資源簡介

1　熱力學第一定律 2　能量守恒定律
(分值：100分)
選擇題1～11題，每小題7分，共77分。
對點題組練
題組一　熱力學第一定律
1.下列現象中，通過熱傳遞的方式來改變物體內能的是(　　)
打開電燈開關，燈絲的溫度升高，內能增加
太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高
用磨刀石磨刀時，刀片的溫度升高，內能增加
打擊鐵釘，鐵釘的溫度升高，內能增加
2.(多選)下列關于第一類永動機的說法正確的是(　　)
第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器
第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學第一定律
第一類永動機不能制成的原因是技術問題
隨著技術的發展，第一類永動機可能會被制成
3.一定質量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104 J的功，氣體的內能減少了1.2×105 J，則下列各式正確的是(　　)
W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
4.固定不動的水平汽缸內由活塞B封閉著一定質量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略。假設汽缸的導熱性能很好，環境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，如圖所示，則在拉動活塞的過程中，關于汽缸內氣體的下列結論，其中正確的是(　　)
氣體對外做功，氣體內能減小
氣體對外做功，氣體內能不變
外界對氣體做功，氣體內能不變
氣體向外界放熱，氣體內能不變
5.一定質量的理想氣體，體積由V1膨脹到V2，如果是通過等壓過程實現，做功為W1、傳遞熱量為Q1、內能變化為ΔU1；如果是通過等溫過程實現，做功為W2，傳遞熱量為Q2，內能變化為ΔU2，則下列關系式正確的是(　　)
W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2
W1>W2，Q1>Q2，ΔU1＝ΔU2
W1>W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2
W1題組二　能量守恒定律
6.有關能量守恒定律，下列說法正確的是(　　)
只適用于機械能與內能的相互轉化
只適用能量轉化過程
“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律
根據能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變
7.一種冷暖兩用型空調在制熱時，每消耗1 J電能，放出約3 J的熱量。下列說法正確的是(　　)
空調制熱過程產生了新能量
空調制熱時放出的熱量全部是由電能轉化而來的
此過程違反了能量守恒定律
空調制熱時放出的熱量，一部分是由電能轉化而來，另一部分則是從外界吸收而來
8.(多選)下列關于能源的說法中正確的是(　　)
能源是取之不盡，用之不竭的
能源是有限的，特別是常規能源，如煤、石油、天然氣等
大量消耗常規能源會使環境惡化，故提倡開發利用新能源
核能的利用對環境的影響比燃燒石油、煤炭大
綜合提升練
9.(多選)如圖所示，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度v0沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對木板A靜止的過程中，下述說法中正確的是(　　)
物體B動能的減少量等于系統損失的機械能
物體B克服摩擦力做的功等于系統內能的增加量
物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統損失的機械能之和
系統克服摩擦力做的總功等于系統內能的增加量
10.(多選)如圖所示，水平放置的密封汽缸內的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內無摩擦滑動，右側氣體內有一電熱絲。汽缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當缸內氣體再次達到平衡時，與初始狀態相比(　　)
右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變
左右兩邊氣體溫度都升高
左邊氣體壓強增大
右邊氣體內能的增加量等于電熱絲放出的熱量
11.(2024·濟南市期中)如圖所示，內壁光滑的絕熱汽缸固定在水平面上，其右端由于有擋板，厚度不計的絕熱活塞不能離開汽缸，汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，活塞距汽缸右端的距離為0.2 m。現對封閉氣體加熱，活塞緩慢移動，一段時間后停止加熱，此時封閉氣體的壓強變為2×105 Pa。已知活塞的橫截面積為0.04 m2，外部大氣壓強為1×105 Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2 000 J，則封閉氣體的內能變化量為(　　)
400 J 1 200 J
2 000 J 2 800 J
12.(11分)若將氣泡內的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底緩慢上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，(設上下湖水的溫度相等且保持不變)
(1)(5分)氣泡上升過程中吸收的熱量是多少？
(2)(6分)氣泡到達湖面后，由于太陽的照射，在溫度上升的過程中又對外界做了0.1 J的功，同時吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內氣體內能增加了多少？
培優加強練
13.(12分)如圖1所示，一臺四沖程內燃機，活塞在壓縮沖程某段時間內移動的距離為0.1 m，這段過程活塞對氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當于2×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖2甲)。內燃機工作時汽缸溫度高于環境溫度，該過程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25 J。
(1)(6分)求上述壓縮過程中氣體內能的變化量；
(2)(6分)燃燒后的高壓氣體對活塞做功，氣體推動活塞移動0.1 m，其做的功相當于9×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖2乙)，該做功過程氣體傳遞給汽缸的熱量為30 J，求此做功過程氣體內能的變化量。(6分)
1　熱力學第一定律
2　能量守恒定律
1.B　[打開電燈開關，燈絲的溫度升高，是通過電流做功的方法來改變物體內能的，故A錯誤；太陽能熱水器中水的內能增加是以熱傳遞的方式進行的，故B正確；用磨刀石磨刀時，刀片溫度升高，是通過做功的方法來改變物體內能的，故C錯誤；打擊鐵釘，鐵釘溫度升高，是通過做功的方法來改變物體內能的，故D錯誤。]
2.AB　[第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器，違背了能量守恒定律和熱力學第一定律，這也是它不能制成的原因，故選項A、B正確，C、D錯誤。]
3.B　[外界對氣體做功，W取正值，即W＝8×104 J；氣體內能減少，ΔU取負值，即ΔU＝－1.2×105 J；根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，選項B正確。]
4.B　[用力F緩慢拉動活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于汽缸的導熱性能很好，環境溫度不變，汽缸會從外界吸收熱量而保持與環境溫度相同，因而氣體的內能不變，故選項B正確。]
5.A　[作出p－V圖像
如圖所示，A→B為等壓膨脹，A→C為等溫膨脹，A→B過程中，由＝C可知，TAW2；由TA＝TCΔU2＝0。由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q1>Q2，故A正確。]
6.D　[能量守恒定律是自然界普遍遵循的一個規律，適用于一切能量和一切物理過程，故D正確，A、B、C錯誤。]
7.D　[該空調向室內放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉化而來，另一部分則是從外界吸收而來，并沒有產生新能量，因此并不違反能量守恒定律，故選項D正確，A、B、C錯誤。]
8.BC　[盡管能量守恒，但耗散后無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規能源，A錯誤，B正確；常規能源的利用比新能源核能的利用對環境影響大，C正確，D錯誤。]
9.CD　[物體B以水平速度沖上木板A后，由于摩擦力作用，物體B減速運動，木板A加速運動，根據能量守恒定律，物體B動能的減少量等于木板A增加的動能和系統產生的熱量之和，故A錯誤；根據動能定理，物體B克服摩擦力做的功等于物體B損失的動能，故B錯誤；由能量守恒定律可知，物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統損失的機械能之和，故C正確；由功能關系知，整個系統克服摩擦力做的功等于系統內能的增加量，故D正確。]
10.BC　[右邊氣體吸收熱量后，溫度升高，壓強增大，隔板不再靜止，向左移動，右邊氣體對左邊氣體做功，由于隔板和汽缸均絕熱，則左邊氣體的內能增加，溫度升高，A錯誤；左邊氣體體積減小，溫度升高，由＝C可知，壓強增大，B、C正確；右邊氣體對左邊氣體做了功，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，知右邊氣體內能的增加量小于電熱絲放出的熱量，D錯誤。]
11.B　[由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運動到擋板處再發生等容變化，等壓變化過程氣體對外做功，做的功為W＝p0Sx＝1×105×0.04×0.2 J＝800 J，由熱力學第一定律可知，封閉氣體的內能變化量為ΔU＝Q－W＝(2 000－800) J＝1 200 J，故B正確。]
12.(1)0.6 J　(2)0.2 J
解析　(1)氣體溫度不變，內能不變，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得
氣泡吸收的熱量Q＝ΔU－W＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。
(2)由熱力學第一定律得
ΔU′＝Q′＋W′＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J
氣泡內氣體內能增加了0.2 J。
13.(1)175 J　(2)減少了930 J
解析　(1)在壓縮過程中，外界對氣體做功，為
W1＝F1l1＝2×103×0.1 J＝200 J
根據熱力學第一定律得，氣體內能的變化量
ΔU1＝Q1＋W1＝－25 J＋200 J＝175 J。
(2)在膨脹過程中，氣體對外界做功，為
W2＝F2l2＝－9×103×0.1 J＝－900 J
根據熱力學第一定律得，氣體內能的變化量
ΔU2＝Q2＋W2＝－30 J－900 J＝－930 J
即在膨脹做功過程中氣體內能減少了930 J。1　熱力學第一定律
2　能量守恒定律
學習目標　1.知道熱力學第一定律。2.了解熱力學第一定律和能量守恒定律的發現過程。3.理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現象。4.知道“第一類永動機”不可能實現的原因。
知識點一　熱力學第一定律
如圖所示，大口玻璃瓶內有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內打氣，當瓶塞跳出時，觀察瓶內的變化。
觀察瓶塞跳出時瓶內的變化
我們研究的是瓶塞跳出的過程，而研究的對象即“系統”是什么？在瓶塞跳出的過程中，是外界在對系統做功還是系統在對外界做功？這個過程中系統的內能有什么變化？你從什么現象推斷出它的內能發生了變化？
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1.絕熱過程
系統與外界之間沒有________的交換，只是通過外界________的方式與外界交換能量的過程。
2.功和內能
(1)在熱力學系統的絕熱過程中，系統內能的增加量ΔU________外界對系統所做的功W，即________。
(2)如果系統對外界做功，這時W取負值，ΔU也為負值，表示內能________。
3.熱和內能
(1)在外界沒有對系統做功的過程中，系統內能的增加量ΔU________系統從外界所吸收的熱量Q，即________。
(2)如果系統向外界放熱，這時Q取負值，ΔU也為負值，表示內能減少。
4.熱力學第一定律
(1)內容：在系統跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，系統內能的增加量ΔU等于系統從外界吸收的________與外界對系統所做的功W________。
(2)表達式：ΔU＝________。
5.第一類永動機不可能制成
(1)第一類永動機：不需要任何動力和燃料，能持續不斷地________的機器。
(2)第一類永動機由于違背了______________，所以不可能制成。
【思考】
1.熱傳遞是熱量從內能多的物體傳遞給內能少的物體嗎？
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2.如果用Q表示系統吸收的熱量，用W表示物體對外界所做的功，ΔU表示物體內能的增加量，那么第一定律可以表達為Q＝ΔU＋W。這個表達式的物理意義是什么呢？
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角度1　功與內能
1.做功與內能變化的關系
(1)做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程。
(2)在絕熱過程中，外界對物體做功，則W＞0，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉化為內能，物體的內能就增加多少；物體對外界做功，則W＜0，物體對外界做多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能，物體的內能就減少多少。
2.功與內能的區別
(1)功是過程量，內能是狀態量。
(2)物體的內能大，并不意味著做功多。
例1 (多選)如圖為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關于這個實驗，下列說法正確的是(　　)
A.這個裝置可測定熱功關系
B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內能
D.功和熱量是完全等價的，無區別
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(1)外界對某一系統做功時系統的內能不一定增加，還要看該系統有沒有向外放熱，以及向外放熱的多少。
(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化。
訓練1 (多選)某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過程中，若缸內氣體與外界無熱量交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內氣體(　　)
A.對外做正功，分子的平均動能減少
B.對外做正功，內能增大
C.對外做負功，分子的平均動能增加
D.對外做正功，內能減小
角度2　熱和內能
1.內能是由系統的狀態決定的，狀態確定，系統的內能也隨之確定。要使系統的內能發生變化，可以通過熱傳遞和做功兩種方式來完成。
2.熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態變化過程中所轉移的能量，是用來衡量物體內能變化的，有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。
3.對某一狀態而言，只有“內能”，不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統中含有多少熱量。
例2 關于物體的內能和熱量，下列說法中正確的有(　　)
A.熱水的內能比冷水的內能多
B.溫度高的物體其熱量必定多，內能必定大
C.在熱傳遞過程中，內能大的物體其內能將減小，內能小的物體其內能將增大，直到兩物體的內能相等
D.在熱傳遞過程中，熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，直到兩物體的溫度相同為止
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總結提升　改變內能的兩種方式的比較
比較項目 做功 熱傳遞
內能變化 外界對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少 物體吸收熱量，內能增加；物體放出熱量，內能減少
物理實質 其他形式的能與內能之間的轉化 不同物體間或同一物體不同部分之間內能的轉移
相互聯系 做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內能的效果上是相同的
訓練2 (多選)在外界不做功的情況下，物體的內能增加了50 J，下列說法正確的是(　　)
A.一定是物體放出了50 J的熱量
B.一定是物體吸收了50 J的熱量
C.一定是物體的分子動能增加了50 J
D.物體分子的平均動能可能不變
角度3　熱力學第一定律
1.對熱力學第一定律的理解
(1)熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內能的過程是等價的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系。
(2)應用時各量的單位應統一為國際單位焦耳。
2.公式ΔU＝Q＋W中符號的規定
符號 W Q ΔU
＋ 外界對系統做功 系統吸收熱量 內能增加
－ 系統對外界做功 系統放出熱量 內能減少
3.氣體狀態變化的幾種特殊情況
(1)絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝W，系統內能的增加(或減少)量等于外界對系統(或系統對外界)做的功。
(2)等容過程：W＝0，則ΔU＝Q，系統內能的增加量(或減少量)等于系統從外界吸收(或系統向外界放出)的熱量。
(3)等溫過程：一定質量理想氣體的內能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對系統做的功等于系統向外界放出的熱量(或系統從外界吸收的熱量等于系統對外界做的功)。
例3 (教材P57自我評價T3改編)一定質量的氣體從外界吸收了2.6×105 J的熱量，內能增加了4.2×105 J。
(1)是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功？
(2)如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105 J不變，但是內能增加了1.6×105 J，計算結果W＝－1.0×105 J，是負值，怎樣解釋這個結果？
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1.判斷氣體是否做功及做功正負的方法
一般情況下看氣體的體積是否變化。
(1)若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，W<0。
(2)若氣體體積減小，表明外界對氣體做功，W>0。
2.應用熱力學第一定律解題的一般步驟
(1)根據符號法則寫出已知量(W、Q，ΔU)的正負。
(2)根據ΔU＝Q＋W列方程求出未知量。
(3)再根據未知量結果的正、負，判斷W、Q、ΔU的變化情況。
訓練3 如圖，內壁光滑的汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內封閉一定質量的氣體。氣體從狀態A(活塞在A處)變為狀態B(活塞在B處)時，氣體吸收熱量280 J，并對外做功120 J。
(1)氣體的內能改變了多少？是增加還是減少？
(2)某人在上一問的基礎上又接著提了后一個問題，說：“有人使氣體從上一問的B狀態再回到A狀態，即回到原來A狀態時的體積和溫度，氣體放出的熱量是150 J，那么返回過程中氣體對外做的功又是多少？”請你對后一個問題進行評價。
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知識點二　能量守恒定律
(1)在能量發生轉化或轉移時，能量的總量會減少嗎？
(2)圖為一種所謂“全自動”的機械手表，既不需要上發條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，維持表針走動的能量是從哪兒來的？
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1.能量守恒定律
(1)內容：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只能從一種形式________為另一種形式，或者從一個物體________到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量________。
(2)運用范圍：能量守恒定律不僅適用于低速、宏觀的情形，也適用于高速、微觀世界，是最基本、最普遍的自然規律之一。
(3)熱力學第一定律就是內能與其他形式能量發生轉化時的能量守恒定律。
2.能量守恒的兩種表達
(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
3.能量的存在形式及相互轉化
(1)自然界中的一切物質都具有能量。例如，機械運動有機械能，分子的熱運動有內能，還有電磁能、化學能、核能等。
(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉化。
4.節約能源
(1)可持續發展，是指既滿足當代人的需求，又不對后代人滿足其自身需求的能力構成危害的發展。能源問題在人類可持續發展中占有重要的位置。
(2)可持續發展戰略的基本思想包括三點：一是鼓勵________，但要改變“高投入、高消耗、高污染”的生產模式和消費模式；二是利用科學技術及社會力量節約資源(含能源)，大力發展資源的循環使用；三是利用科學技術，尋找新能源及開拓新的資源。
(3)節約資源的原因：從宏觀角度來看，人類使用能源的過程中能的總量是不變的，但能的品質降低了，能量從便于利用的形式變為不便于利用的形式。
【思考】 在下面幾個實例中，能量之間是怎樣轉化的？
(1)在水平公路上行駛的汽車。發動機熄火后，速度越來越小，最后停止。
(2)在阻尼振動中。單擺的振幅越來越小，最后停下來。
(3)在電磁感應中，線框在磁場中轉動，線框會發熱。
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例4 (多選)下列關于能量轉化現象的說法中，正確的是(　　)
A.用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能
B.電燈發光是電能轉化為光能
C.核電站發電是電能轉化為內能
D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能
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訓練4 在一個密閉絕熱的房間里，有一電冰箱正在工作，如果打開電冰箱的門，過一段時間后房間的溫度會(　　)
A.降低 B.不變
C.升高 D.無法判斷
隨堂對點自測
1.(熱力學第一定律的理解和應用)如圖是封閉的汽缸，內部封閉有一定質量的理想氣體。外力推動活塞P壓縮氣體，對汽缸內氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱200 J，則汽缸內氣體的(　　)
A.溫度升高，內能增加600 J
B.溫度升高，內能減少200 J
C.溫度降低，內能增加600 J
D.溫度降低，內能減少200 J
2.(熱力學第一定律的理解和應用)(2023·天津卷，2)如圖是爬山所帶的氧氣瓶，爬高過程中，氧氣瓶里的氣體體積和質量均不變，溫度降低，則氣體(　　)
A.對外做功 B.內能減少
C.吸收熱量 D.壓強不變
3.(能量守恒定律的理解和應用)(多選)如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個過程中(　　)
A.小朋友的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變
B.因為能量是守恒的，小朋友的機械能大小不變
C.系統內能是通過熱傳遞改變的
D.由于摩擦，小朋友滑過的滑梯溫度升高，分子的平均動能增加，但不是其中每一個分子的動能都增加
1　熱力學第一定律
2　能量守恒定律
知識點一
導學　提示　當瓶塞跳出時，我們會發現瓶內的瓶口處有“白霧”產生。
我們所選的研究對象是瓶內水面上方的水蒸氣；在瓶塞跳出的過程中，是系統膨脹對外界做功；在這個過程中系統的內能減少；瓶內的瓶口處的“白霧”實際上是瓶內的水蒸氣液化形成的無數小液滴，水蒸氣液化過程中內能減少。
知識梳理
1.熱量　做功　2.(1)等于　ΔU＝W　(2)減少　3.(1)等于　ΔU＝Q
4.(1)熱量Q　之和　(2)Q＋W　5.(1)對外做功　(2)熱力學第一定律
[思考]
1.提示　不是。熱傳遞是熱量從高溫物體傳向低溫物體，并非從內能多的物體傳向內能少的物體。
2.提示　Q＝ΔU＋W的含義是：系統從外界吸收的熱量Q等于系統對外界做的功與系統內能增量之和，與ΔU＝Q＋W相比，這種表述是從熱機的效率角度考慮，外界傳遞給系統的熱量，一部分用來增加系統的內能，另一部分系統用來對外界做功。
例1 AC　[該實驗測定做功和內能變化的關系，A正確；該實驗是絕熱過程，沒有傳熱，改變內能的方式是做功，C正確；做功表示能量的轉化，而熱量表示傳熱中內能的轉移，二者有區別，B、D錯誤。]
訓練1 AD　[氣體膨脹對外做正功，又因為氣體與外界無熱量交換，故氣體內能減少，B、C錯誤，D正確；因忽略氣體分子間的相互作用，沒有分子勢能，所以分子平均動能減少，A正確。]
例2 D　[物體的內能由溫度、體積及物體的質量(物質的量)決定，不是只由溫度決定，故A、B錯誤；在熱傳遞過程中，熱量由高溫物體傳給低溫物體，直至兩物體的溫度相同，而與物體的內能大小無關，故C錯誤，D正確。]
訓練2 BD　[在外界不做功的情況下，內能的改變量等于傳遞的熱量，內能增加50 J，一定是物體吸收了50 J的熱量，故A錯誤，B正確；物體內能包括所有分子的動能和勢能，內能由分子數、分子平均動能、分子勢能共同決定，所以內能增加了50 J并不一定是分子動能增加了50 J，物體分子的平均動能有可能不變，這時吸收的50 J熱量全部用來增加分子勢能，故C錯誤，D正確。]
例3 (1)外界對氣體做了1.6×105 J的功 (2)說明氣體對外界做功
解析　(1)由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W
得W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J
W＞0，說明外界對氣體做功，且做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的熱量Q＝2.6×105 J，內能ΔU增加了1.6×105 J，計算結果為W＝－1.0×105 J，說明氣體對外界做功。
訓練3 (1)160 J，增加　(2)見解析
解析　(1)根據熱力學第一定律可知，汽缸內封閉氣體的內能變化量為ΔU＝Q＋W＝280 J＋(－120) J＝160 J
即內能增加了160 J。
(2)若氣體從B狀態又返回A狀態，則氣體的內能變化量為
ΔU′＝－ΔU＝－160 J
根據熱力學第一定律可知，氣體由B狀態返回A狀態的過程中有ΔU′＝Q′＋W′
則W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－150) J＝－10 J
即氣體從B狀態返回A狀態過程中，對外做的功為10 J。
但從B狀態到A狀態，氣體體積減小，應該外界對氣體做功，顯然與實際情況不符，故該問題題設有誤，該過程不能發生。
知識點二
導學　提示　(1)能量的總量不會減少。
(2)不是。手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動。若將此手表長時間放置不動，它就會停下來。
知識梳理
1.(1)產生　消失　轉化　轉移　保持不變　4.(2)經濟增長
[思考]
提示　(1)汽車的能量轉化：汽車通過克服阻力做功將機械能轉化為內能。
(2)單擺的能量轉化：單擺通過克服阻力做功將機械能轉化為內能。
(3)電磁感應線框中的能量轉化：先將線框的機械能轉化為線框中的電能，電流流過線框，又將電能轉化為內能。
例4 AB　[用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能，A正確；電燈發光是消耗電能，轉化為光能，B正確；核電站發電是核能轉化為電能，C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學能轉化為內能，D錯誤。]
訓練4 C　[冰箱只是把冰箱內的熱量移到外面，但在密閉絕熱的房間中，冰箱門打開，冰箱在不工作時，整個房間內的熱量是不變的，而在工作時有電在做功，產生焦耳熱，電能轉化為內能，根據能量守恒定律可知室內溫度升高了，故C正確。]
隨堂對點自測
1.A　[由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得內能的改變量ΔU＝－200 J＋800 J＝600 J，一定質量的理想氣體的內能大小只與溫度有關，ΔU＝600 J＞0，故溫度一定升高，選項A正確。]
2.B　[爬高過程中，氣體的體積保持不變，則氣體對外不做功，A錯誤；爬高過程中，氣體溫度降低，則氣體的內能減少，B正確；根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，W＝0，ΔU＜0，則Q<0，即氣體放出熱量，C錯誤；爬高過程中，氣體的體積不變，溫度降低，根據氣體等容變化規律＝C可知氣體的壓強減小，D錯誤。]
3.AD　[小朋友沿滑梯勻速下滑的過程中，動能不變，重力勢能減少，故機械能減少，減小的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變，選項A正確，B錯誤；系統內能是通過做功改變的，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增加，但不是每一個分子的動能都增加，選項D正確。](共52張PPT)
1　熱力學第一定律 2　能量守恒定律
第三章 熱力學定律
1.知道熱力學第一定律。2.了解熱力學第一定律和能量守恒定律的發現過程。3.理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現象。4.知道“第一類永動機”不可能實現的原因。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　能量守恒定律
知識點一　熱力學第一定律
知識點一　熱力學第一定律
如圖所示，大口玻璃瓶內有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶內打氣，當瓶塞跳出時，觀察瓶內的變化。
我們研究的是瓶塞跳出的過程，而研究的對象即“系統”是什么？在瓶塞跳出的過程中，是外界在對系統做功還是系統在對外界做功？這個過程中系統的內能有什么變化？你從什么現象推斷出它的內能發生了變化？
提示　當瓶塞跳出時，我們會發現瓶內的瓶口處有“白霧”產生。
我們所選的研究對象是瓶內水面上方的水蒸氣；在瓶塞跳出的過程中，是系統膨脹對外界做功；在這個過程中系統的內能減少；瓶內的瓶口處的“白霧”實際上是瓶內的水蒸氣液化形成的無數小液滴，水蒸氣液化過程中內能減少。
觀察瓶塞跳出
時瓶內的變化
1.絕熱過程
系統與外界之間沒有______的交換，只是通過外界______的方式與外界交換能量的過程。
熱量
做功
2.功和內能
(1)在熱力學系統的絕熱過程中，系統內能的增加量ΔU______外界對系統所做的功W，即__________。
(2)如果系統對外界做功，這時W取負值，ΔU也為負值，表示內能______。
等于
ΔU＝W
減少
3.熱和內能
(1)在外界沒有對系統做功的過程中，系統內能的增加量ΔU______系統從外界所吸收的熱量Q，即__________。
(2)如果系統向外界放熱，這時Q取負值，ΔU也為負值，表示內能減少。
4.熱力學第一定律
(1)內容：在系統跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，系統內能的增加量ΔU等于系統從外界吸收的________與外界對系統所做的功W______。
(2)表達式：ΔU＝________。
等于
ΔU＝Q
熱量Q
之和
Q＋W
5.第一類永動機不可能制成
(1)第一類永動機：不需要任何動力和燃料，能持續不斷地__________的機器。
(2)第一類永動機由于違背了________________，所以不可能制成。
對外做功
熱力學第一定律
【思考】
1.熱傳遞是熱量從內能多的物體傳遞給內能少的物體嗎？
提示　不是。熱傳遞是熱量從高溫物體傳向低溫物體，并非從內能多的物體傳向內能少的物體。
2.如果用Q表示系統吸收的熱量，用W表示物體對外界所做的功，ΔU表示物體內能的增加量，那么第一定律可以表達為Q＝ΔU＋W。這個表達式的物理意義是什么呢？
提示　Q＝ΔU＋W的含義是：系統從外界吸收的熱量Q等于系統對外界做的功與系統內能增量之和，與ΔU＝Q＋W相比，這種表述是從熱機的效率角度考慮，外界傳遞給系統的熱量，一部分用來增加系統的內能，另一部分系統用來對外界做功。
角度1　功與內能
1.做功與內能變化的關系
(1)做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程。
(2)在絕熱過程中，外界對物體做功，則W＞0，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉化為內能，物體的內能就增加多少；物體對外界做功，則W＜0，物體對外界做多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能，物體的內能就減少多少。
2.功與內能的區別
(1)功是過程量，內能是狀態量。
(2)物體的內能大，并不意味著做功多。
AC
例1 (多選)如圖為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關于這個實驗，下列說法正確的是(　　)
A.這個裝置可測定熱功關系
B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內能
D.功和熱量是完全等價的，無區別
解析　該實驗測定做功和內能變化的關系，A正確；該實驗是絕熱過程，沒有傳熱，改變內能的方式是做功，C正確；做功表示能量的轉化，而熱量表示傳熱中內能的轉移，二者有區別，B、D錯誤。
(1)外界對某一系統做功時系統的內能不一定增加，還要看該系統有沒有向外放熱，以及向外放熱的多少。
(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化。
AD
訓練1 (多選)某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過程中，若缸內氣體與外界無熱量交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內氣體(　　)
A.對外做正功，分子的平均動能減少
B.對外做正功，內能增大
C.對外做負功，分子的平均動能增加
D.對外做正功，內能減小
解析　氣體膨脹對外做正功，又因為氣體與外界無熱量交換，故氣體內能減少，B、C錯誤，D正確；因忽略氣體分子間的相互作用，沒有分子勢能，所以分子平均動能減少，A正確。
角度2　熱和內能
1.內能是由系統的狀態決定的，狀態確定，系統的內能也隨之確定。要使系統的內能發生變化，可以通過熱傳遞和做功兩種方式來完成。
2.熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態變化過程中所轉移的能量，是用來衡量物體內能變化的，有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。
3.對某一狀態而言，只有“內能”，不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統中含有多少熱量。
例2 關于物體的內能和熱量，下列說法中正確的有(　　)
A.熱水的內能比冷水的內能多
B.溫度高的物體其熱量必定多，內能必定大
C.在熱傳遞過程中，內能大的物體其內能將減小，內能小的物體其內能將增大，直到兩物體的內能相等
D.在熱傳遞過程中，熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，直到兩物體的溫度相同為止
解析　物體的內能由溫度、體積及物體的質量(物質的量)決定，不是只由溫度決定，故A、B錯誤；在熱傳遞過程中，熱量由高溫物體傳給低溫物體，直至兩物體的溫度相同，而與物體的內能大小無關，故C錯誤，D正確。
D
總結提升　改變內能的兩種方式的比較
比較項目 做功 熱傳遞
內能變化 外界對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少 物體吸收熱量，內能增加；物體放出熱量，內能減少
物理實質 其他形式的能與內能之間的轉化 不同物體間或同一物體不同部分之間內能的轉移
相互聯系 做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內能的效果上是相同的
BD
訓練2 (多選)在外界不做功的情況下，物體的內能增加了50 J，下列說法正確的是(　　)
A.一定是物體放出了50 J的熱量 B.一定是物體吸收了50 J的熱量
C.一定是物體的分子動能增加了50 J D.物體分子的平均動能可能不變
解析　在外界不做功的情況下，內能的改變量等于傳遞的熱量，內能增加50 J，一定是物體吸收了50 J的熱量，故A錯誤，B正確；物體內能包括所有分子的動能和勢能，內能由分子數、分子平均動能、分子勢能共同決定，所以內能增加了50 J并不一定是分子動能增加了50 J，物體分子的平均動能有可能不變，這時吸收的50 J熱量全部用來增加分子勢能，故C錯誤，D正確。
角度3　熱力學第一定律
1.對熱力學第一定律的理解
(1)熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內能的過程是等價的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系。
(2)應用時各量的單位應統一為國際單位焦耳。
2.公式ΔU＝Q＋W中符號的規定
符號 W Q ΔU
＋ 外界對系統做功 系統吸收熱量 內能增加
－ 系統對外界做功 系統放出熱量 內能減少
3.氣體狀態變化的幾種特殊情況
(1)絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝W，系統內能的增加(或減少)量等于外界對系統(或系統對外界)做的功。
(2)等容過程：W＝0，則ΔU＝Q，系統內能的增加量(或減少量)等于系統從外界吸收(或系統向外界放出)的熱量。
(3)等溫過程：一定質量理想氣體的內能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對系統做的功等于系統向外界放出的熱量(或系統從外界吸收的熱量等于系統對外界做的功)。
例3 (教材P57自我評價T3改編)一定質量的氣體從外界吸收了2.6×105 J的熱量，內能增加了4.2×105 J。
(1)是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功？
(2)如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105 J不變，但是內能增加了1.6×105 J，計算結果W＝－1.0×105 J，是負值，怎樣解釋這個結果？
解析　(1)由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W
得W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J
W＞0，說明外界對氣體做功，且做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的熱量Q＝2.6×105 J，內能ΔU增加了1.6×105 J，計算結果為W＝－1.0×105 J，說明氣體對外界做功。
答案　(1)外界對氣體做了1.6×105 J的功 (2)說明氣體對外界做功
1.判斷氣體是否做功及做功正負的方法
一般情況下看氣體的體積是否變化。
(1)若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，W<0。
(2)若氣體體積減小，表明外界對氣體做功，W>0。
2.應用熱力學第一定律解題的一般步驟
(1)根據符號法則寫出已知量(W、Q，ΔU)的正負。
(2)根據ΔU＝Q＋W列方程求出未知量。
(3)再根據未知量結果的正、負，判斷W、Q、ΔU的變化情況。
訓練3 如圖，內壁光滑的汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內封閉一定質量的氣體。氣體從狀態A(活塞在A處)變為狀態B(活塞在B處)時，氣體吸收熱量280 J，并對外做功120 J。
(1)氣體的內能改變了多少？是增加還是減少？
(2)某人在上一問的基礎上又接著提了后一個問題，說：“有人使氣體從上一問的B狀態再回到A狀態，即回到原來A狀態時的體積和溫度，氣體放出的熱量是150 J，那么返回過程中氣體對外做的功又是多少？”請你對后一個問題進行評價。
答案　(1)160 J，增加　(2)見解析
解析　(1)根據熱力學第一定律可知，汽缸內封閉氣體的內能
變化量為ΔU＝Q＋W＝280 J＋(－120) J＝160 J
即內能增加了160 J。
(2)若氣體從B狀態又返回A狀態，則氣體的內能變化量為
ΔU′＝－ΔU＝－160 J
根據熱力學第一定律可知，氣體由B狀態返回A狀態的過程中有ΔU′＝Q′＋W′
則W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－150) J＝－10 J
即氣體從B狀態返回A狀態過程中，對外做的功為10 J。
但從B狀態到A狀態，氣體體積減小，應該外界對氣體做功，顯然與實際情況不符，故該問題題設有誤，該過程不能發生。
知識點二　能量守恒定律
(1)在能量發生轉化或轉移時，能量的總量會減少嗎？
(2)圖為一種所謂“全自動”的機械手表，既不需要上發條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，維持表針走動的能量是從哪兒來的？
提示　(1)能量的總量不會減少。
(2)不是。手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動。若將此手表長時間放置不動，它就會停下來。
1.能量守恒定律
(1)內容：能量既不會憑空______，也不會憑空______，它只能從一種形式______為另一種形式，或者從一個物體______到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量__________。
(2)運用范圍：能量守恒定律不僅適用于低速、宏觀的情形，也適用于高速、微觀世界，是最基本、最普遍的自然規律之一。
(3)熱力學第一定律就是內能與其他形式能量發生轉化時的能量守恒定律。
產生
消失
轉化
轉移
保持不變
2.能量守恒的兩種表達
(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
3.能量的存在形式及相互轉化
(1)自然界中的一切物質都具有能量。例如，機械運動有機械能，分子的熱運動有內能，還有電磁能、化學能、核能等。
(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉化。
4.節約能源
(1)可持續發展，是指既滿足當代人的需求，又不對后代人滿足其自身需求的能力構成危害的發展。能源問題在人類可持續發展中占有重要的位置。
(2)可持續發展戰略的基本思想包括三點：一是鼓勵__________，但要改變“高投入、高消耗、高污染”的生產模式和消費模式；二是利用科學技術及社會力量節約資源(含能源)，大力發展資源的循環使用；三是利用科學技術，尋找新能源及開拓新的資源。
(3)節約資源的原因：從宏觀角度來看，人類使用能源的過程中能的總量是不變的，但能的品質降低了，能量從便于利用的形式變為不便于利用的形式。
經濟增長
【思考】 在下面幾個實例中，能量之間是怎樣轉化的？
(1)在水平公路上行駛的汽車。發動機熄火后，速度越來越小，最后停止。
(2)在阻尼振動中。單擺的振幅越來越小，最后停下來。
(3)在電磁感應中，線框在磁場中轉動，線框會發熱。
提示　(1)汽車的能量轉化：汽車通過克服阻力做功將機械能轉化為內能。
(2)單擺的能量轉化：單擺通過克服阻力做功將機械能轉化為內能。
(3)電磁感應線框中的能量轉化：先將線框的機械能轉化為線框中的電能，電流流過線框，又將電能轉化為內能。
AB
例4 (多選)下列關于能量轉化現象的說法中，正確的是(　　)
A.用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能
B.電燈發光是電能轉化為光能
C.核電站發電是電能轉化為內能
D.生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉化為內能
解析　用太陽灶燒水是太陽能轉化為內能，A正確；電燈發光是消耗電能，轉化為光能，B正確；核電站發電是核能轉化為電能，C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學能轉化為內能，D錯誤。
C
訓練4 在一個密閉絕熱的房間里，有一電冰箱正在工作，如果打開電冰箱的門，過一段時間后房間的溫度會(　　)
A.降低 B.不變 C.升高 D.無法判斷
解析　冰箱只是把冰箱內的熱量移到外面，但在密閉絕熱的房間中，冰箱門打開，冰箱在不工作時，整個房間內的熱量是不變的，而在工作時有電在做功，產生焦耳熱，電能轉化為內能，根據能量守恒定律可知室內溫度升高了，故C正確。
隨堂對點自測
2
A
1.(熱力學第一定律的理解和應用)如圖是封閉的汽缸，內部封閉有一定質量的理想氣體。外力推動活塞P壓縮氣體，對汽缸內氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱200 J，則汽缸內氣體的(　　)
A.溫度升高，內能增加600 J
B.溫度升高，內能減少200 J
C.溫度降低，內能增加600 J
D.溫度降低，內能減少200 J
解析　由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得內能的改變量ΔU＝－200 J＋800 J＝600 J，一定質量的理想氣體的內能大小只與溫度有關，ΔU＝600 J＞0，故溫度一定升高，選項A正確。
B
2.(熱力學第一定律的理解和應用)(2023·天津卷，2)如圖是爬山所帶的氧氣瓶，爬高過程中，氧氣瓶里的氣體體積和質量均不變，溫度降低，則氣體(　　)
A.對外做功 　 B.內能減少
C.吸收熱量 　 D.壓強不變
AD
3.(能量守恒定律的理解和應用)(多選)如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個過程中(　　)
A.小朋友的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變
B.因為能量是守恒的，小朋友的機械能大小不變
C.系統內能是通過熱傳遞改變的
D.由于摩擦，小朋友滑過的滑梯溫度升高，分子的平均動能增加，但不是其中每一個分子的動能都增加
解析　小朋友沿滑梯勻速下滑的過程中，動能不變，重力勢能減少，故機械能減少，減小的機械能逐漸轉化為系統的內能，總能量不變，選項A正確，B錯誤；系統內能是通過做功改變的，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增加，但不是每一個分子的動能都增加，選項D正確。
課后鞏固訓練
3
B
題組一　熱力學第一定律
1.下列現象中，通過熱傳遞的方式來改變物體內能的是(　　)
A.打開電燈開關，燈絲的溫度升高，內能增加
B.太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高
C.用磨刀石磨刀時，刀片的溫度升高，內能增加
D.打擊鐵釘，鐵釘的溫度升高，內能增加
解析　打開電燈開關，燈絲的溫度升高，是通過電流做功的方法來改變物體內能的，故A錯誤；太陽能熱水器中水的內能增加是以熱傳遞的方式進行的，故B正確；用磨刀石磨刀時，刀片溫度升高，是通過做功的方法來改變物體內能的，故C錯誤；打擊鐵釘，鐵釘溫度升高，是通過做功的方法來改變物體內能的，故D錯誤。
對點題組練
AB
2.(多選)下列關于第一類永動機的說法正確的是(　　)
A.第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器
B.第一類永動機不能制成的原因是違背了熱力學第一定律
C.第一類永動機不能制成的原因是技術問題
D.隨著技術的發展，第一類永動機可能會被制成
解析　第一類永動機是不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器，違背了能量守恒定律和熱力學第一定律，這也是它不能制成的原因，故選項A、B正確，C、D錯誤。
B
3.一定質量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104 J的功，氣體的內能減少了1.2×105 J，則下列各式正確的是(　　)
A.W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B.W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C.W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D.W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
解析　外界對氣體做功，W取正值，即W＝8×104 J；氣體內能減少，ΔU取負值，即ΔU＝－1.2×105 J；根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，選項B正確。
B
4.固定不動的水平汽缸內由活塞B封閉著一定質量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略。假設汽缸的導熱性能很好，環境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，如圖所示，則在拉動活塞的過程中，關于汽缸內氣體的下列結論，其中正確的是(　　)
A.氣體對外做功，氣體內能減小
B.氣體對外做功，氣體內能不變
C.外界對氣體做功，氣體內能不變
D.氣體向外界放熱，氣體內能不變
解析　用力F緩慢拉動活塞時，氣體膨脹，對外做功，但由于汽缸的導熱性能很好，環境溫度不變，汽缸會從外界吸收熱量而保持與環境溫度相同，因而氣體的內能不變，故選項B正確。
A
5.一定質量的理想氣體，體積由V1膨脹到V2，如果是通過等壓過程實現，做功為W1、傳遞熱量為Q1、內能變化為ΔU1；如果是通過等溫過程實現，做功為W2，傳遞熱量為Q2，內能變化為ΔU2，則下列關系式正確的是(　　)
A.W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2 B.W1>W2，Q1>Q2，ΔU1＝ΔU2
C.W1>W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2 D.W1D
題組二　能量守恒定律
6.有關能量守恒定律，下列說法正確的是(　　)
A.只適用于機械能與內能的相互轉化
B.只適用能量轉化過程
C.“摩擦生熱”是創造了熱，它不符合能量守恒定律
D.根據能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變
解析　能量守恒定律是自然界普遍遵循的一個規律，適用于一切能量和一切物理過程，故D正確，A、B、C錯誤。
D
7.一種冷暖兩用型空調在制熱時，每消耗1 J電能，放出約3 J的熱量。下列說法正確的是(　　)
A.空調制熱過程產生了新能量
B.空調制熱時放出的熱量全部是由電能轉化而來的
C.此過程違反了能量守恒定律
D.空調制熱時放出的熱量，一部分是由電能轉化而來，另一部分則是從外界吸收而來
解析　該空調向室內放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉化而來，另一部分則是從外界吸收而來，并沒有產生新能量，因此并不違反能量守恒定律，故選項D正確，A、B、C錯誤。
BC
8.(多選)下列關于能源的說法中正確的是(　　)
A.能源是取之不盡，用之不竭的
B.能源是有限的，特別是常規能源，如煤、石油、天然氣等
C.大量消耗常規能源會使環境惡化，故提倡開發利用新能源
D.核能的利用對環境的影響比燃燒石油、煤炭大
解析　盡管能量守恒，但耗散后無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規能源，A錯誤，B正確；常規能源的利用比新能源核能的利用對環境影響大，C正確，D錯誤。
CD
9.(多選)如圖所示，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度v0沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對木板A靜止的過程中，下述說法中正確的是(　　)
A.物體B動能的減少量等于系統損失的機械能
B.物體B克服摩擦力做的功等于系統內能的增加量
C.物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統損失的機械能之和
D.系統克服摩擦力做的總功等于系統內能的增加量
綜合提升練
解析　物體B以水平速度沖上木板A后，由于摩擦力作用，物體B減速運動，木板A加速運動，根據能量守恒定律，物體B動能的減少量等于木板A增加的動能和系統產生的熱量之和，故A錯誤；根據動能定理，物體B克服摩擦力做的功等于物體B損失的動能，故B錯誤；由能量守恒定律可知，物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統損失的機械能之和，故C正確；由功能關系知，整個系統克服摩擦力做的功等于系統內能的增加量，故D正確。
BC
10.(多選)如圖所示，水平放置的密封汽缸內的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內無摩擦滑動，右側氣體內有一電熱絲。汽缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當缸內氣體再次達到平衡時，與初始狀態相比(　　)
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.左邊氣體壓強增大
D.右邊氣體內能的增加量等于電熱絲放出的熱量
B
11.(2024·濟南市期中)如圖所示，內壁光滑的絕熱汽缸固定在水平面上，其右端由于有擋板，厚度不計的絕熱活塞不能離開汽缸，汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，活塞距汽缸右端的距離為0.2 m。現對封閉氣體加熱，活塞緩慢移動，一段時間后停止加熱，此時封閉氣體的壓強變為2×105 Pa。已知活塞的橫截面積為0.04 m2，外部大氣壓強為1×105 Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2 000 J，則封閉氣體的內能變化量為(　　)
A.400 J B.1 200 J C.2 000 J D.2 800 J
解析　由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運動到擋板處再發生等容變化，等壓變化過程氣體對外做功，做的功為W＝p0Sx＝1×105×0.04×0.2 J＝800 J，由熱力學第一定律可知，封閉氣體的內能變化量為ΔU＝Q－W＝(2 000－800) J＝1 200 J，故B正確。
12.若將氣泡內的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底緩慢上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，(設上下湖水的溫度相等且保持不變)
(1)氣泡上升過程中吸收的熱量是多少？
(2)氣泡到達湖面后，由于太陽的照射，在溫度上升的過程中又對外界做了0.1 J的功，同時吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內氣體內能增加了多少？
答案　(1)0.6 J　(2)0.2 J
解析　(1)氣體溫度不變，內能不變，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得
氣泡吸收的熱量Q＝ΔU－W＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。
(2)由熱力學第一定律得ΔU′＝Q′＋W′＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J
氣泡內氣體內能增加了0.2 J。
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13.如圖1所示，一臺四沖程內燃機，活塞在壓縮沖程某段時間內移動的距離為0.1 m，這段過程活塞對氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當于2×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖2甲)。內燃機工作時汽缸溫度高于環境溫度，該過程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25 J。
(1)求上述壓縮過程中氣體內能的變化量；
(2)燃燒后的高壓氣體對活塞做功，氣體推動活塞移動0.1 m，其做的功相當于9×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖2乙)，該做功過程氣體傳遞給汽缸的熱量為30 J，求此做功過程氣體內能的變化量。
答案　(1)175 J　(2)減少了930 J
解析　(1)在壓縮過程中，外界對氣體做功，為W1＝F1l1＝2×103×0.1 J＝200 J
根據熱力學第一定律得，氣體內能的變化量ΔU1＝Q1＋W1＝－25 J＋200 J＝175 J。
(2)在膨脹過程中，氣體對外界做功，為W2＝F2l2＝－9×103×0.1 J＝－900 J
根據熱力學第一定律得，氣體內能的變化量
ΔU2＝Q2＋W2＝－30 J－900 J＝－930 J
即在膨脹做功過程中氣體內能減少了930 J。

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