3.2 热力学第一定律——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第三章 热力学定律 3.2 热力学第一定律 基础知识 知识点梳理： 1.内容 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和． 2.表达式 ΔU＝Q＋W. 在热力学第一定律的表达式中，是系统的内能的变化量， 为正,表示系统内能增加, 为负,表示系统内能减少。 为正, 表示系统从外界吸收热量； 为负, 表示系统向外界放出热量；当系统的变化是绝热过程时，=0。物体的体积变小， 为正, 表示外界对系统做正功,；物体体积变大， 为负, 表示系统对外界做正功或者表示外界对系统做负功；物体的体积不变，=0。 3．应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)选择研究对象；(2)确定初末状态；(3)根据符号法则写出W、Q、ΔU中的已知量；(4)根据ΔU＝W＋Q写出方程；(5)求解、答。 4.关于功的计算 一般情况功的计算用力学知识；对于做等压变化的气体可用公式来计算，其中为气体的压强，是气体的体积变化；在气体的图像中，在数值上等于中的“面积”。 5.关于理想气体内能与温度的关系 对于一定质量的理想气体，内能只是温度的函数，气体的温度升高；内能增大，气体的温度降低，内能减小；气体的温度不变，内能不变。 预习基础： 一、填空题 1．夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下受暴晒，车胎极易爆裂，暴晒过程中可以认为内胎容积几乎不变。在爆裂前的过程中，气体吸热、温度升高，分子热运动加剧，压强增大，气体内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 2．外力对物体做功100J，物体向外放热20J，在这个过程中气体的内能___________（填增大或减小或不变）内能的改变量是___________J。 3．两个完全相同的铜瓶，钢瓶甲装有3L的液体和1L、6个标准大气压的高压气体，钢瓶乙内有1个标准大气压的4L气体，两钢瓶中的气体均视为理想气体。 ①密封在钢瓶乙中的气体，假设体积不变，若其温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力______（填“变大”“变小”或“不变”）； ②若钢瓶乙中的气体分别经历等压过程和等容过程，温度均由升高到，则等压过程中吸收的热量______（填“大于”“小于”或“等于”）等容过程中吸收的热量； ③现将钢瓶甲倒置后按如图所示连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中（不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强），在压装过程中随着甲瓶内液体减少，甲瓶内部气体压强______（填“变大”“变小”或“不变”）。 4．如图为一茶具。当在茶具中加上足够多的开水，并在茶具顶端盖上密封良好的盖子后，泡茶几分钟水就会沿茶具口溢出。原因是茶滤内的封闭空气（可视为理想气体）温度升高，分子的平均动能______（填“变大”“变小”或“不变”），气体的压强_______（填“大于”“小于”或“等于”）大气压强。茶具中的水被压出的过程中，封闭空气对水做_______（填“正功”或“负功”）。 5．在某次深潜实验中，深海探测船探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度，压强，封闭气体的体积，如果将该气缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。 （1）下潜过程中封闭气体________（选填“吸热”或“放热”），传递的热量________（选填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。 （2）求990m深处封闭气体的体积________（1atm相当于10m深的海水产生的压强）。 巩固所学 二、单选题 6．一定质量的的冰熔为的水时，其分子的动能之和Ek和分子的势能之和Ep的变化情况是（　　） A．Ek变大，Ep变小 B．Ek变小，Ep变大 C．Ek不变，Ep变大 D．Ek不变，Ep变小 7．如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是（　　） A．在自发扩散过程中，气体对外界做功 B．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 C．气体自发扩散前后内能相同 D．气体在被压缩的过程中，内能减少 8．一恒温水池底部有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中（　　） A．水泡内气体从外界吸热 B．水泡内气体的压强增大 C．水泡内气体的内能减小 D．水泡内气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增大 9．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前