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第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律
(分值：100分)
選擇題1～11題，第13題，每小題7分，共84分。
對點(diǎn)題組練
題組一　物體的內(nèi)能
1.(多選)下列有關(guān)同一物體的溫度與分子動能、物體內(nèi)能的說法中正確的是(　　)
溫度升高，每個分子的動能一定都變大
溫度升高，分子的平均速率一定變大
溫度升高，分子的平均動能一定變大
溫度降低，物體的內(nèi)能必然變小
2.(2024·廣東廣州高二檢測)如圖，設(shè)有甲、乙兩分子，甲固定在O點(diǎn)，r0為其平衡位置間的距離，現(xiàn)在使乙分子由靜止開始只在分子力作用下由距甲0.5r0處開始沿x方向運(yùn)動，則(　　)
乙分子的加速度先減小，后增大
乙分子到達(dá)r0處時速度最大
分子力對乙一直做正功，分子勢能減小
乙分子在r0處時，分子勢能最大
3.關(guān)于物體的內(nèi)能和分子勢能，下列說法中正確的是(　　)
物體的速度增大，則分子的動能增加，內(nèi)能也一定增加
物體溫度不變，內(nèi)能可能變大
物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，與物體的體積無關(guān)
把物體舉得越高，分子勢能越大
題組二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
4.(多選)下列有關(guān)物體內(nèi)能改變的判斷正確的是(　　)
外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加
外界對物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能一定增加
物體對外界做功，物體的內(nèi)能可能增加
物體向外界放熱，物體的內(nèi)能可能增加
5.(根據(jù)粵教版教材P60練習(xí)3改編)如圖所示，在大口的玻璃瓶內(nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣。然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時，瓶塞會跳起來。當(dāng)瓶塞跳起時，我們會看到瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白霧”。對于“白霧”的形成，下列說法正確的是(　　)
這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠
這是打氣筒向瓶內(nèi)打進(jìn)去的水蒸氣
這是瓶內(nèi)的水向外膨脹形成的水霧
瓶內(nèi)空氣推動瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴
6.下列現(xiàn)象中，通過熱傳遞的方法來改變物體內(nèi)能的是(　　)
打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)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(nèi)能增加
打擊鐵釘，鐵釘?shù)臏囟壬撸瑑?nèi)能增加
題組三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
7.氣缸中的氣體從外界吸收了4.2×103 J的熱量，同時氣體推動活塞對外界做了2.2×103 J的功。那么氣體的內(nèi)能(　　)
增加了2.0×103J 減少了2.0×103 J
增加了6.4×103 J 減少了6.4×103 J
8.絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20 J，下列說法中正確的是(　　)
氣體內(nèi)能一定增加20 J
氣體內(nèi)能增加必定小于20 J
氣體內(nèi)能增加可能小于20 J
氣體內(nèi)能可能不變
9.水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若水在不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體(　　)
壓強(qiáng)變大 對外界做功
對外界放熱 分子平均動能變大
綜合提升練
10.五顏六色的氣球是很多小孩非常喜歡的玩具。將一個氣球從較冷的室外帶到較溫暖的室內(nèi)(室內(nèi)外溫差較大)，一段時間后球內(nèi)氣體狀態(tài)穩(wěn)定，氣球無漏氣現(xiàn)象。在此過程中關(guān)于氣球內(nèi)氣體說法正確的是(　　)
分子平均間距減小
分子平均動能減小
氣體的壓強(qiáng)不會發(fā)生變化
氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量
11.甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖像。由圖像判斷以下說法中正確的是(　　)
當(dāng)分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小且為零
當(dāng)分子間距離r>r0時，分子力隨分子間距離的增大而增大
當(dāng)分子間距離r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而減小
當(dāng)分子間距離r12.(16分)如圖，內(nèi)壁光滑的氣缸豎直放置在水平桌面上，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從狀態(tài)A(活塞在A處)變?yōu)闋顟B(tài)B(活塞在B處)時，氣體吸收熱量280 J，并對外做功120 J。
(1)(8分)氣體的內(nèi)能改變了多少？是增加還是減少？
(2)(8分)某人在上一問的基礎(chǔ)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(tài)再回到A狀態(tài)，即回到原來A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(jìn)行評價。
培優(yōu)加強(qiáng)練
13.如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子勢能)。將一個熱敏電阻(電阻值隨溫度升高而減小)置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。下列說法正確的是(　　)
若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，需加一定的拉力，說明氣體分子間有引力
若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，則歐姆表讀數(shù)將變小
若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定增大
若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小
第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律
1.BC　[溫度升高時，分子的平均動能一定變大，即平均速率增大，但每個分子的動能不一定都變大，故A錯誤、B、C正確；決定物體內(nèi)能的是組成物體的分子總數(shù)、溫度和體積三個因素，同時會受物態(tài)變化的影響。溫度降低，內(nèi)能可能減小，還有可能不變，甚至增加，故D錯誤。]
2.B　[從0.5r0處到r0處分子力表現(xiàn)為斥力且減小，加速度也就減小，從r0處到無窮遠(yuǎn)處分子力表現(xiàn)為引力且先增大后減小，則加速度先增加后減小，故A錯誤；在r0處分子力為0，則加速度a＝0，速度最大，故B正確；當(dāng)通過r0后分子的引力做負(fù)功，分子的勢能增大，故C錯誤；從0.5r0到r0處分子力做正功，分子的勢能減小，通過r0后，分子力做負(fù)功，分子的勢能增大，說明分子在r0處的分子勢能最小，故D錯誤。]
3.B　[物體的速度增大，是物體的動能增大，增加的是物體的機(jī)械能，分子動能的變化只與物體的溫度有關(guān)，故A錯誤；物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能，分子熱運(yùn)動的平均動能由溫度決定，分子勢能與物體的體積有關(guān)，當(dāng)發(fā)生物態(tài)變化時，物體的溫度不變，只是分子的平均動能不變，但分子勢能可能變大，物體的內(nèi)能可能增大，故B正確；物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度、物體的體積共同決定，同時會受物態(tài)變化的影響，故C錯誤；把物體舉得越高，物體的重力勢能越大，故D錯誤。]
4.CD　[做功與熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，物體內(nèi)能的變化情況取決于做功與熱傳遞的綜合情況，故選項A、B錯誤，C、D正確。]
5.D　[瓶塞從瓶口中噴出形成“白霧”的原因是：在塞子突然跳起瞬間，氣體絕熱膨脹對外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分液化成小水滴，形成“白霧”，故選項D正確，A、B、C錯誤。]
6.B　[打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，是通過電流做功的方法來改變物體內(nèi)能的，A錯誤；太陽能熱水器中水的內(nèi)能增加是以熱傳遞方式進(jìn)行的，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(nèi)能的，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(nèi)能的，D錯誤。]
7.A　[氣體吸收了4 200 J的熱量，故Q＝4 200 J，同時對外做的功是2 200 J，故W＝－2 200 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W＝4 200 J－2 200 J＝2 000 J，即內(nèi)能增加了2.0×103 J，故A正確，B、C、D錯誤。]
8.A　[在絕熱過程中，氣體與外界之間沒有熱交換，所以Q＝0；外界壓縮氣體做功20 J，則W＝20 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝Q＋W＝0＋20 J＝20 J，則氣體內(nèi)能一定增加20 J，故A正確。]
9.B　[儲水罐中封閉的氣體可看作理想氣體，溫度不變，體積增大，由玻意耳定律可知，壓強(qiáng)變小，故A錯誤；氣體體積增大，對外界做功，故B正確；由于一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，故內(nèi)能也不變，即ΔU＝0。由于氣體對外界做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q>0，因此氣體吸熱，故C錯誤；溫度不變，分子平均動能不變，故D錯誤。]
10.D　[溫度升高，氣球體積膨脹，分子平均間距增大，A錯誤；溫度升高，分子的平均動能增大，B錯誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，知當(dāng)氣體溫度及體積均變大時，其壓強(qiáng)無法確定，C錯誤；氣體溫度升高，內(nèi)能增大，氣球膨脹，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量，D正確。]
11.D　[當(dāng)分子間距離為r0時，分子力為0，分子勢能最小但不為0，所以A錯誤；當(dāng)分子間距離r>r0時，由圖像可知隨分子間距離的增大，分子力先增大后減小，所以B錯誤；當(dāng)分子間距離r>r0時，分子力為引力，隨著分子間距離增大，分子引力做負(fù)功，則分子勢能隨分子間距離的增大而增大，所以C錯誤；當(dāng)分子間距離r12.(1)160 J　增加　(2)10 J　見解析
解析　(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣缸內(nèi)封閉氣體的內(nèi)能變化量為
ΔU＝Q＋W＝280 J＋(－120) J＝160 J
即內(nèi)能增加了160 J。
(2)若氣體從B狀態(tài)又返回A狀態(tài)，則氣體的內(nèi)能變化量為ΔU′＝ΔU＝－160 J
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體由B狀態(tài)返回A狀態(tài)的過程中有ΔU′＝Q′＋W′
則W′＝ΔU′－Q′＝(－160＋150)J＝－10 J
即氣體從B狀態(tài)返回A狀態(tài)過程中，對外做功為10 J
后一個問題的題設(shè)條件有誤，該過程不能發(fā)生，因為氣體從B狀態(tài)返回A狀態(tài)，體積減小，顯然應(yīng)該是外界對氣體做功才合理。
13.D　[拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，需加一定的拉力，說明大氣壓大于汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，無法說明氣體分子間有引力，故A錯誤；若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，電阻增大，則歐姆表示數(shù)將變大，故B錯誤；發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大時，熱敏電阻變大，說明溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，故C錯誤，D正確。]第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.理解內(nèi)能的概念及其決定因素。2.明確分子勢能與分子間距離的關(guān)系。3.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞改變內(nèi)能異同點(diǎn)。4.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系。
知識點(diǎn)一　物體的內(nèi)能
由物體間存在相互作用力，且由相對位置決定的能量稱為勢能，比如重力勢能、彈性勢能；那分子間也存在作用力，分子間有沒有勢能？如果有，類比重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，思考分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系。
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1.分子勢能
（1）概念：由于分子間存在相互作用力，分子間具有由它們的　　　　決定的勢能。
（2）兩分子間的勢能與分子間距離的關(guān)系如圖所示（取無窮遠(yuǎn)處分子間勢能為零）。
①當(dāng)r>r0時，分子力表現(xiàn)為　　　　，若r增大，需克服引力做功，分子勢能　　　　。
②當(dāng)r③當(dāng)r＝r0時，即分子間距離等于平衡距離時，分子間的作用力為零，分子勢能　　　　。
2.分子動能：物體內(nèi)部的分子由于做　　　　而具有分子動能。
（1）組成物體的每個分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，因此分子具有動能。由于分子運(yùn)動的無規(guī)則性，研究單個分子的動能沒有意義。
（2）平均動能指物體內(nèi)所有分子做熱運(yùn)動動能的平均值。溫度升高時，分子的平均動能增大，溫度是分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志。
3.內(nèi)能：物體中所有分子的　　　　和　　　　的總和，叫作物體的內(nèi)能。
（1）宏觀上，物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度和體積共同決定，同時受物態(tài)變化的影響。
（2）微觀上，物體的內(nèi)能由物體所含的分子總數(shù)、分子的平均動能和分子間的距離決定。
4.物態(tài)變化對內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水沸騰變?yōu)樗魵猓瑴囟炔蛔儭４诉^程中分子的平均動能不變，但由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內(nèi)能變化。
5.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系
比較對象 內(nèi)能 機(jī)械能
對應(yīng)的運(yùn)動形式 微觀分子熱運(yùn)動 宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動
能量常見形式 分子動能、分子勢能 物體動能、重力勢能、彈性勢能
能量存在的原因 物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動和分子間存在相互作用力 由于物體做機(jī)械運(yùn)動和物體發(fā)生彈性形變或被舉高
影響因素 物質(zhì)的量、物體的溫度和體積 物體的機(jī)械運(yùn)動的速度、離地高度(或相對于參考平面的高度)、形變量
能否為零 永遠(yuǎn)不能等于零 一定條件下可以等于零
聯(lián)系 在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
【思考】 1.分子熱運(yùn)動的平均動能與哪個因素有關(guān)？
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2.物體運(yùn)動得越快，其內(nèi)能就越大嗎？靜止在地面上的物體，內(nèi)能為零嗎？
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例1 （2024·遼寧大連期末）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是（　　）
A.機(jī)械能可以為零，但內(nèi)能永遠(yuǎn)不為零
B.溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能
C.溫度越高，物體的內(nèi)能越大
D.0 ℃的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0 ℃的水的內(nèi)能相等
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比較物體內(nèi)能的大小和判斷內(nèi)能改變的方法
（1）當(dāng)物體質(zhì)量m一定時（相同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M相等），物體所含分子數(shù)n就一定。
（2）當(dāng)物體溫度一定時，物體內(nèi)部分子的平均動能就一定。
（3）當(dāng)物體的體積不變時，物體內(nèi)部分子間的相對位置就不變，分子勢能也不變。
（4）當(dāng)物體發(fā)生物態(tài)變化時，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內(nèi)能也隨之變化。　　
例2 （多選）兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0，相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近，若兩分子相距無窮遠(yuǎn)處時分子勢能為零，下列說法正確的是（　　）
A.在r>r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小
B.在rC.在r＝r0時，分子勢能最小，動能最大
D.在r＝r0時，分子勢能為零
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知識點(diǎn)二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
在焦耳的許多實驗中，有兩個最具有代表性：一個實驗是重物下落時帶動葉片轉(zhuǎn)動，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升；另一個實驗是通過電流的熱效應(yīng)給液體加熱。思考：
1.焦耳的這兩個實驗說明改變內(nèi)能有哪兩種方式。
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2.這兩種方式在改變內(nèi)能上有什么關(guān)系。
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1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系
如果物體和外界不發(fā)生熱傳遞，外界對物體做功，物體的內(nèi)能　　　　，物體對外界做功，物體的內(nèi)能　　　　。
2.熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系
（1）熱傳遞過程中物體　　　　變化的量稱為熱量。
（2）在單純熱傳遞的過程中，物體從外界吸收熱量，物體的內(nèi)能　　　　，物體向外界放熱，物體的內(nèi)能　　　　。
3.做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上的異同
（1）　　　　和　　　　是改變物體內(nèi)能的兩種方式，二者對于改變物體的內(nèi)能來說是　　　　的。
（2）做功的實質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能之間的　　　　，而熱傳遞則是不同物體（或同一物體不同部分）之間內(nèi)能的　　　　。
4.內(nèi)能和熱量
（1）內(nèi)能是狀態(tài)量，由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定時，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定。要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞和做功兩種方式來完成。
（2）熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來衡量物體內(nèi)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(tài)而言，只有“內(nèi)能”，不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量。
【思考】 熱傳遞是熱量從內(nèi)能多的物體傳給內(nèi)能少的物體嗎？
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例3 下列說法正確的是（　　）
A.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的
B.外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大
C.物體吸收熱量，溫度一定升高
D.熱量總是由內(nèi)能大的物體傳向內(nèi)能小的物體
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知識點(diǎn)三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的氣體，壓縮氣體的同時給氣缸加熱。那么，氣體內(nèi)能的變化會比單一方式（做功或熱傳遞）更明顯。這是為什么呢？
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1.熱力學(xué)第一定律內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量ΔU等于物體吸收的　　　　和外界對物體做的功W之和。
2.熱力學(xué)第一定律表達(dá)式：ΔU＝　　　　。
3.公式ΔU＝Q＋W中正負(fù)的理解
【思考】 1.通過哪個宏觀的狀態(tài)參量來判斷氣體的做功情況？
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2.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫變化過程中的內(nèi)能如何變化？
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例4 一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，將氣泡內(nèi)氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，此過程中下列說法正確的是（　　）
A.氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能增加
B.氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能減少
C.氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6 J的熱量
D.氣泡內(nèi)氣體向外界放出了0.6 J的熱量
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應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的思路
（1）首先應(yīng)明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng)。
（2）分別列出物體（或系統(tǒng)）吸收或放出的熱量；外界對物體（或系統(tǒng)）所做的功或物體（或系統(tǒng)）對外所做的功。
（3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W列出方程進(jìn)行求解。
（4）特別注意的就是物理量的正、負(fù)號及其物理意義。　　
訓(xùn)練 （2024·廣東茂名高二期末）如圖，內(nèi)壁光滑的氣缸豎直放置在水平桌面上，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從狀態(tài)A（活塞在A處）變?yōu)闋顟B(tài)B（活塞在B處）時，氣體吸收熱量280 J，氣體的內(nèi)能增加160 J，則下列說法正確的是（　　）
A.外界對氣體做功120 J
B.氣體對外界做功120 J
C.外界對氣體做功440 J
D.氣體對外界做功440 J
隨堂對點(diǎn)自測
1.（物體的內(nèi)能）關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是（　　）
A.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大
B.物體的內(nèi)能不可能為零
C.內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同
D.內(nèi)能不相同的物體，它們的分子平均動能一定不相同
2.（物體的內(nèi)能）分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像如圖所示，取r趨近于無窮大時Ep為零。若甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，乙分子從r3處由靜止釋放，下列說法正確的是（　　）
A.分子力對乙先做負(fù)功后做正功
B.當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，乙分子的速度最大
C.當(dāng)兩個分子相距為r＝r2時，它們之間的分子力表現(xiàn)為0
D.當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，它們之間的分子力表現(xiàn)為引力
3.（改變物體內(nèi)能的兩種方式）關(guān)于物體的內(nèi)能以及變化，以下說法正確的是（　　）
A.物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變
B.物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變
C.物體對外做功，其內(nèi)能必定改變；物體向外放出一定熱量，其內(nèi)能必定改變
D.若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變
4.（熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用）用活塞壓縮氣缸里的空氣，對氣缸里的空氣做了1 000 J的功，同時氣缸向外散熱200 J，則氣缸內(nèi)的氣體的內(nèi)能改變了（　　）
A.－1 200 J B.－800 J
C.800 J D.1 200 J
第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律
知識點(diǎn)一
導(dǎo)學(xué)　提示　有　分子力做正功，分子勢能減小，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。
知識梳理
1.(1)相對位置　(2)①引力　增大　②斥力　增大　③最小
2.熱運(yùn)動　3.動能　分子勢能
[思考] 1.提示　溫度。
2.提示　物體運(yùn)動得越快，物體動能越大，但內(nèi)能不一定越大，靜止在地面上的物體，如果以地面作為零勢能面，那么這個物體的機(jī)械能為零，但這個物體里的分子卻始終處在永不停息的熱運(yùn)動中，物體的內(nèi)能不為零。
例1 A　[機(jī)械能是宏觀能量，可以為零，而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，A正確；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度和體積及物態(tài)有關(guān)，B、C、D錯誤。]
例2 AC　[r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，相互靠近時F做正功，分子動能增加，勢能減小，A正確； 當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，勢能增加，B錯誤； 由以上分析可知，當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小，動能最大，C正確；因為兩分子相距無窮遠(yuǎn)處時分子勢能為零，所以r等于r0時，分子勢能為負(fù)值，D錯誤。]
知識點(diǎn)二
導(dǎo)學(xué)　1.提示　做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式。
2.提示　這兩種方式在改變內(nèi)能上是等效的。
知識梳理
1.增加　減少　2.(1)內(nèi)能　(2)增加　減小　3.(1)做功　熱傳遞　等效　(2)轉(zhuǎn)化　轉(zhuǎn)移
[思考] 提示　不是。熱傳遞是熱量從高溫物體傳給低溫物體。
例3 A　[熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，故A選項正確；引起物體內(nèi)能的變化有做功和熱傳遞兩種方式，單就一個方面不足以斷定其內(nèi)能的變化，故B選項錯誤；在晶體熔化和液體沸騰過程中，物體要不斷地吸收熱量，但物體的溫度不變，這時內(nèi)能的增加主要表現(xiàn)在內(nèi)部分子勢能的增加，故C選項錯誤；兩物體之間熱量的傳遞方向只與它們的溫度有關(guān)，與它們內(nèi)能的大小無關(guān)，故D選項錯誤。]
知識點(diǎn)三
導(dǎo)學(xué)　提示　給氣缸加熱，即向氣缸內(nèi)傳熱，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能會增加，壓縮氣體，外界對氣體做功，也會使氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，所以兩種方式同時作用時，內(nèi)能的增加是兩種方式內(nèi)能增加的和，所以氣體內(nèi)能的變化比單一方式更明顯。
知識梳理
1.熱量Q　2.Q＋W　3.吸收　增加　放出　減少
[思考] 1.提示　體積。
2.提示　不變。
例4 C　[一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則氣體內(nèi)能不變，故A、B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，Q＝ΔU－W＝0－(－0.6) J＝0.6 J，即氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6 J的熱量，故C正確，D錯誤。]
訓(xùn)練 B　[由題意知Q＝280 J，ΔU＝160 J，由熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝Q＋W，解得W＝－120 J，即氣體對外界做功120 J，故B正確，A、C、D錯誤。]
隨堂對點(diǎn)自測
1.B　[溫度高低只反映分子平均動能的大小，由于物體的內(nèi)能跟物體的物質(zhì)的量、體積、溫度和物態(tài)有關(guān)，所以溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大，A錯誤；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，所以內(nèi)能永不為零，B正確；內(nèi)能相同的物體，它們的溫度可能不相同，所以它們的分子平均動能可能不相同，C錯誤；內(nèi)能不同的兩個物體，它們的溫度可以相同，即它們的分子平均動能可以相同，D錯誤。]
2.C　[r2處是平衡位置，r3處分子力為引力，所以乙分子從r3處由靜止釋放，分子力先做正功，運(yùn)動到r2處速度最大，動能最大，分子勢能最小，后做負(fù)功，動能減小，勢能增大，故A、B錯誤；當(dāng)兩個分子相距為r＝r2時，它們之間的分子力為零，故C正確；當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，它們之間的分子力表現(xiàn)為斥力，故D錯誤。]
3.B　[一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能由溫度和體積共同決定，物體的溫度改變時，其內(nèi)能不一定改變，A錯誤；若物體對外做功為W，同時吸收的熱量為Q，|W|＞Q，則物體的內(nèi)能減少；|W|＝Q，則物體的內(nèi)能不變；|W|＜Q，則物體的內(nèi)能增加，B正確，C、D錯誤。]
4.C　[根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：壓縮氣缸里的空氣，對空氣做了1 000 J的功，W為正，同時氣缸向外散熱200 J，Q為負(fù)值，根據(jù)ΔU＝W＋Q＝1 000 J－200 J＝800 J，A、B、D錯誤，C正確。](共56張PPT)
第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律
第三章 熱力學(xué)定律
1.理解內(nèi)能的概念及其決定因素。
2.明確分子勢能與分子間距離的關(guān)系。
3.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞改變內(nèi)能異同點(diǎn)。
4.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
目 錄
CONTENTS
知識點(diǎn)
01
隨堂對點(diǎn)自測
02
課后鞏固訓(xùn)練
03
知識點(diǎn)
1
知識點(diǎn)二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
知識點(diǎn)一　物體的內(nèi)能
知識點(diǎn)三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
知識點(diǎn)一　物體的內(nèi)能
　　　由物體間存在相互作用力，且由相對位置決定的能量稱為勢能，比如重力勢能、彈性勢能；那分子間也存在作用力，分子間有沒有勢能？如果有，類比重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，思考分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系。
提示　有　分子力做正功，分子勢能減小，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。
1.分子勢能
(1)概念：由于分子間存在相互作用力，分子間具有由它們的__________決定的勢能。
(2)兩分子間的勢能與分子間距離的關(guān)系如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子間勢能為零)。
相對位置
①當(dāng)r>r0時，分子力表現(xiàn)為______，若r增大，需克服引力做功，分子勢能______。
②當(dāng)r③當(dāng)r＝r0時，即分子間距離等于平衡距離時，分子間的作用力為零，分子勢能______。
引力
增大
斥力
增大
最小
2.分子動能：物體內(nèi)部的分子由于做________而具有分子動能。
(1)組成物體的每個分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，因此分子具有動能。由于分子運(yùn)動的無規(guī)則性，研究單個分子的動能沒有意義。
(2)平均動能指物體內(nèi)所有分子做熱運(yùn)動動能的平均值。溫度升高時，分子的平均動能增大，溫度是分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志。
3.內(nèi)能：物體中所有分子的______和__________的總和，叫作物體的內(nèi)能。
(1)宏觀上，物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度和體積共同決定，同時受物態(tài)變化的影響。
(2)微觀上，物體的內(nèi)能由物體所含的分子總數(shù)、分子的平均動能和分子間的距離決定。
熱運(yùn)動
動能
分子勢能
4.物態(tài)變化對內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水沸騰變?yōu)樗魵猓瑴囟炔蛔儭４诉^程中分子的平均動能不變，但由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內(nèi)能變化。
5.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系
比較對象 內(nèi)能 機(jī)械能
對應(yīng)的運(yùn)動形式 微觀分子熱運(yùn)動 宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動
能量常見形式 分子動能、分子勢能 物體動能、重力勢能、彈性勢能
能量存在的原因 物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動和分子間存在相互作用力 由于物體做機(jī)械運(yùn)動和物體發(fā)生彈性形變或被舉高
影響因素 物質(zhì)的量、物體的溫度和體積 物體的機(jī)械運(yùn)動的速度、離地高度(或相對于參考平面的高度)、形變量
能否為零 永遠(yuǎn)不能等于零 一定條件下可以等于零
聯(lián)系 在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
【思考】 1.分子熱運(yùn)動的平均動能與哪個因素有關(guān)？
提示　溫度。
2.物體運(yùn)動得越快，其內(nèi)能就越大嗎？靜止在地面上的物體，內(nèi)能為零嗎？
提示　物體運(yùn)動得越快，物體動能越大，但內(nèi)能不一定越大，靜止在地面上的物體，如果以地面作為零勢能面，那么這個物體的機(jī)械能為零，但這個物體里的分子卻始終處在永不停息的熱運(yùn)動中，物體的內(nèi)能不為零。
例1 (2024·遼寧大連期末)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是(　　)
A.機(jī)械能可以為零，但內(nèi)能永遠(yuǎn)不為零
B.溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能
C.溫度越高，物體的內(nèi)能越大
D.0 ℃的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0 ℃的水的內(nèi)能相等
解析　機(jī)械能是宏觀能量，可以為零，而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，A正確；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度和體積及物態(tài)有關(guān)，B、C、D錯誤。
A
比較物體內(nèi)能的大小和判斷內(nèi)能改變的方法
(1)當(dāng)物體質(zhì)量m一定時(相同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M相等)，物體所含分子數(shù)n就一定。
(2)當(dāng)物體溫度一定時，物體內(nèi)部分子的平均動能就一定。
(3)當(dāng)物體的體積不變時，物體內(nèi)部分子間的相對位置就不變，分子勢能也不變。
(4)當(dāng)物體發(fā)生物態(tài)變化時，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內(nèi)能也隨之變化。　　
例2 (多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0，相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近，若兩分子相距無窮遠(yuǎn)處時分子勢能為零，下列說法正確的是(　　)
A.在r>r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小
B.在rC.在r＝r0時，分子勢能最小，動能最大
D.在r＝r0時，分子勢能為零
AC
解析　r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，相互靠近時F做正功，分子動能增加，勢能減小，A正確； 當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，勢能增加，B錯誤； 由以上分析可知，當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小，動能最大，C正確；因為兩分子相距無窮遠(yuǎn)處時分子勢能為零，所以r等于r0時，分子勢能為負(fù)值，D錯誤。
知識點(diǎn)二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
　　　在焦耳的許多實驗中，有兩個最具有代表性：一個實驗是重物下落時帶動葉片轉(zhuǎn)動，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升；另一個實驗是通過電流的熱效應(yīng)給液體加熱。思考：
1.焦耳的這兩個實驗說明改變內(nèi)能有哪兩種方式。
提示　做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式。
2.這兩種方式在改變內(nèi)能上有什么關(guān)系。
提示　這兩種方式在改變內(nèi)能上是等效的。
1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系
如果物體和外界不發(fā)生熱傳遞，外界對物體做功，物體的內(nèi)能______，物體對外界做功，物體的內(nèi)能______。
2.熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系
(1)熱傳遞過程中物體______變化的量稱為熱量。
(2)在單純熱傳遞的過程中，物體從外界吸收熱量，物體的內(nèi)能______，物體向外界放熱，物體的內(nèi)能______。
增加
減少
內(nèi)能
增加
減小
3.做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上的異同
(1)______ 和________是改變物體內(nèi)能的兩種方式，二者對于改變物體的內(nèi)能來說是______的。
(2)做功的實質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能之間的______，而熱傳遞則是不同物體(或同一物體不同部分)之間內(nèi)能的______。
做功
熱傳遞
等效
轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)移
4.內(nèi)能和熱量
(1)內(nèi)能是狀態(tài)量，由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定時，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定。要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞和做功兩種方式來完成。
(2)熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來衡量物體內(nèi)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(tài)而言，只有“內(nèi)能”，不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量。
【思考】 熱傳遞是熱量從內(nèi)能多的物體傳給內(nèi)能少的物體嗎？
提示　不是。熱傳遞是熱量從高溫物體傳給低溫物體。
A
例3 下列說法正確的是(　　)
A.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的
B.外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大
C.物體吸收熱量，溫度一定升高
D.熱量總是由內(nèi)能大的物體傳向內(nèi)能小的物體
解析　熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，故A選項正確；引起物體內(nèi)能的變化有做功和熱傳遞兩種方式，單就一個方面不足以斷定其內(nèi)能的變化，故B選項錯誤；在晶體熔化和液體沸騰過程中，物體要不斷地吸收熱量，但物體的溫度不變，這時內(nèi)能的增加主要表現(xiàn)在內(nèi)部分子勢能的增加，故C選項錯誤；兩物體之間熱量的傳遞方向只與它們的溫度有關(guān)，與它們內(nèi)能的大小無關(guān)，故D選項錯誤。
知識點(diǎn)三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
　　　氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的氣體，壓縮氣體的同時給
氣缸加熱。那么，氣體內(nèi)能的變化會比單一方式(做功
或熱傳遞)更明顯。這是為什么呢？
提示　給氣缸加熱，即向氣缸內(nèi)傳熱，氣缸內(nèi)氣體的
內(nèi)能會增加，壓縮氣體，外界對氣體做功，也會使氣
缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，所以兩種方式同時作用時，內(nèi)能的增加是兩種方式內(nèi)能增加的和，所以氣體內(nèi)能的變化比單一方式更明顯。
1.熱力學(xué)第一定律內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量ΔU等于物體吸收的________和外界對物體做的功W之和。
2.熱力學(xué)第一定律表達(dá)式：ΔU＝________。
熱量Q
Q＋W
3.公式ΔU＝Q＋W中正負(fù)的理解
吸收
增加
放出
減少
【思考】 1.通過哪個宏觀的狀態(tài)參量來判斷氣體的做功情況？
提示　體積。
2.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫變化過程中的內(nèi)能如何變化？
提示　不變。
C
例4 一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，將氣泡內(nèi)氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，此過程中下列說法正確的是(　　)
A.氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能增加
B.氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能減少
C.氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6 J的熱量
D.氣泡內(nèi)氣體向外界放出了0.6 J的熱量
解析　一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則氣體內(nèi)能不變，故A、B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，Q＝ΔU－W＝0－(－0.6) J＝0.6 J，即氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6 J的熱量，故C正確，D錯誤。
應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的思路
(1)首先應(yīng)明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng)。
(2)分別列出物體(或系統(tǒng))吸收或放出的熱量；外界對物體(或系統(tǒng))所做的功或物體(或系統(tǒng))對外所做的功。
(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W列出方程進(jìn)行求解。
(4)特別注意的就是物理量的正、負(fù)號及其物理意義。　　
B
訓(xùn)練 (2024·廣東茂名高二期末)如圖，內(nèi)壁光滑的氣缸豎直放置在水平桌面上，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從狀態(tài)A(活塞在A處)變?yōu)闋顟B(tài)B(活塞在B處)時，氣體吸收熱量280 J，氣體的內(nèi)能增加160 J，則下列說法正確的是(　　)
A.外界對氣體做功120 J
B.氣體對外界做功120 J
C.外界對氣體做功440 J
D.氣體對外界做功440 J
解析　由題意知Q＝280 J，ΔU＝160 J，由熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝Q＋W，解得W＝－120 J，即氣體對外界做功120 J，故B正確，A、C、D錯誤。
隨堂對點(diǎn)自測
2
B
1.(物體的內(nèi)能)關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是(　　)
A.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大
B.物體的內(nèi)能不可能為零
C.內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同
D.內(nèi)能不相同的物體，它們的分子平均動能一定不相同
解析　溫度高低只反映分子平均動能的大小，由于物體的內(nèi)能跟物體的物質(zhì)的量、體積、溫度和物態(tài)有關(guān)，所以溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大，A錯誤；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，所以內(nèi)能永不為零，B正確；內(nèi)能相同的物體，它們的溫度可能不相同，所以它們的分子平均動能可能不相同，C錯誤；內(nèi)能不同的兩個物體，它們的溫度可以相同，即它們的分子平均動能可以相同，D錯誤。
C
2.(物體的內(nèi)能)分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像如圖所示，取r趨近于無窮大時Ep為零。若甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，乙分子從r3處由靜止釋放，下列說法正確的是(　　)
A.分子力對乙先做負(fù)功后做正功
B.當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，乙分子的速度最大
C.當(dāng)兩個分子相距為r＝r2時，它們之間的分子力表現(xiàn)為0
D.當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，它們之間的分子力表現(xiàn)為引力
解析　r2處是平衡位置，r3處分子力為引力，所以乙分子從r3處由靜止釋放，分子力先做正功，運(yùn)動到r2處速度最大，動能最大，分子勢能最小，后做負(fù)功，動能減小，勢能增大，故A、B錯誤；當(dāng)兩個分子相距為r＝r2時，它們之間的分子力為零，故C正確；當(dāng)兩個分子相距為r＝r1時，它們之間的分子力表現(xiàn)為斥力，故D錯誤。
B
3.(改變物體內(nèi)能的兩種方式)關(guān)于物體的內(nèi)能以及變化，以下說法正確的是(　　)
A.物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變
B.物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變
C.物體對外做功，其內(nèi)能必定改變；物體向外放出一定熱量，其內(nèi)能必定改變
D.若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變
解析　一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能由溫度和體積共同決定，物體的溫度改變時，其內(nèi)能不一定改變，A錯誤；若物體對外做功為W，同時吸收的熱量為Q，|W|＞Q，則物體的內(nèi)能減少；|W|＝Q，則物體的內(nèi)能不變；|W|＜Q，則物體的內(nèi)能增加，B正確，C、D錯誤。
C
4.(熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用)用活塞壓縮氣缸里的空氣，對氣缸里的空氣做了1 000 J的功，同時氣缸向外散熱200 J，則氣缸內(nèi)的氣體的內(nèi)能改變了(　　)
A.－1 200 J B.－800 J
C.800 J D.1 200 J
解析　根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：壓縮氣缸里的空氣，對空氣做了1 000 J的功，W為正，同時氣缸向外散熱200 J，Q為負(fù)值，根據(jù)ΔU＝W＋Q＝1 000 J－200 J＝800 J，A、B、D錯誤，C正確。
課后鞏固訓(xùn)練
3
BC
題組一　物體的內(nèi)能
1.(多選)下列有關(guān)同一物體的溫度與分子動能、物體內(nèi)能的說法中正確的是(　　)
A.溫度升高，每個分子的動能一定都變大
B.溫度升高，分子的平均速率一定變大
C.溫度升高，分子的平均動能一定變大
D.溫度降低，物體的內(nèi)能必然變小
解析　溫度升高時，分子的平均動能一定變大，即平均速率增大，但每個分子的動能不一定都變大，故A錯誤、B、C正確；決定物體內(nèi)能的是組成物體的分子總數(shù)、溫度和體積三個因素，同時會受物態(tài)變化的影響。溫度降低，內(nèi)能可能減小，還有可能不變，甚至增加，故D錯誤。
對點(diǎn)題組練
B
2.(2024·廣東廣州高二檢測)如圖，設(shè)有甲、乙兩分子，甲固定在O點(diǎn)，r0為其平衡位置間的距離，現(xiàn)在使乙分子由靜止開始只在分子力作用下由距甲0.5r0處開始沿x方向運(yùn)動，則(　　)
A.乙分子的加速度先減小，后增大
B.乙分子到達(dá)r0處時速度最大
C.分子力對乙一直做正功，分子勢能減小
D.乙分子在r0處時，分子勢能最大
解析　從0.5r0處到r0處分子力表現(xiàn)為斥力且減小，加速度也就減小，從r0處到無窮遠(yuǎn)處分子力表現(xiàn)為引力且先增大后減小，則加速度先增加后減小，故A錯誤；在r0處分子力為0，則加速度a＝0，速度最大，故B正確；當(dāng)通過r0后分子的引力做負(fù)功，分子的勢能增大，故C錯誤；從0.5r0到r0處分子力做正功，分子的勢能減小，通過r0后，分子力做負(fù)功，分子的勢能增大，說明分子在r0處的分子勢能最小，故D錯誤。
B
3.關(guān)于物體的內(nèi)能和分子勢能，下列說法中正確的是(　　)
A.物體的速度增大，則分子的動能增加，內(nèi)能也一定增加
B.物體溫度不變，內(nèi)能可能變大
C.物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，與物體的體積無關(guān)
D.把物體舉得越高，分子勢能越大
解析　物體的速度增大，是物體的動能增大，增加的是物體的機(jī)械能，分子動能的變化只與物體的溫度有關(guān)，故A錯誤；物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能，分子熱運(yùn)動的平均動能由溫度決定，分子勢能與物體的體積有關(guān)，當(dāng)發(fā)生物態(tài)變化時，物體的溫度不變，只是分子的平均動能不變，但分子勢能可能變大，物體的內(nèi)能可能增大，故B正確；物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度、物體的體積共同決定，同時會受物態(tài)變化的影響，故C錯誤；把物體舉得越高，物體的重力勢能越大，故D錯誤。
CD
題組二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
4.(多選)下列有關(guān)物體內(nèi)能改變的判斷正確的是(　　)
A.外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加
B.外界對物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能一定增加
C.物體對外界做功，物體的內(nèi)能可能增加
D.物體向外界放熱，物體的內(nèi)能可能增加
解析　做功與熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，物體內(nèi)能的變化情況取決于做功與熱傳遞的綜合情況，故選項A、B錯誤，C、D正確。
D
5.(根據(jù)粵教版教材P60練習(xí)3改編)如圖所示，在大口的玻璃瓶內(nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣。然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時，瓶塞會跳起來。當(dāng)瓶塞跳起時，我們會看到瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白霧”。對于“白霧”的形成，下列說法正確的是(　　)
A.這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇
冷形成的小水珠
B.這是打氣筒向瓶內(nèi)打進(jìn)去的水蒸氣
C.這是瓶內(nèi)的水向外膨脹形成的水霧
D.瓶內(nèi)空氣推動瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，
使水蒸氣液化形成小水滴
解析　瓶塞從瓶口中噴出形成“白霧”的原因是：在塞子突然跳起瞬間，氣體絕熱膨脹對外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分液化成小水滴，形成“白霧”，故選項D正確，A、B、C錯誤。
B
6.下列現(xiàn)象中，通過熱傳遞的方法來改變物體內(nèi)能的是(　　)
A.打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)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(nèi)能增加
D.打擊鐵釘，鐵釘?shù)臏囟壬撸瑑?nèi)能增加
解析　打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，是通過電流做功的方法來改變物體內(nèi)能的，A錯誤；太陽能熱水器中水的內(nèi)能增加是以熱傳遞方式進(jìn)行的，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(nèi)能的，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(nèi)能的，D錯誤。
A
題組三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
7.氣缸中的氣體從外界吸收了4.2×103 J的熱量，同時氣體推動活塞對外界做了2.2×103 J的功。那么氣體的內(nèi)能(　　)
A.增加了2.0×103J B.減少了2.0×103 J
C.增加了6.4×103 J D.減少了6.4×103 J
解析　氣體吸收了4 200 J的熱量，故Q＝4 200 J，同時對外做的功是2 200 J，故W＝－2 200 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W＝4 200 J－2 200 J＝2 000 J，即內(nèi)能增加了2.0×103 J，故A正確，B、C、D錯誤。
A
8.絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20 J，下列說法中正確的是(　　)
A.氣體內(nèi)能一定增加20 J
B.氣體內(nèi)能增加必定小于20 J
C.氣體內(nèi)能增加可能小于20 J
D.氣體內(nèi)能可能不變
解析　在絕熱過程中，氣體與外界之間沒有熱交換，所以Q＝0；外界壓縮氣體做功20 J，則W＝20 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝Q＋W＝0＋20 J＝20 J，則氣體內(nèi)能一定增加20 J，故A正確。
B
9.水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若水在不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體(　　)
A.壓強(qiáng)變大 B.對外界做功
C.對外界放熱 D.分子平均動能變大
解析　儲水罐中封閉的氣體可看作理想氣體，溫度不變，體積增大，由玻意耳定律可知，壓強(qiáng)變小，故A錯誤；氣體體積增大，對外界做功，故B正確；由于一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，故內(nèi)能也不變，即ΔU＝0。由于氣體對外界做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q>0，因此氣體吸熱，故C錯誤；溫度不變，分子平均動能不變，故D錯誤。
D
10.五顏六色的氣球是很多小孩非常喜歡的玩具。將一個氣球從較冷的室外帶到較溫暖的室內(nèi)(室內(nèi)外溫差較大)，一段時間后球內(nèi)氣體狀態(tài)穩(wěn)定，氣球無漏氣現(xiàn)象。在此過程中關(guān)于氣球內(nèi)氣體說法正確的是(　　)
A.分子平均間距減小
B.分子平均動能減小
C.氣體的壓強(qiáng)不會發(fā)生變化
D.氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量
解析　溫度升高，氣球體積膨脹，分子平均間距增大，A錯誤；溫度升高，分子的平均動能增大，B錯誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，知當(dāng)氣體溫度及體積均變大時，其壓強(qiáng)無法確定，C錯誤；氣體溫度升高，內(nèi)能增大，氣球膨脹，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量，D正確。
綜合提升練
D
11.甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖像。由圖像判斷以下說法中正確的是(　　)
A.當(dāng)分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小且為零
B.當(dāng)分子間距離r>r0時，分子力隨分子間距離的增大而增大
C.當(dāng)分子間距離r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而減小
D.當(dāng)分子間距離r解析　當(dāng)分子間距離為r0時，分子力為0，分子勢能最小但不為0，所以A錯誤；當(dāng)分子間距離r>r0時，由圖像可知隨分子間距離的增大，分子力先增大后減小，所以B錯誤；當(dāng)分子間距離r>r0時，分子力為引力，隨著分子間距離增大，分子引力做負(fù)功，則分子勢能隨分子間距離的增大而增大，所以C錯誤；當(dāng)分子間距離r12.如圖，內(nèi)壁光滑的氣缸豎直放置在水平桌面上，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從狀態(tài)A(活塞在A處)變?yōu)闋顟B(tài)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(nèi)能改變了多少？是增加還是減少？
(2)某人在上一問的基礎(chǔ)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(tài)再回到A狀態(tài)，
即回到原來A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(jìn)行評價。
答案　(1)160 J　增加　(2)10 J　見解析
解析　(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣缸內(nèi)封閉
氣體的內(nèi)能變化量為
ΔU＝Q＋W＝280 J＋(－120) J＝160 J
即內(nèi)能增加了160 J。
(2)若氣體從B狀態(tài)又返回A狀態(tài)，則氣體的內(nèi)能變化量為ΔU′＝ΔU＝－160 J
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體由B狀態(tài)返回A狀態(tài)的過程中有ΔU′＝Q′＋W′
則W′＝ΔU′－Q′＝(－160＋150)J＝－10 J
即氣體從B狀態(tài)返回A狀態(tài)過程中，對外做功為10 J
后一個問題的題設(shè)條件有誤，該過程不能發(fā)生，因為氣體從B狀態(tài)返回A狀態(tài)，體積減小，顯然應(yīng)該是外界對氣體做功才合理。
D
13.如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子勢能)。將一個熱敏電阻(電阻值隨溫度升高而減小)置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。下列說法正確的是(　　)
A.若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，需加一定的拉力，說明氣體分子間有引力
B.若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，則歐姆表讀數(shù)將變小
C.若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定增大
D.若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小
培優(yōu)加強(qiáng)練
解析　拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，需加一定的拉力，說明大氣壓大于汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，無法說明氣體分子間有引力，故A錯誤；若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，電阻增大，則歐姆表示數(shù)將變大，故B錯誤；發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大時，熱敏電阻變大，說明溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，故C錯誤，D正確。

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