同的温度时，根据热胀冷缩原理可知，A、B球重心发生变化，A球重心升高，B球重心降低．即在此过程中A球重力势能增加，B球重力势能减少，根据能量守恒，A球吸收的热量多，故C正确．
7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析：选D 形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、B、C错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D对．
8.(多选)一定质量理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p-V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是( )
A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变
B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能减少
C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等
解析：选AD 由题意知，ab是一条双曲线，说明气体由a状态至b状态过程中发生了等温变化，内能不变，气体的体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故A正确；由b状态至c状态过程中，气体的体积增大，对外做功，温度升高，内能增大，故B错误；c状态与a状态相比，体积相同，分子平均距离相等，故C错误；b状态与a状态相比，b状态体积小，分子平均距离较小，温度相等，则分子平均动能相等，故D正确．
9.(多选)如图所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体．将一个半导体NTC热敏电阻R(温度降低，电阻变大)置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表A组成闭合回路，汽缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能．若发现电流表的读数增大时，以下判断正确的是( )
A．气体一定对外做功 B．气体体积一定增大
C．气体内能一定增大 D．气体压强一定增大
解析：选CD 电流表读数增大，说明热敏电阻温度升高，由于汽缸绝热，故气体温度升高，则内能一定增大，C正确；因是绝热过程，内能增加只能外界对气体做功，气体体积变小，压强变大，A、B错误，D正确．
10.(2019·山西榆次一中期末考试)如图所示，一定质量的理想气体从p-V图象中的状态a变化到状态b，那么在这一过程中，下列说法正确的是( )
A．气体从外界吸收热量
B．气体分子的平均动能减小
C．外界对气体做正功
D．气体分子撞击器壁的作用力增大
解析：选AD 由p-V图象可知，由a到b过程气体的压强和体积均增大，气体对外做功，W<0，根据理想气体状态方程＝C可知，气体温度升高，理想气体内能由温度决定，故内能增加，即ΔU>0，根据ΔU＝W＋Q可知，Q>0，气体从外界吸收热量，故选项A正确，C错误；温度是分子平均动能的标志，由a到b气体的温度升高，所以气体分子的平均动能增大，气体分子撞击器壁的作用力增大，故选项B错误，D正确．
二、非选择题
11.(2019·北京十一学校期末考试)如图所示，一定质量的某种理想气体先后发生两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A至状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J．已知图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：
(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；
(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.
解析：(1)由题意及题图可知，从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化，该气体对外界做的功W1＝0 J，根据热力学第一定律有
ΔU1＝W1＋Q1
内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J.
(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高
该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J
根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2
从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J.
答案：(1)0 J 9 J (2)9 J 3 J
12.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“砰”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0.试分析：
(1)容器内的气体看做理想气体，求容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
解析：(1)根据查理定律：＝
p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0.
整理得：T2＝1 200 K，t2＝927 ℃.
(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W
得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ.
答案：(1)927 ℃ (2)减少 35 kJ
课件21张PPT。第3节 热力学第一定律 能量守恒定律固知识、要点梳理热传递 等效的 热量 所做的功 Q＋W 转化 转移 保持不变 对外做功 练能力、课后提升点 击 进 入
