1、热力学第一定律能量守恒定律(建议用时:25分钟)考点一热力学第一定律1(多选)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ABD根据热力学第一定律UWQ,做功和传热都可以改变物体的内能,故A、B、D正确,C错误。2(多选)如图所示,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小,下列说法中正确的是()A从外界吸热B向外界放热C分子势能不变D内能减小BC水温恒定
2、,即空气分子平均动能不变;不计分子间相互作用,即分子势能不变,由此可知空气内能不变。筒内空气体积减小,说明外界对空气做功,根据热力学第一定律知空气放出热量。选项B、C正确。3如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对汽缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,汽缸内气体的下列说法正确的是()A温度升高,内能增加600 JB温度升高,内能减少200 JC温度降低,内能增加 600 JD温度降低,内能减少200 JA对一定质量的气体,由热力学第一定律UWQ可知,U800 J(200 J)600 J,U为正表示内能增加了600 J,对气体来说,分子间距较大,分子势能为零,内能等于所有分
3、子动能之和,内能增加,气体分子的平均动能增加,温度升高,且体积减小,选项A正确,B、C、D错误。4.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,在此压缩过程中的下列说法中正确的是()A气体温度升高,压强不变B气体温度升高,压强变大C气体对外界做正功,气体内能增加D外界对气体做正功,气体内能减少B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。根据热力学第一定律,这时外力做的功只能用来增加气体的内能,这就使气体分
4、子的运动加剧,引起气体分子平均动能增加,气体温度升高,所以艾绒即刻被点燃。由于被封闭的气体质量不变,温度升高,而体积变小,则由气体状态方程知压强变大。故B选项正确,A、C、D错误。5(多选)如图所示,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如pV 图中从a到b的直线所示。在此过程中()A气体温度一直降低B气体内能一直增加C气体一直对外做功D气体一直从外界吸热BCD一定量的理想气体从a到b的过程,由理想气体状态方程可知,TbTa,即气体的温度一直升高,选项A错误;根据理想气体的内能只与温度有关,可知气体的内能一直增加,选项B正确;由于从a到b的过程中气体的体积增大,所以气体一直对外做功,选项
5、C正确;根据热力学第一定律,从a到b的过程中,气体一直从外界吸热,选项D正确。6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C根据热力学第一定律UWQ,物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功),物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关。物体吸收热量,但有可能同时对外做功,故内能有可能不变甚至减小,A错误,同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减少,B错误;若物体吸收的热量与对外做的功相等,则内能可能不变,C正确;若物体放热同时对外做功,物
6、体内能一定减少,D错误。考点二能量守恒定律及永动机不可能制成7(多选)一物体获得一定初速度后,沿着一粗糙斜面上滑,在上滑过程中,物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是()A机械能守恒B总能量守恒C机械能和内能增加D机械能减少,内能增加BD物体沿斜面上滑的过程中,有摩擦力对物体做负功,所以物体的机械能减少。由能量转化和守恒定律知,内能应增加,总能量不变,B、D正确。8关于一定量的气体,下列叙述正确的是()A气体吸收的热量可以完全转化为功B气体体积增大时,其内能一定减小C气体从外界吸收热量,其内能一定增加D外界对气体做功,气体的内能一定增加A如果气体等温膨胀,则气体的内能不变,吸收的热量全部用来
7、对外做功,A正确;当气体体积增大时,对外做功,若同时吸收热量,且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时,内能不会减少,B错误;若气体吸收热量同时对外做功,其内能也不一定增加,C错误;若外界对气体做功的同时气体向外放出热量,且放出的热量多于外界对气体所做的功,则气体内能不但未增加反而减少,D错误,故A正确。9一定质量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化? (2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做了多少功?解析(1)由热力学第一定
8、律可得UWQ120 J280 J160 J,内能增加160 J。(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化,则从2状态到1状态的内能应减少160 J。即U160 J,又Q240 J,根据热力学第一定律得UWQ,所以WUQ160 J(240 J)80 J,即外界对气体做功80 J。答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J(建议用时:15分钟)10(多选)如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。若活塞与汽缸之间的摩
9、擦可忽略,则在此过程中的下列说法中正确的是()A气体对外做功,气体温度可能不变B气体对外做功,内能可能不变C气体压强可能增大,内能可能不变D气体从外界吸热,内能一定增加AB由于汽缸是导热的,则可以与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变,但压强减小。故A、B正确。11(多选)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,其内能一定增加D电流对气体
10、做的功一定大于气体对外做功ACD由题意知,气体压强不变,活塞上升,体积增大,由为恒量知,气体温度升高,内能一定增加,由能量的转化和守恒知,电流对气体做功一定大于气体对外做功,B错误,C、D正确;由气体压强的微观解释知温度升高,气体分子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正确。12风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上,设空气密度为,风的动能有50%转化为风车的动能,风车带动水车将水提高到h的高度,效率为80%,求单位时间内最多可提升的水的质量m。解析设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m0,则m0d2vt风的动能Ekm
11、0v2d2v3t根据题意:d2v3t50%80%mgh,则。答案13如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为22 cm,现在用竖直向下的外力F压缩气体,使封闭空气柱长度变为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p01105 Pa,不计活塞重力。问:(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体,求压缩后气体的压强为多大?(2)若以适当的速度压缩气体,向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S1 cm2)解析(1)设压缩后气体的压强为p,活塞的横截面积为S,l022 cml2 cm,V0l0S,VlS缓慢压缩气体温度不变,由玻意耳定律得p0V0pV,解得p1.1106 Pa。(2)大气压力对活塞做功W1p0S(l0l)2 J人做功W2100 J,由热力学第一定律UW1W2Q,将Q20 J代入解得U82 J。答案(1)1.1106 Pa(2)82 J