3.2.1热力学第一定律 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

题目 3.2&3.3 热力学第一定律 能量守恒定律 课型 习题课 主备人 学习目标 1.知道热力学第一定律，掌握热力学第一定律的应用方法。 2.了解能量守恒定律的发现过程，体会探索过程中的挫折和失败对科学发现的意义。 3.能应用热力学第一定律和能量守恒定律解释自然现象，并解决实际问题。 基础知识 热力学第一定律 1．内容 一个热力学系统的内能变化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＝ 。 3．对公式中ΔU、Q、W符号的规定 符号 Q W ΔU ＋ 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加 － 物体放出热量 物体对外界做功 内能减少 4.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界 的热量。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的 (或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。 5．判断是否做功的方法：一般情况下看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W 0。 (2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W 0。 例题剖析 如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为L，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力F使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为S，开始压缩时汽缸内气体的体积为V0，温度为T0，压强为p0。假设气体可视为理想气体，温度处处相同。 (1)若气体被压缩后的温度为T，则被压缩后压强p为多大？ (2)上述压缩过程中，气体传递给汽缸的热量为Q，则气体内能的变化量是多少？ 课堂小结 随堂检测 一、单项选择题 1．(2022·山东卷)如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动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，所有分子热运动速率都减小 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 2.图示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器中，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是( ) A．气体对外做的功大于吸收的热量 B．气体对外做的功等于吸收的热量 C．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大 D．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变 3．一台冷暖两用型空调铭牌上标有“输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.44×104 kJ/h”的字样，从设计指标看，空调在制热时，下列判断中正确的是( ) A．此过程是违反能量守恒定律的，所以铭牌上标注的指标一定是错误的 B．空调制热时产生的热量全部是由电能转化而来的 C．空调制热时放出的热量一部分是由电能转化而来的，另一部分是从外界吸收而来的 D．空调制热时每小时消耗电能1.44×104 kJ 4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历两个过程a→b、b→c，其p­T图像如图所示，下列判断正确的是( ) A．a→b过程吸收热量 B．b→c过程放出热量 C．a→b过程放出的热量等于内能的减少量 D．a和b两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 二、多项选择题 5．如图所示，导热的汽缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出。汽缸外部温度恒定不变，则( ) A．缸内的气体压强减小，内能减小 B．缸内的气体压强增大，内能减小 C．缸内的气体压强增大，内能不变 D．外界对气体做功，缸内的气体放热 6．如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知a→d是等温膨胀过程，则对于图中所示的四个过程中，以下说法中错误的是( ) A．a→b过程气体对外做功最多，内能增加也最多 B．a→c可能既不吸热也不放热 C．a→e过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功 D．b、c、d、e各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同 三、非选择题 7．如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，该过程每个状态都视为平衡态，各状态参量如图所示。A状态的压强pA＝1.2×105 Pa。 (1)求B状态的温度TB。 (2)求C状态的压强pC。 (3)完成