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熱力學(xué)定律與能量守恒作業(yè)題
作業(yè)題目難度分為 3檔：三星☆☆☆（基礎(chǔ)題目）
四星☆☆☆☆（中等題目）
五星☆☆☆☆☆（較難題目）
本套作業(yè)題目 1-10 題為三星,11-13 為四星，14-17 為五星。
1．如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量
的氣體，M可沿 N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在 M向
下滑動(dòng)的過(guò)程中( ) ☆☆☆
A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大
B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小
C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大
D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小
答案解析：M向下滑動(dòng)的過(guò)程中，氣體體積減小，故外界對(duì)氣體做功，W＞0，
下滑過(guò)程不與外界發(fā)生熱交換，Q＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知內(nèi)能
增大，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．
2．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是( ) ☆☆☆
A．為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量
B．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加
C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?br/>D．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程
答案解析：改變內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞兩種，所以為了增加物體的內(nèi)能，必
須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量，選項(xiàng) A正確；對(duì)物體做功的同時(shí)向外界放熱，
則物體的內(nèi)能可能不變或減小，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在對(duì)
外界有影響的前提下，可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γx項(xiàng) C 正
確；在有外界做功的條件下，可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，選項(xiàng) D
錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，選項(xiàng) E正確．
3.景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，
猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃．對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過(guò)程中( ) ☆☆☆
A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變
B．氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大
C．氣體對(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加
D．外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能減少
答案解析：猛推推桿，封閉在套筒中的氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，套筒由牛
角做成，導(dǎo)熱能力很差，且壓縮過(guò)程用時(shí)極短，故壓縮過(guò)程可看做絕熱過(guò)程．由
ΔE W pV＝ 可知?dú)怏w的內(nèi)能增加，溫度升高，根據(jù) ＝C可知因 T增大，V減小，
T
故 p增大，選項(xiàng) B正確．
4.如圖所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔
板可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲．氣缸壁和隔板均絕熱．初始
時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)
間后切斷電源．當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比( ) ☆☆☆
A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變
B．左右兩邊氣體溫度都升高
C．左邊氣體壓強(qiáng)增大
D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量
答案解析：由于氣缸壁和隔板都絕熱，內(nèi)部氣體之間、內(nèi)部氣體與外界氣體之間
都沒(méi)有熱傳遞．當(dāng)電熱絲通電后，右邊的氣體溫度升高、壓強(qiáng)增大而左邊氣體壓
強(qiáng)不變，右邊氣體對(duì)隔板的壓力大于左邊，將隔板向左推，壓縮左邊的氣體做功，
根據(jù)熱力學(xué)第一定律，左邊氣體的內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，左邊的氣體壓強(qiáng)
增大，A錯(cuò)誤，BC正確；由于右邊氣體通過(guò)隔板對(duì)左邊氣體做功要消耗內(nèi)能，
右邊氣體內(nèi)能的增加量為電熱絲放出的熱量減去對(duì)左邊氣體所做的功，D錯(cuò)．
5．關(guān)于物體的內(nèi)能及熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是( ) ☆☆☆
A．物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和所有分子勢(shì)能的總和，物體內(nèi)能的多
少，跟物體的種類、質(zhì)量、物態(tài)、溫度、體積都有關(guān)
B．系統(tǒng)對(duì)外界做功，同時(shí)系統(tǒng)吸熱，則系統(tǒng)的溫度一定變化
C．一定質(zhì)量的理想氣體，保持壓強(qiáng)不變，吸熱膨脹，氣體的內(nèi)能一定增加，吸
收的熱量一定大于內(nèi)能的增量
D．第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律，因此都不可能
制成
E．對(duì)任何一類宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向性的說(shuō)明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的
表述，例如：氣體向真空的自由膨脹是不可逆的
答案解析：物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和所有分子勢(shì)能的總和，物體的
內(nèi)能的多少，是由系統(tǒng)狀態(tài)決定的，跟物體的種類、質(zhì)量、物態(tài)、體積均有關(guān)，
選項(xiàng) A正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，系統(tǒng)對(duì)外做功，同時(shí)系統(tǒng)吸
熱，若 Q＝－W，內(nèi)能不變，溫度可能不變，若 Q≠－W，內(nèi)能一定變化，溫度
可能變化，選項(xiàng) B錯(cuò)誤，一定質(zhì)量的理想氣體，保持壓強(qiáng)不變，體積膨脹，則
氣體的溫度一定升高，內(nèi)能一定增加，吸收熱量的同時(shí)氣體對(duì)外做功，故吸收熱
量一定大于內(nèi)能的增量，選項(xiàng) C正確；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二
類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第二定律，并不違背熱力學(xué)第一定律，故選項(xiàng) D錯(cuò)誤；熱
力學(xué)第二定律揭示了一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，
即自然界的一切宏觀過(guò)程進(jìn)行都具有方向性，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，都是
不可逆的，選項(xiàng) E正確．
6．下列說(shuō)法中正確的是( ) ☆☆☆
A．氣體的狀態(tài)變化時(shí)，溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增加，氣體的壓強(qiáng)一定
增大
B．晶體和非晶體的主要區(qū)別在于晶體具有固定的熔點(diǎn)
C．一切自發(fā)過(guò)程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行
D．當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子間的引力和斥力均減小，但斥力減小得更快，
所以分子間的作用力表現(xiàn)為引力
E．一定質(zhì)量的理想氣體，放熱的同時(shí)外界對(duì)其做功，其內(nèi)能可能減少
答案解析：氣體的溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，但氣體的壓強(qiáng)不一定增大，故選
項(xiàng) A錯(cuò)誤；晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固有熔點(diǎn)，選項(xiàng) B正確；一切自發(fā)
的過(guò)程總是向著分子無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行，符合熵增原理，選項(xiàng) C正確；
隨著分子間距離增大，分子間相互作用的引力和斥力都隨距離的增大而減小，斥
力減小比引力減小的快，但分子間作用力在距離較小時(shí)表現(xiàn)為斥力，在距離較大
時(shí)表現(xiàn)為引力，故選項(xiàng) D錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，放熱的同
時(shí)對(duì)其做功，其內(nèi)能可能減小，選項(xiàng) E正確．
7．對(duì)于一定量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是( ) ☆☆☆
A．若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變
B．若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變
C．若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大
D．氣體溫度每升高 1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)
E．當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大
pV
答案解析：對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，有 ＝常量，當(dāng)體積和壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度
T
也不變，而其內(nèi)能僅由溫度決定，故其內(nèi)能不變，因此 A正確．在等溫時(shí)，理
pV
想氣體內(nèi)能不變，但其狀態(tài)可以變化，并遵循玻意耳定律，故 B錯(cuò)．由于 ＝
T
常量，當(dāng) V與 T成正比時(shí)，p不變，故 C錯(cuò)．對(duì)氣體，在等壓和等容情況下，比
熱容不同，因此 D正確．由于理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，溫度升高，內(nèi)能
增大，故 E正確．
8.一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程如圖所示，第 1種變化是從 A到 B，第 2種
變化是從 A到 C.比較兩種變化過(guò)程，則( ) ☆☆☆
A．A到 C過(guò)程氣體吸收熱量較多
B．A到 B過(guò)程氣體吸收熱量較多
C．兩個(gè)過(guò)程氣體吸收熱量一樣
D．兩個(gè)過(guò)程氣體內(nèi)能增加不相同
答案解析：在 p T圖中，等容線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，由題圖可知 VC＞VA＞VB，
故從 A→C，氣體對(duì)外做功較多，由 TB＝TC可知兩過(guò)程內(nèi)能增量相同，根據(jù)ΔU
＝W＋Q可知，從 A→C，氣體吸收熱量較多，選項(xiàng) A正確，而 B、C、D錯(cuò)誤．
9．下列對(duì)熱學(xué)相關(guān)知識(shí)的判斷中正確的是( ) ☆☆☆
A．對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能一定增大
B．物體溫度升高時(shí)，物體內(nèi)的每個(gè)分子的速率都將增大
C．對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，其內(nèi)能一定增大
D．功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程
E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故
要節(jié)約能源
答案解析：氣體內(nèi)能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯(cuò)誤；溫度升高，分子的
平均動(dòng)能增大，部分分子速率也會(huì)減小，B錯(cuò)誤；理想氣體壓強(qiáng)和體積增大，溫
度一定增大，內(nèi)能一定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不可逆的，
D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的，但能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，品質(zhì)逐漸降
低，可利用的能源在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確．
10．關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法中正確的是( ) ☆☆☆
A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大
B．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少
C．物體體積改變，內(nèi)能可能不變
D．不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?br/>E．質(zhì)量相同的 0 ℃的水的內(nèi)能比 0 ℃的冰的內(nèi)能大
答案解析：物體吸收熱量，若同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能減少，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；
根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少，選項(xiàng) B
正確；物體體積改變，例如理想氣體體積改變，只要溫度不變，其內(nèi)能不變，選
項(xiàng) C正確；可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γ菚?huì)引起其他變化，
選項(xiàng) D錯(cuò)誤；0 ℃的水變成 0 ℃的冰需要放出熱量，故質(zhì)量相同的 0 ℃的水的
內(nèi)能比 0 ℃的冰的內(nèi)能大，選項(xiàng) E正確．
11．下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說(shuō)法中正確的是( ) ☆☆☆☆
A．所有符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能真的發(fā)生
B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的
C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能
D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的
E．熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程有一定的方向性
答案解析：符合能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律的宏觀過(guò)程不能發(fā)生，選
項(xiàng) A錯(cuò)誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的，選項(xiàng) B正確；機(jī)
械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng) C
正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，選項(xiàng) D錯(cuò)誤；熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程有
一定的方向性，選項(xiàng) E正確．
12．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是( ) ☆☆☆☆
A．氣體吸熱后溫度一定升高
B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能
C．理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱
D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼
此之間也必定達(dá)到熱平衡
答案解析：若氣體吸熱的同時(shí)對(duì)外做功，則其溫度不一定升高，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；
做功是改變物體內(nèi)能的途徑之一，選項(xiàng) B正確；理想氣體等壓膨脹，氣體對(duì)外
pV
做功，由理想氣體狀態(tài)方程 ＝C知，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故一定吸熱，
T
選項(xiàng) C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知選項(xiàng) D正確；如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確
定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)與第三個(gè)系統(tǒng)的溫度均相等，則這
兩個(gè)系統(tǒng)之間也必定達(dá)到熱平衡，故選項(xiàng) E正確．
13.一定質(zhì)量的理想氣體在初狀態(tài)(狀態(tài) A)時(shí)溫度為 T0，壓強(qiáng) p0＝2.0×105 Pa，內(nèi)
能為 20 J，其體積 V與熱力學(xué)溫度 T間的關(guān)系如圖所示，線段 AB、BC分別與 V
軸和 T軸平行．假設(shè)理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度的二次方成正比．☆☆☆☆
(1)求狀態(tài) C時(shí)的壓強(qiáng) pC.
(2)若氣體從狀態(tài) A變化到狀態(tài) C的過(guò)程中，對(duì)外界做的功為 10 J，則此過(guò)程中
氣體________(選填“吸收”或“放出”) ________ J熱量．
答案解析：(1)從 A到 B發(fā)生等溫變化，有 p0V0＝pB·2V0，從 B到 C發(fā)生等容變
p p 3p
化，有 B＝ C，聯(lián)立解得 p 0C＝ ＝3.0×105 Pa.
T0 3T0 2
(2)因理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度的二次方成正比，所以在狀態(tài) C時(shí)內(nèi)能為 180
J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得 Q＝170 J，所以此過(guò)程吸收熱量 170 J.
14.如圖所示 p-V圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài) A經(jīng)過(guò) ACB過(guò)程至狀態(tài) B，
氣體對(duì)外做功 280 J，放出熱量 410 J；氣體又從狀態(tài) B經(jīng) BDA過(guò)程回到狀態(tài) A，
這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功 200 J. ☆☆☆☆☆
(1)ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
(2)BDA過(guò)程中氣體吸收還是放出多少熱量？
答案解析：(1)ACB過(guò)程中，W1＝－280 J，Q1＝－410 J
由熱力學(xué)第一定律得 UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J
氣體的內(nèi)能減少，減少量為 690 J.
(2)因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，BDA過(guò)程中氣體內(nèi)能變化量：
UA－UB＝690 J
由題知 W2＝200 J
由熱力學(xué)第一定律得 UA－UB＝W2＋Q2
解得 Q2＝490 J
即吸收熱量 490 J.
15.如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的倒 U形管豎直放置，右端
與大氣相通，左端封閉氣柱長(zhǎng) L1＝20 cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等
高．先將右端與一低壓艙(未畫(huà)出)接通，穩(wěn)定后左管水銀面高出右管水銀面 h＝
10 cm.(環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng) p0＝75 cmHg) ☆☆☆☆☆
(1)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”做單位)．
(2)此過(guò)程中外界對(duì)左管內(nèi)氣體________(選填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，氣
體將________(選填“吸熱”或“放熱”)．
答案解析：(1)設(shè) U 形管橫截面積為 S，右端與大氣相通時(shí)左管中封閉氣體壓強(qiáng)
為 p1，右端與一低壓艙接通后左管中封閉氣體壓強(qiáng)為 p2，氣柱長(zhǎng)度為 L2，穩(wěn)定
后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為 p，左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
p1＝p0
p2＝p－ph
V1＝L1S
V2＝L2S
h＝2(L2－L1)
聯(lián)立各式，代入數(shù)據(jù)得 p＝70 cmHg.
(2)此過(guò)程氣體體積增大，外界對(duì)氣體做負(fù)功，溫度不變，內(nèi)能不變，故吸熱．
16.如圖所示，用質(zhì)量 m＝1 kg的活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞
與汽缸壁間的摩擦忽略不計(jì)，開(kāi)始時(shí)活塞距離汽缸底部的高度 h1＝0.50 m，氣體
的溫度 t1＝27 ℃，給汽缸緩慢加熱至 t2＝ 207 ℃，活塞緩慢上升到距離汽缸底
某一高度 h2處，此過(guò)程中被封閉氣體增加的內(nèi)能ΔU＝300 J．已知大氣壓強(qiáng) p0
＝1.0×105 Pa，重力加速度 g取 10 m/s2，活塞橫截面積 S＝5.0×10－4 m2.求：
(1)初始時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度 h2；
(2)此過(guò)程中缸內(nèi)氣體吸收的熱量 Q. ☆☆☆☆☆
mg
答案解析：(1)氣體壓強(qiáng) p＝p0＋ ＝1.2×105 Pa.S
h1S h2S
氣體做等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律可得 ＝ ，
T1 T2
代入數(shù)據(jù)解得 h2＝0.80 m.
(2)在氣體膨脹的過(guò)程中，氣體對(duì)外做功為
W0＝pΔV＝[1.2×105×(0.80－0.50)×5.0×10－4] J＝18 J.
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得氣體內(nèi)能的變化為
ΔU＝－W0＋Q，得 Q＝ΔU＋W0＝318 J.
17．如圖甲所示，用面積為 S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞
上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為 m.現(xiàn)使汽缸內(nèi)的氣體緩緩按圖乙所示的規(guī)
律變化，汽缸內(nèi)的氣體從狀態(tài) A變化到狀態(tài) B.若該過(guò)程中氣體內(nèi)能發(fā)生了變化，
氣體柱高度增加了ΔL.外界大氣壓強(qiáng)為 p0. ☆☆☆☆☆
(1)下列說(shuō)法中正確的是________．
A．該過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)始終為 p0
B．該過(guò)程中氣體的內(nèi)能不斷增大
C．該過(guò)程中氣體不斷從外界吸收熱量
D．氣體在該過(guò)程中吸收的熱量大于它對(duì)外界做的功
E．A和 B兩個(gè)狀態(tài)，汽缸內(nèi)壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)相
同
(2)汽缸內(nèi)氣體的溫度為 T1時(shí)，氣體柱的高度為 L＝________(用圖中和題目中給
出的字母表示)．
(3)若氣體從狀態(tài) A變化到狀態(tài) B的過(guò)程中從外界吸收的熱量為 Q，則被封閉氣
體的內(nèi)能變化了多少？
答案解析：(1)根據(jù)圖乙可知?dú)怏w在該過(guò)程中發(fā)生的是等壓變化，該過(guò)程中汽缸
p mg內(nèi)氣體的壓強(qiáng)始終為 0＋ ，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；由圖乙可知?dú)怏w溫度升高，內(nèi)能增S
大，氣體體積膨脹對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體必定從外界吸收熱
量，且氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外做的功，選項(xiàng) B、C、D正確；A和
B兩個(gè)狀態(tài)，氣體溫度不相同，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不相等，單個(gè)分子對(duì)汽
缸內(nèi)壁的平均撞擊力也不相等，根據(jù)等壓變化，可判斷汽缸內(nèi)壁單位面積單位時(shí)
間內(nèi)受到分子撞擊的次數(shù)不同，選項(xiàng) E錯(cuò)誤．
(2) V V由蓋呂薩克定律得 1＝ 2 L·S L＋ΔL· S T1，即 ＝ ，解得 L＝ ΔL.
T1 T2 T1 T2 T2－T1
(3)對(duì)活塞和砝碼整體，由力的平衡條件得
mg＋p0S＝pS
解得 p＝p mg0＋
S
氣體從狀態(tài) A變化到狀態(tài) B的過(guò)程中對(duì)外做的功為
W＝pSΔL＝(p0S＋mg)ΔL
由熱力學(xué)第一定律得，氣體內(nèi)能的變化量為ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)ΔL.熱力學(xué)定律與能量守恒定律講義（教師逐字稿）
課程簡(jiǎn)介：PPT(第 1 頁(yè))：同學(xué)好，我們又見(jiàn)面了，上次課講的內(nèi)容
鞏固好了么，要是感覺(jué)有什么問(wèn)題，可以課后和我聯(lián)系，我們今天的
內(nèi)容是關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的相關(guān)概念和知識(shí)點(diǎn)，讓我們
來(lái)一起看一下。
PPT(第 2 頁(yè)):熱力學(xué)定律與能量守恒定律部分是選修 3-3 的重點(diǎn)內(nèi)
容，主要考察內(nèi)容就是氣體各個(gè)物理量發(fā)生變化過(guò)程中的問(wèn)題，同學(xué)
要重視條件和特點(diǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行題型鞏固。
PPT(第 3 頁(yè)):我們看一下目錄，還是老樣子，梳理知識(shí)體系和解決經(jīng)
典問(wèn)題實(shí)例。
PPT(第 4 頁(yè))：我們先來(lái)看一下知識(shí)體系的梳理部分。
PPT(第 5 頁(yè))：這是我們關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的總框架，
知識(shí)點(diǎn)上包括熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律和熱力學(xué)第二定律。考
點(diǎn)上包括對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解
PPT(第 6 頁(yè))：OK，我們先說(shuō)一下熱力學(xué)第一定律。
1.改變物體內(nèi)能的兩種方式
(1)做功；(2)熱傳遞。
2.熱力學(xué)第一定律
(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外
界對(duì)它所做的功的和。
(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。
(3)ΔU＝Q＋W 中正、負(fù)號(hào)法則：
物理量意義符號(hào) W Q ΔU
＋ 外界對(duì)物體做功 物體吸收熱量 內(nèi)能增加
－ 物體對(duì)外界做功 物體放出熱量 內(nèi)能減少
PPT(第 7 頁(yè))：再看一下能量守恒定律的情況：
1.內(nèi)容
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另
一種形式，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程
中，能量的總量保持不變。
2.條件性
能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條
件的。
3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。
PPT(第 8 頁(yè)):好，我們?cè)賮?lái)看看熱力學(xué)第二定律：
1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述
(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。
(2)開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而
不產(chǎn)生其他影響。或表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”。
2.用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律
在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。
3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義
一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。
4.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。
PPT(第 9 頁(yè))：關(guān)于考點(diǎn)，我們先看一下對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解：
1.熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的
過(guò)程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量
關(guān)系，即ΔU＝Q＋W。
2.幾種特殊情況
(1)若過(guò)程是絕熱的，則 Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體
內(nèi)能的增加量。
(2)若過(guò)程中不做功，即 W＝0，則 Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體
內(nèi)能的增加量。
(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則 W＋Q＝0 或 W
＝－Q。外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。
PPT(第 10 頁(yè))：再來(lái)看看對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解，在熱力學(xué)第二定
律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義。
(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借
助外界提供能量的幫助。
(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)
內(nèi)完成，對(duì)周?chē)h(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、放熱、做功
等。
PPT(第 11 頁(yè))：2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。如
PPT(第 12 頁(yè))：3.兩類永動(dòng)機(jī)的比較
分類 第一類永動(dòng)機(jī) 第二類永動(dòng)機(jī)
不需要任何動(dòng)力或 從單一熱源吸收熱量，使之
設(shè)計(jì)要求 燃料，卻能不斷地對(duì) 完全變成功，而不產(chǎn)生其他
外做功的機(jī)器 影響的機(jī)器
不可能制成的 不違背能量守恒，違背熱力
違背能量守恒
原因 學(xué)第二定律
PPT(第 13 頁(yè))：這是我們的總圖，因?yàn)閳D片有點(diǎn)大，可以下載原圖下
來(lái)進(jìn)行研究。
PPT(第 14 頁(yè))：接下來(lái)我們來(lái)一起看一下經(jīng)典題型部分，注意我們?cè)?br/>梳理過(guò)程中，也應(yīng)該將我們經(jīng)常遇到的經(jīng)典知識(shí)點(diǎn)也梳理上去，這樣
才能既梳理鞏固清楚知識(shí)體系，也能清楚出題目的方向。
PPT(第 15—16 頁(yè))：第 1 題和答案。
PPT(第 17—18 頁(yè))：第 2 題和答案。
PPT(第 19—20 頁(yè))：第 3 題和答案。
PPT(第 21 頁(yè))：回顧落實(shí)。看完視頻題目后，有沒(méi)有學(xué)會(huì)如何運(yùn)用知
識(shí)體系來(lái)解題？我們?cè)俅慰偨Y(jié)一下梳理知識(shí)體系的重要性吧。
PPT(第 22 頁(yè))：再來(lái)回顧下我們的要點(diǎn)：
①熱力學(xué)第一定律△U=Q+W，要注意符號(hào)；
②能量既不能憑空產(chǎn)生也不能憑空消失，只能從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一
個(gè)地方；
③熱力學(xué)第二定律的表現(xiàn)出自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程
都具有方向性。
在這中間我們有些小小的提醒：
①兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別；
②熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用要注意符號(hào)；
PPT(第 23 頁(yè))：課后作業(yè)布置，請(qǐng)認(rèn)真完成我們準(zhǔn)備的題目，因?yàn)閷?duì)
應(yīng)的題型可以充分的對(duì)咱們學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行很好的鞏固和加強(qiáng)，所有題
目難度不是太大，但是是對(duì)所學(xué)內(nèi)容非常好的融匯與滲透，也是對(duì)學(xué)
習(xí)效果非常好的檢驗(yàn)。在解答過(guò)程中一定要仔細(xì)哦。
PPT(第 24 頁(yè))：謝謝同學(xué)，我們下次再見(jiàn)！(共24張PPT)
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熱力學(xué)定律與能量守恒定律
知識(shí)體系梳理
優(yōu)秀同齡人的陪伴 讓你的青春少走彎路
熱力學(xué)定律與能量守恒定律部分是
選修3-3的重點(diǎn)內(nèi)容，主要考察內(nèi)容
就是氣體各個(gè)物理量發(fā)生變化過(guò)程
中的問(wèn)題，同學(xué)要重視條件和特點(diǎn)，
在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行題型鞏固。
使用說(shuō)明-內(nèi)容說(shuō)明
01
目 錄
梳理知識(shí)體系
CONTENTS
02
解決經(jīng)典問(wèn)題實(shí)例
PA RT 1
梳理知識(shí)體系
DREAM OF THE FUTURE
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
熱力學(xué)第一定律
能量守恒定律
熱力學(xué)定律與
能量守恒定律
熱力學(xué)第二定律
對(duì)熱力學(xué)第一定律
的理解
考點(diǎn)
對(duì)熱力學(xué)第二定律
的理解
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
1.改變物體內(nèi)能的兩種方式
(1)做功；(2)熱傳遞。
2.熱力學(xué)第一定律
(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的
熱量與外界對(duì)它所做的功的和。
(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。
熱力學(xué)第一定律
(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號(hào)法則：
物理量意
義符號(hào)
W
Q
ΔU
＋
外界對(duì)物體做功
物體對(duì)外界做功
物體吸收熱量 內(nèi)能增加
物體放出熱量 內(nèi)能減少
－
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
1.內(nèi)容
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為
另一種形式，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的
過(guò)程中，能量的總量保持不變。
能量守恒定律
2.條件性
能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有
條件的。
3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述
(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。
(2)開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，
而不產(chǎn)生其他影響。或表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”。
2.用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第二定律
在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。
3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義
一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。
4.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
1.熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)
能的過(guò)程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞
之間的定量關(guān)系，即ΔU＝Q＋W。
對(duì)熱力學(xué)第一
定律的理解
2.幾種特殊情況
(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等
于物體內(nèi)能的增加量。
考點(diǎn)
(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等
于物體內(nèi)能的增加量。
對(duì)熱力學(xué)第二
定律的理解
(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0
或W＝－Q。外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
對(duì)熱力學(xué)第一
定律的理解
1.對(duì)熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞的理解
在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他
影響”的涵義。
考點(diǎn)
(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，
不需要借助外界提供能量的幫助。
(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程
只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周?chē)h(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。
如吸熱、放熱、做功等。
對(duì)熱力學(xué)第二
定律的理解
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
對(duì)熱力學(xué)第一
定律的理解
2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。如
考點(diǎn)
對(duì)熱力學(xué)第二
定律的理解
熱力學(xué)定律與能量守恒定律
大 致 框 架
對(duì)熱力學(xué)第一
定律的理解
3.兩類永動(dòng)機(jī)的比較
分類 第一類永動(dòng)機(jī)
考點(diǎn)
第二類永動(dòng)機(jī)
不需要任何動(dòng)力或燃 從單一熱源吸收熱量，使
設(shè)計(jì)要求 料，卻能不斷地對(duì)外 之完全變成功，而不產(chǎn)生
對(duì)熱力學(xué)第二
定律的理解
做功的機(jī)器
其他影響的機(jī)器
不可能制
成的原因
不違背能量守恒，違背熱
力學(xué)第二定律
違背能量守恒
熱力學(xué)定律與
能量守恒定律
知識(shí)樹(shù)原圖
PA RT 2
利用知識(shí)體系框架來(lái)解題
DREAM OF THE FUTURE
經(jīng)典例題1
一定量的氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能
減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是( )
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＝2×105J
D．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J
答案解析1
答案解析：因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，W取正值，即W＝8×104J，內(nèi)能減少，
ΔU取負(fù)值，即ΔU＝－1.2×105J，根據(jù)ΔU＝Q＋W，
可得Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，故B正確。
經(jīng)典例題2
如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過(guò)ab過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過(guò)ac
過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為T(mén)b和Tc，在過(guò)程ab
和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac。則( )
A．T ＞T ，Q ＞Q B．T ＞T ，Q ＜Q
b c ab ac
b c ab ac
C．T ＝T ，Q ＞Q
b c ab ac
D．T ＝T ，Q ＜Q
b c ab ac
答案解析2
答案解析：根據(jù)熱力學(xué)定律PV/T＝C，可知b、c狀態(tài)的溫度相等，又因
為ab過(guò)程中，體積變大，氣體對(duì)外做功，所以吸收的熱量比ac過(guò)程的多，
故C項(xiàng)正確。綜上所述，本題正確答案為C。
經(jīng)典例題3
導(dǎo)熱氣缸開(kāi)口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下
掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)在把沙桶底部鉆一個(gè)小洞，
細(xì)沙慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則( )
A．氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變
B．外界對(duì)氣體做功，氣體溫度降低
C．氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小
D．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能一定增加
答案解析3
答案解析：由平衡條件知活塞受到的沙桶拉力減小，其他力如活塞重力、
大氣壓力不變，則氣體壓強(qiáng)增大、體積減小，外界對(duì)氣體做功，由于環(huán)
境溫度緩慢降低，則氣體內(nèi)能減少，由ΔU＝W＋Q知 Q<0，即向外放熱，
則選BC。
PA RT 3
回顧落實(shí)
DREAM OF THE FUTURE
要點(diǎn)
①熱力學(xué)第一定律△U=Q+W，要注意符號(hào)；
②能量既不能憑空產(chǎn)生也不能憑空消失，只能從一個(gè)地方轉(zhuǎn)
移到另一個(gè)地方；
③熱力學(xué)第二定律的表現(xiàn)出自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏
觀過(guò)程都具有方向性。
提醒
①兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別；
②熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用要注意符號(hào)。
布置作業(yè)
根據(jù)本節(jié)課所學(xué)，完成學(xué)霸布置的作業(yè)，加油。
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