高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律完整版课件ppt

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第2节 热力学第一定律

1.[多选]用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。当充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体              （　　）

A.体积减小，内能增大

B.体积减小，压强减小

C.对外界做负功，内能增大

D.对外界做正功，压强减小

2.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时车胎内的气压，且车胎体积增大。若这段时间车胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（　　）

A.外界对车胎内气体做功，气体内能减小

B.外界对车胎内气体做功，气体内能增大

C.车胎内气体对外界做功，内能减小

D.车胎内气体对外界做功，内能增大

3. [多选]如图所示，一定质量的理想气体从状态a经等容过程到达状态b，再经过等压过程到达状态c，最后经等温过程回到初态a。下列说法正确的是              （　　）

A.在过程ca中，外界对气体做功

B.在过程ab中，气体对外界做功

C.在过程bc中，气体从外界吸收热量

D.在过程ca中，气体从外界吸收热量

4.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成，如图所示。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体              （　　）

A.对外做正功，分子的平均动能减小

B.对外做正功，内能增大

C.对外做负功，分子的平均动能增大

D.对外做负功，内能减小

5. [多选]如图所示，水平固定不动、导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量的空气，外界温度恒定。一条细线的左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸）。忽略气体分子间的相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法正确的是              （　　）

A.气缸内气体分子的平均动能变小

B.气缸内气体的压强变小

C.气缸内气体向外放出热量

D.气缸内气体从外界吸收热量

6.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7×l05 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程中气体　　　　（选填“吸收”或“放出”）的热量是　　　　J。此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做功5.0×105 J，同时吸收了6.0×105 J的热量，则这个过程中，气体内能增加了　　　　J。

7.空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的空气做功2×105 J，空气的内能增加了1.5×105 J。空气传递的热量是多少？

8.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中，气体压强p=1.0×105 Pa，吸收的热量Q=7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量。

9.一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示。请描述过程中理想气体做功、传热与内能变化的情况。

10.如图所示，一定质量的理想气体被不导热的活塞封闭在内壁光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为p0，重力加速度为g。开始时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电热丝两端电压为U，通过的电流为I。经过时间t，活塞缓慢向上移动距离L0。求：

（1）气体对外所做的功。

（2）气体内能的增量。

11.如图所示，一个内壁光滑的圆柱形气缸，高度为l、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体。气体的热力学温度为T0时，用绳子系住气缸底，将气缸倒立并悬挂起来，气缸处于竖直状态，活塞到缸底距离为l0。已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦。

（1）采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？

（2）从开始升温到活塞刚要脱离气缸，缸内气体压力对活塞做了多少功？

（3）当活塞刚要脱离气缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则在活塞下移的过程中气体吸收的热量为多少？

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第2节 热力学第一定律

参考答案

1. AC
2. D
3. AC
4. A
5. BD

6. 放出　3.0×105　1.0×105　　解析：根据热力学第一定律，得W=1.7×105 J，ΔU=1.3×105 J，代入ΔU=W+Q，可得Q=3.0×105 J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105 J； 同理W=5×105 J，Q=6×105 J，ΔU=W+Q=1.0×105 J，即内能增加了1.0×105 J。

7.解：选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU=W+Q，其中W=2×105 J，ΔU=1.5×105 J，

代入数据得：Q=ΔUW=1.5×105 J2×105 J=5×104 J，即空气向外界放出的热量是5×104 J。

8.解：理想气体经历等压变化，由盖-吕萨克定律得=，

解得VB=8.0×10-3 m3，

对外做的功W=p（VBVA） =1.0×105×（8.0×10-36.0×10-3） J=2×102 J。

根据热力学第一定律ΔU=Q+W，解得ΔU=7.0×102 J2.0×102 J=5.0×102 J。

9.解：a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，内能不变。由图可知pa>pb，根据玻意耳定律paVa=pbVb可得Va<Vb，即压强减小，体积增大。理想气体对外做功，从外界吸收热量。

b→c过程中气体压强不变，温度降低即Tb>Tc，根据=可得Vb>Vc，即体积减小，外界对理想气体做功，理想气体对外界释放热量，内能减少。

c→a过程中根据=C可得=，可知气体的体积保持不变，即发生等容变化，与外界之间不互相做功。气体的体积不变，温度升高，而理想气体的内能与气体的体积无关，仅与气体的物质的量和温度有关，因此理想气体内能增大，从外界吸收热量。

10.解：（1）气体对外所做的功W=（p0S+mg）L0。

（2）由热力学第一定律可知，气体内能的增加量ΔU=Q-W。

又根据焦耳定律，得Q=UIt，

则ΔU=UIt（p0S+mg）L0。

11.解：（1）缓慢升温过程中，对活塞受力分析得pS+mg=p0S。

大气压不变，气体等压变化，由盖—吕萨克定律得=，解得T=。

（2）气体膨胀对活塞做功：W=pS（ll0），

解得W=（p0Smg）（ll0）。

（3）由热力学第一定律得ΔU=W′+Q，W′=W

气体吸收的热量Q=ΔU+（p0Smg）（ll0）。