3.2-3.3热力学第一定律 能量守恒定律（原卷版）.docx

1、3.2-3.3热力学第一定律 能量守恒定律知识点一、热力学第一定律1改变内能的两种方式： 与 两者对改变系统的内能是 2热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的 与外界对它所 的和1对公式UQW符号的规定符号WQU体积减小，外界对热力学系统做功热力学系统吸收热量内能增加体积增大，热力学系统对外界做功热力学系统放出热量内能减少2.气体状态变化的几种特殊情况(1)绝热过程：Q0，则UW，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功(2)等容过程：W0，则UQ，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量(3)等温过程：始末状态一定质

2、量理想气体的内能不变，即U0，则WQ(或QW)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)3判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化若气体体积增大，表明气体对外界做功，W0.4应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、U)的正负；(2)根据方程UWQ求出未知量；(3)再根据未知量结果的正负来确定吸放热情况、做功情况或内能变化情况知识点二、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功(2)

3、利用温度的变化分析理想气体内能的变化一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热由热力学第一定律UWQ，则QUW，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程知识点三、能量守恒定律1能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能2能量守恒的两种表达(1)某种形

4、式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等3第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由UWQ知，系统内能将减小若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的例题1 （多选）（2023秋密山市期末）某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。如图所示，在这个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封。吸管中引入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度刻度值。罐内气体可视为理想气体，外界大气压不变，以下说法中正确的有（）A吸管上的温度刻度值左小右大B吸管上的温

5、度刻度分布不均匀C气温升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量D在完全失重的环境下，这个气温计仍可使用例题2 （2023春桂林期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其VT图像如图所示。已知该气体在状态B的压强为2.0105Pa。下列说法正确的是（）A状态AB过程是等容变化B状态BC过程是等温变化C状态AB的过程气体吸热D状态BC过程气体对外做功200J例题3 （2023秋天津期中）一定质量的理想气体在某过程中，从外界吸收热量30J，同时对外界做功20J，关于该气体在此过程中的内能变化量U，说法正确的是（）AU+10JBU+50JCU10JDU50J例题4 （2023道里

6、区校级开学）妈妈正在厨房用燃气灶煲鸡汤，鸡汤香气四溢，锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此过程涉及的有关物理现象表述正确的是（）A煲鸡汤过程中，主要是通过做功的方式改变内能的B鸡汤香气四溢属于扩散现象C燃气燃烧过程中热值减小，鸡汤温度升高，内能增大D锅盖“跳动”过程的能量转化与内燃机的压缩冲程相似例题5 （2023秋南通期中）A、B导热汽缸，封闭质量相同的同种理想气体，如图所示，在甲、乙两个环境中，两汽缸内气体体积相同，现将甲、乙两环境升高相同的温度，则A、B气缸内的气体（）A分子的平均动能相同B内能的增加量不相同C体积的增加量相同D吸收的热量相同例题6 （2023亭湖区校级模拟）一定质量的

7、理想气体从状态A开始分别经过等温膨胀和绝热过程，到达状态B和C，B、C状态的体积相同，则（）A状态B的内能等于状态CB状态B的内能小于状态CCAB与AC过程对外做功相等DAB过程吸收的热量大于AC过程对外做的功例题7 （2023春清远期末）骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是（）A活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功B活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小C活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小D活塞迅速下压时汽缸内的气体的

8、内能减小例题8 （2023全国）一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，pV图中的a、b、c三点对应其三种状态，若a、b两状态体积相等，则气体无论通过什么途径（）A从状态a变化到c，内能一定增加B从状态b变化到c的过程中，气体始终对外做功C从状态b变化到a的过程中，气体始终对外做功D从状态a变化到b，吸收的热量一定大于放出的热量例题9 （2022秋武汉期末）北京时间2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“T”字基本构型。12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。下列说法正确的是（）A太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能B能量守恒的过程不一定能自发

9、地发生C人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生D能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机例题10 （2023春开福区校级期末）如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（）A热水将热量传递给叶片，所以热水的温度会降低B由形状记忆合金自身提供了转轮转动的能量C转轮依靠自身惯性一直转动，不需要消耗外界能量D叶片在热水中吸收的热量等于在空气中释放的热量例题11 （2023京口区校级开学）网上热卖的一款“钢

10、球永动机”如图所示。小球从平台中心小孔P由静止下落，经小孔下方快速旋转的传动轮加速后，由Q点抛出并落回平台，每次轨迹如图中虚线所示。则（）A该“钢球永动机”不违背能量守恒定律B小球在空中上升过程中，处于超重状态C小球在空中上升过程中，速度变化的方向竖直向上D小球在空中上升过程中，克服重力做功的功率恒定1. （2023春马鞍山期末）某风力发电机叶片转动时可形成半径为R的圆面。某时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度为，发电机将圆内空气动能转化为电能的效率为。则（）A单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为2R2vB单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为R2

11、v22C风力发电机发电的功率为R2v3D风力发电机发电的功率为R2v322. （2023吕梁开学）如图所示，一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态.，AB的反向延长线过O点，BC和DA连战与横轴平行，CD与纵轴平行，则下列判断正确的是（）AAB过程，气体放出热量BBC过程，气体体积增大CCD过程，气体压强减小的原因是气体分子数密度减小D整个过程，气体对外做的功大于外界对气体做的功3. （2023山东模拟）一定质量的理想气体自状态M变化到状态N，又变化到状态P，其变化过程中各状态的压强p和体积V的关系如图所示，其中MN的反向延长线过原点，NP段为双曲线的一支。下列说

12、法正确的是（）A自状态M变化到状态N，气体的内能没有变化B自状态M变化到状态N，气体吸收的热量为300JC自状态N变化到状态P，气体吸收的热量约为475JD自状态M变化到状态N，再变化到状态P，气体对外做的功为600J4. （2023北京开学）如图所示，将一个小玻璃瓶开口向下放入密封的塑料矿泉水中，小玻璃瓶中封闭一段空气。现用手挤压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到底部；适当减小挤压矿泉水瓶的程度，使小玻璃瓶缓慢上浮。若小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气（）A体积不变，内能不变B体积减小，内能减小C体积增大，对外界做正功D对外界做正功，并放

13、出热量5. （2023春黔西南州期末）如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90过程中，缸内气体（）A内能增加，外界对气体做正功B内能减小，气体压强增加C温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加6. （2023海安市开学）1824年，法国工程师卡诺提出了具有重要理论意义的循环过程卡诺循环。如图所示为一定质量的理想气体卡诺循环的pV图像，该循环由两个绝热和两个等温过程组成，则下列说法正确的是（）ATATBBTBTCC整个循环过程中系统吸收的热量大于放出的热量DAB气体对

14、外界做的功等于CD外界对气体做的功7. （2023春安徽期末）如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200J，同时气体向外界放热100J，缸内气体的（）A温度升高，内能增加100JB温度升高，内能减少200JC温度降低，内能增加100JD温度降低，内能减少200J8. （2023顺德区模拟）如图，小明把空的玻璃瓶开口向下缓慢压入恒温水中，瓶内空气无泄漏，在下降过程中（）A气体从外界吸热B单位面积单位时间气体分子撞击瓶壁次数增多C气体内能增大D气体对外做功9. （2023春杨浦区校级期末）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历AB、BC、CD、DA四个过程回到原状态

15、A，其中AB、CD为等压过程，BC、DA为等温过程，状态C、D的压强和体积未知，下列说法正确的是（）A在过程BC中气体和外界没有发生热传递B气体在状态A的内能大于在状态D的内能C气体从状态A变化到状态B对外做功40JD在过程CD中外界对气体做的功等于在过程AB中气体对外界做的功10. （2024天河区一模）我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。如图是某类潮汐发原理图，利用高、低潮位之间的落差，将海水的重力势能转化为动能，推动水轮机旋转，带动发电机发电。设海湾水库的面积为1.0106m2，涨潮时水深20m，此时关上水坝的闸门时，

16、可使水位保持20m不变，退潮时，坝外水位降至18m，重力势能转化为电能的效率为10%。每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，估算该电站一天能发的电能为（）A2.0103kWhB4.0104kWhC6.0108kWhD8.0109kWh11. （2023春辽阳期末）一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（）A化学能转化为电能B内

17、能转化为电能C光能转化为电能D机械能转化为电能12. （2023秋温州期中）位于钱塘江南岸的杭州奥体中心主体育场俗称“大莲花”。为这朵“大莲花”调节温度的，不仅有中央空调，还有江水源空调。江水源空调就是用多组江水源热泵抽取钱塘江的水，再利用江水与体育场室内空气的温差，实现制冷和制热，从而让场馆达到冬暖夏凉的效果。已知每组江水源热泵由电动机、水泵、输水钢管组成，钱塘江抽水处水源距离地表6m深，安装抽水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与钱塘江地下水源连通，水泵出水口离地表高度为0.45m，水流由出水口水平喷出时的速度为4m/s，每秒出水量为3kg。水泵由功率为330W的电动机带动，已知电动机额定电压为220V，水泵的抽水效率为75%（抽水效率是指水泵的输出功率与输入功率的比值），水的密度为1.0103kg/m3，则（）A出水口钢管横截面积为2.5103m2B水泵的输入功率为217.5WC每秒内水流机械能增加24JD电机发热功率为40W