3.1 功、热和内能的改变(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第三册同步学习指导(人教版2019)

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 第三章 　 热力学定律 １．功、热和内能的改变 ! " # $ % & 明确目标·梳理脉络 课程标准 １．了解焦耳的两个实验的原理，认识焦耳实验探究对建立热力学规律的意义。 ２．知道做功和热传递在改变系统内能上的区别，并会区分热量和内能的概念。 ３．理解做功与内能的改变和热传递与内能的改变的关系，会解释相关现象。 素养目标 １．了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质。 ２．知道做功和传热是改变内能的两种方式，理解做功和传热对改变系统内能是等效的，明确两种方式的 区别。 ３．明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 ' ( ) * + , 教材梳理·落实新知 功和内能 　 　 １．焦耳的实验 （１）绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界 交换能量　 ，它不从外界吸热　 ，也不向外界放热　 。 （２）代表性实验 ①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温 上升　 ； ②通过电流的热效应　 给水加热。 （３）实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生 变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做 功的方式　 无关。 ２．功和内能 （１）内能：任何一个热力学系统都必定存在一个 只依赖于系统自身状态　 的物理量，这个物理量在两 个状态间的差别与外界在绝热　 过程中对系统所做的 功相联系。鉴于功是能量变化　 的量度，所以这个物 理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的 内能。 （２）功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功 等于系统内能的变化量，即ΔＵ ＝Ｗ　 。 说明：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所 做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功 的具体过程和方式。 『判一判』 （１）某一系统经历绝热过程时，只要初末状态相同，则 做功数量也一定相同。 （√ ） （２）在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状 态变化的最终结果。 （ × ） （３）在绝热过程中，系统对外界做的功等于系统内能 的增加量。 （ × ） 『想一想』 　 　 打气筒是日常生活中的一种工具， 当我们用打气筒给自行车打气的时候， 就是在克服气体压力和摩擦力做功。打 气的过程中你有没有试着去摸一下打气 筒的外壳？有什么感觉？打气筒的温度 升高了，这是怎么回事呢                                 ？ !'$ # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; 热和内能 　 　 １．热传递 （１）条件：物体的温度　 不同。 （２）定义：两个温度　 不同的物体相互接触时，温 度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量　 从高 温物体传到了低温物体。 ２．热和内能 （１）热量：它是在单纯的传热过程中系统内能　 变化的量度。 （２）表达式：ΔＵ ＝ Ｑ　 。 （３）热传递与做功在改变系统内能上的异同： ①做功和热传递都能引起系统内能　 的改变。②做功 时是内能与其他形式能的转化　 ；热传递是不同物体 （或一个物体的不同部分）之间内能的转移　 。 注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一 过程中物体吸收或放出了多少热量。 『判一判』 （４）热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。 （ × ） （５）做功和热传递都能改变物体的内能。 （√ ） （６）热传递改变内能的实质是能量的转移。 （√ ） 『选一选』 　 　 关于传热，下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．传热的实质是温度的传递 Ｂ．物体间存在温度差就能传热 Ｃ．传热可以在任何情况下自发地进行 Ｄ．物体内能发生改变，                      一定是传热造成的 ' - . / 0 1 细研深究·破疑解难 功和内能 探究 要点提炼 　 　 １．内能与内能变化 　 　 （１）物体的内能是指物体内所有分子热运动的动 能和分子势能之和。 （２）当物体温度变化时，分子平均动能变化，物体 体积变化时，分子势能发生变化，即物体的内能是由它 的状态决定的，且物体的内能变化只由初、末状态决 定，与中间过程及方式无关。 ２．做功与内能变化的关系 （１）做功改变物体内能的过程是其他形式的能 （如机械能）与内能相互转化的过程。 （２）在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多 少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少。 　 　 ３．功和内能的区别 （１）功是过程量，内能是状态量。 （２）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 （３）物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热 过程中，只有内能变化较大时，对应着做功才较多。 　 　 （１）在绝热过程中，外界对系统做功，Ｗ ＞ ０，此时 系统内能增加，则ΔＵ ＞ ０； （２）系统对外界做功，Ｗ ＜ ０，此时系统内能减小， 则ΔＵ ＜ ０。功与内能的改变的实质：其他形式的能与 内能的相互转化。 典例剖析 １．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木 塞冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（Ｂ ） Ａ．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大 Ｂ．水蒸气的部分内能转化为软木塞的机械能 Ｃ．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 Ｄ．软木塞的机械能守恒 　 　 对点训练? 如图所示，在大口的玻璃瓶内装 一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连 的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时， 瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现 “白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是 （Ｄ ） Ａ．“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口 遇冷形成的小水珠 Ｂ．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气 Ｃ．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾 Ｄ．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温 度降低，                                            使水蒸气液化形成小水滴 !'% ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 功、内能、热量和温度的区别与联系 探究 要点提炼 　 　 １．内能与温度 从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看， 温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标 志。物体的温度升高，其内能一定增加。但向物体传递热 量，物体的内能却不一定增加（可能同时对外做功）。 ２．热量和内能 内能是由系统状态决定的，状态确定，系统的内能 也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传 递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特 征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过 程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。有 过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态而 言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因 此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。 ３．热量与温度 热量是系统内能变化的量度，而温度是系统内大 量分子做无规则运动剧烈程度的标志。 热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差， 传递的是热量而不是温度。 　 　 只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物 体内能的大小无关。热传递过程能量可以由内能大的 物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传 到内能大的物体上。 典例剖析 ２．古代人们发明的点火器如图所示，用牛角做套 筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可 点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中 （Ｂ ） Ａ．气体温度升高，压强不变 Ｂ．气体温度升高，压强变大 Ｃ．气体对外界做正功，气体的内能增加 Ｄ．外界对气体做正功，气体的内能减少 　 　 对点训练? 在以下事例中，通过传热的方式 来改变物体内能的是 （Ｂ ） Ａ．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 Ｂ．冬天暖气为房间供暖 Ｃ．点燃的爆竹在空中爆炸 Ｄ．                                    汽车的车轮与地面相互摩擦发热 2 3 4 5 6 7 以题说法·启智培优 做功和热传递在改变物体内能上的关系 改变内能的两种方式的比较： 比较项目 做功 热传递 内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 　 　 案例　 （多选）器壁透热的汽缸固定在恒温环境中，如图所示。汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子 间相互作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞Ｑ向左运动的过程中，下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．活塞对气体做功，气体的内能增加 Ｂ．活塞对气体做功，气体的平均动能不变 Ｃ．气体的单位体积内分子数增多，压强增大 Ｄ．气体向外放热，内能减少 答案：ＢＣ 解析：解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Ｑ的物理含义，推动活塞Ｑ使活塞对气体做功，本来气体的温 度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度 恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，内能不变，Ａ、Ｄ错误，Ｂ正确；由于气体被压缩，气体 单位体积内的分子数增多，所以单位面积上，汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此气体的压强增大，Ｃ正确。 !'& 水面下Ｈ１处时，Ｂ室内的压强分别为ｐ１ ＝ ρｇＨ ＋ ｐ０，ｐ２ ＝ ρｇＨ１ ＋ ｐ０ 由于鱼静止时，浮力等于重力，则鱼的体积不变，由题可知， 鱼体积的变化与Ｂ室气体体积的变化相等，则鱼在水下静止 时，Ｂ室内气体体积不变，由题知开始时鱼静止在Ｈ处时，Ｂ 室内气体体积为Ｖ，质量为ｍ，由于鱼鳔内气体温度不变，若 Ｈ１≥Ｈ，则在Ｈ１处时，Ｂ室内气体需要增加，设吸入的气体体 积为ΔＶ′，根据玻意耳定律有ｐ１（Ｖ ＋ ΔＶ′）＝ ｐ２Ｖ 则此时Ｂ室内气体质量ｍ１ ＝ ρ气（Ｖ ＋ ΔＶ′）＝ ρｇＨ１ ＋ ｐ０ρｇＨ ＋ ｐ０ ｍ 若Ｈ１ ＜ Ｈ１，则在Ｈ１处时，Ｂ室内气体需要减少，设释放的气 体体积为ΔＶ″，根据玻意耳定律有ｐ１ Ｖ － Δ( )Ｖ″ ＝ ｐ２Ｖ 则此时Ｂ室内气体质量ｍ１ ＝ｍ Ｖ －Δ( )Ｖ″Ｖ ＝ ｍｐ２ ｐ１ ＝ ρｇＨ１ ＋ ｐ０ ρｇＨ ＋ ｐ０ ｍ。 １３．（１）２ｐ０ 　 ２３ ｐ０ 　 （２） ４ｐ０Ｓ ３ｇ 解析：（１）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意耳 定律可知ｐ０·ＳＬ０ ＝ ｐ１·１２ ＳＬ０， 解得旋转后上部分气体压强为ｐ１ ＝ ２ｐ０， 旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大 为１２ ＳＬ０ ＋ ＳＬ０ ＝ ３ ２ ＳＬ０， 则ｐ０·ＳＬ０ ＝ ｐ２·３２ ＳＬ０ 解得旋转后下部分气体压强为ｐ２ ＝ ２３ ｐ０。 （２）对“Ｈ”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力ｍｇ竖直 向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对 活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡 条件可知ｐ１Ｓ ＝ ｍｇ ＋ ｐ２Ｓ 解得活塞的质量为ｍ ＝ ４ｐ０Ｓ３ｇ 。 １４．（１）１０５ Ｐａ　 （２）１ Ｎ 解析：（１）选活塞与金属丝整体为研究对象，根据平衡条件有 ｐ０Ｓ ＝ ｐ１Ｓ ＋（ｍ１ ＋ ｍ２）ｇ， 代入数据解得ｐ１ ＝ １０５ Ｐａ。 （２）当活塞在Ｂ位置时，设汽缸内的压强为ｐ２，根据玻意耳 定律有ｐ１Ｖ０ ＝ ｐ２（Ｖ０ ＋ Ｓｈ）， 代入数据解得ｐ２ ＝ ９． ９ × １０４ Ｐａ， 选活塞与金属丝整体为研究对象，根据平衡条件有ｐ０Ｓ ＝ ｐ２Ｓ ＋（ｍ１ ＋ ｍ２）ｇ ＋ Ｆ， 联立解得Ｆ ＝ １ Ｎ。 １５．（１）４０ｍｇｌ 　 （２）ｐ０ ＋ ３ｍｇ Ｓ 　 ４ ３ Ｔ０ 解析：（１）设初始状态汽缸内气体的压强为ｐ１，对两活塞整 体有 ｐ０·２Ｓ ＋ ｐ１·Ｓ ＋ ３ｍｇ ＝ ｐ０·Ｓ ＋ ｐ１·２Ｓ， 对Ⅱ活塞有ｋ·０． １ｌ ＋ ｐ０·Ｓ ＝ ｐ１·Ｓ ＋ ｍｇ， 解得ｋ ＝ ４０ｍｇｌ 。 （２）设活塞Ⅱ刚到汽缸连接处时内部气体压强为ｐ２，对两活 塞整体有 ｐ０·２Ｓ ＋ ｐ２·Ｓ ＋ ３ｍｇ ＝ ｐ０·Ｓ ＋ ｐ２·２Ｓ， 解得ｐ２ ＝ ｐ１ ＝ ｐ０ ＋ ３ｍｇＳ ， 对活塞Ⅱ有 ｋ·ｘ ＋ ｐ０·Ｓ ＝ ｐ２·Ｓ ＋ ｍｇ，ｘ ＝ ０． １ｌ 气体体积为Ｖ２ ＝ ２（ｌ ＋ ｘ）Ｓ ＝ ２． ２ｌＳ， 初始时气体的体积Ｖ１ ＝ ０． ５５ｌＳ ＋ ０． ５５ｌ·２Ｓ ＝ １． ６５ｌＳ， 由盖—吕萨克定律有Ｖ１Ｖ２ ＝ Ｔ０ Ｔ２ 解得Ｔ２ ＝ ４３ Ｔ０。 第三章　 热力学定律 １．功、热和内能的改变 课前预习反馈 　 　 知识点１：１．（１）能量　 吸热　 放热　 （２）①上升　 ②热效 应　 （３）方式　 ２．（１）自身状态　 绝热　 变化　 （２）ΔＵ ＝Ｗ 判一判 （１）√　 （２）× 　 （３）× 想一想 　 　 做功的过程是能量转化的过程，做功使得系统的内能增加 了，所以温度升高。 知识点２：１．（１）温度　 （２）温度　 热量　 ２．（１）内能 （２）ΔＵ ＝ Ｑ　 （３）内能　 转化　 内能的转移 判一判 （４）× 　 （５）√　 （６）√ 选一选 　 　 Ｂ　 传热的实质是物体间能量的转移，故Ａ错误；传热的条 件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热 量，若两物体温度相同，它们之间不会自发地传热，故Ｂ正确，Ｃ 错误；传热可使物体的内能发生变化，但内能变化也可能是做功 引起的，故Ｄ错误。 课内互动探究 　 　 例１：Ｂ　 水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，温度降 低，故Ａ错误；软木塞冲出的过程是水蒸气的部分内能转化为软 木塞机械能的过程，热机压缩冲程是将机械能转化为内能，故Ｂ 正确，Ｃ错误；此过程中软木塞的动能和势能都增大，因此机械能增 大，故Ｄ错误。 　 　 对点训练１：Ｄ　 形成“白雾”的原因是在瓶塞突然跳起时， 气体膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分被液 化成小水滴，形成“白雾”，故Ｄ选项正确。 　 　 例２：Ｂ　 对封闭气体，猛推推杆压缩的过程中，时间极短， 传热不计，故该过程中外界对气体做正功，使其内能增加，故Ｃ、 Ｄ错误；因气体的内能是所有分子动能与分子势能之和，而气体 的分子间距很大，分子力可以忽略，故分子势能不计，所以分子 的平均动能增加，温度升高，再由理想气体状态方程ｐＶＴ ＝ Ｃ可 知，气体的压强变大，故Ａ错误，Ｂ正确。 　 　 对点训练２：Ｂ　 两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械 能转化为内能，Ａ错误；冬天暖气为房间供暖，是通过传热的方 式来改变物体内能的，Ｂ正确；点燃的爆竹在空中爆炸，是化学 能转化为内能，Ｃ错误；车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为 内能，Ｄ错误。 课堂达标检测 １． Ｄ　 由题意可知甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改 变取决于做功的情况。对甲室内的气体，在拉杆缓慢向左拉 的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其 内能应增大。对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内 的气体对外界做功，内能应减小，故Ｄ正确。 ２． Ａ　 浸了乙醚的脱脂棉较容易燃烧，但在常温或稍高于常温的 情况下也不会自燃，因此，想使其达到燃点而燃烧必须使其温 度升高到足够高，即使其内能有足够的增加。若向外拉活塞， 无论是缓慢拉还是迅速拉，都会因为气体膨胀对外做功而导 致汽缸内气体内能减少（温度降低）；当缓慢向里推活塞时， 尽管外界对缸内气体做功而使气体温度升高，但由于气体同 时要向外散热，此过程气体温度升高不多，也不能达到乙醚燃 点；而当迅速向里推活塞时，外界对气体做功的功率很大，由 于气体来不及向外散热，因此，气温急剧上升，这样就可以使 缸内气体温度达到乙醚燃点而使之燃烧，故Ａ正确，Ｂ、Ｃ、Ｄ 错误。 ３． ＡＣ　 分子间引力和斥力相等时的位置，为平衡位置，其分子 势能最小，故Ａ正确，Ｂ错误；把物体缓慢举高，外力做功，                                                                       其 —２０２— 机械能增加，内能与温度、质量、体积、物态有关，物体的温度、 质量、物态、体积都不变，故内能不变，故Ｃ正确；一定质量的理想 气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故Ｄ错误。 ４． Ｃ　 物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定吸 收热量，故Ａ错误；物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功， 则物体的内能不会增大，故Ｂ错误；物体沿斜面匀速下滑时， 有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，故 Ｃ正确；热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时 传热停止，故Ｄ错误。 ５． Ｄ　 温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减 少，总动能减少，不计分子势能的情况下，可知瓶内空气内能 减小，又因瓶内空气体积减小，可知外界对其做功，气体向外 界放出热量，故Ｄ正确，Ａ、Ｂ、Ｃ错误。 ６． Ｂ　 一定质量的物体，其内能由温度和体积共同决定，物体的 温度改变时，其内能不一定改变，故Ａ错误；物体对外做功的 同时如果从外界吸收热量或者同时有别的物体还对它做功， 那么物体的内能就不一定改变；向物体传递热量的时候，如果 物体同时放热或者物体对外做功，那么物体的内能也不一定 改变，故Ｃ错误，Ｂ正确；不发生热传递的话，也可以是物体对 外界做功或者外界对物体做功，一样可以改变物体的内能，故 Ｄ错误。 ２．热力学第一定律 ３．能量守恒定律 课前预习反馈 　 　 知识点１：１．传热　 等价的　 ２．（１）热量　 所做的功 （２）ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ 判一判 （１）√ 选一选 　 　 Ａ　 做功和传热都可以改变物体的内能，故Ａ正确，Ｂ错误； 外力对物体做２ Ｊ的功，若物体与外界没有热交换，则内能一定 增加２ Ｊ，故Ｃ错误；物体吸收热量时，如果对外做功，内能不一 定增加，故Ｄ错误。 知识点２：（１）产生　 消失　 转化　 转移　 总量　 （２）①转 化　 ②能量守恒 判一判 （２）√　 （３）× 　 （４）× 　 （５）√ 知识点３：１．对外做功　 ２．能量守恒　 ３．失败 选一选 　 　 ＢＣＤ　 利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动 能，但由于摩擦力是不可避免的，动能最终转化为内能使转动停 止，故Ａ错误；可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光 能转化为船的动能或飞机的动能，实现逆水行舟或飞机不带燃 料飞行，故Ｂ、Ｃ正确；利用反冲理论，以核能为能源，使地球获得 足够大的速度，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故Ｄ正确。 想一想 　 　 不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手 表的能量（动能）。 课内互动探究 　 　 例１：（１）０． ６ Ｊ　 （２）０． ２ Ｊ 解析：（１）气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律 ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ，则Ｑ ＝ ΔＵ －Ｗ ＝ ０ －（－ ０． ６ Ｊ）＝ ０． ６ Ｊ。 （２）由热力学第一定律得ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ ＝ ０． ３ Ｊ ＋（－ ０． １ Ｊ）＝ ０． ２ Ｊ，内能增加０． ２ Ｊ。 　 　 对点训练１：ＡＢＣ　 气体在ａｂ过程中做等容变化，由查理定 律知气体温度升高，故内能增加，故Ａ正确；在ｃａ过程中，气体 体积减小，则外界对气体做功，即Ｗ ＞ ０；因压强不变，则温度降 低，内能减小，即ΔＵ ＜ ０，根据ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知Ｑ ＜ ０，则气体放 热，故Ｂ正确，Ｄ错误；在ｂｃ过程中，气体温度不变，内能不变， 体积变大，对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收 热量，故Ｃ正确。 　 　 例２：（１）Ｖ２Ｖ１ Ｔ１ 　 （２）Ｑ１ － ｐ０ ＋ ｍｇ( )Ｓ （Ｖ２ － Ｖ１） 解析：（１）该过程为等压变化，由盖－吕萨克定律可得Ｖ１Ｔ１ ＝ Ｖ２ Ｔ２ ，得Ｔ２ ＝ Ｖ２Ｖ１ Ｔ１。 （２）气体升温过程，外界对气体做功为Ｗ ＝ － ｐＳΔｈ ＝ － ｐΔＶ ＝ － ｐ０ ＋ ｍｇ( )Ｓ （Ｖ２ － Ｖ１） 由题可知该过程中气体吸收的热量为Ｑ１，则由热力学第一定 律得ΔＵ ＝Ｗ ＋Ｑ ＝ － ｐ０ ＋ｍｇ( )Ｓ （Ｖ２ －Ｖ１）＋Ｑ１。 　 　 对点训练２：ＣＤ　 自然界的一切过程都遵守能量守恒定律， Ａ错误；功是能量转化的量度，做同样的功，消耗同样的电能，Ｂ 错误，Ｄ正确；由变频空调的工作特点可知省电的原因是效率 高，Ｃ正确。 课堂达标检测 １． Ｃ　 由于气体对外做功，所以Ｗ ＝ － １００ Ｊ，气体放出热量Ｑ ＝ －４０ Ｊ。根据热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ可知，ΔＵ ＝ － １４０ Ｊ， 故Ｃ正确。 ２． ＢＣＤ　 温度不变，理想气体的内能不变，根据玻意耳定律知， 体积减小，压强增大，根据ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ，内能不变，外界对气体 做功，气体放出热量，故Ａ错误，Ｂ、Ｃ、Ｄ正确。 ３． ＢＣ　 Ａ→Ｂ过程是绝热过程，Ｑ ＝ ０，体积变大，气体对外做功， Ｗ ＜ ０，根据热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｑ ＋ Ｗ，得ΔＵ ＜ ０，内能减 小，故温度降低，故Ａ错误；由图示图像可知，Ｂ→Ｃ过程中，气 体体积Ｖ不变而压强ｐ变大，由查理定律可知，气体温度Ｔ升 高，故内能增加，但体积Ｖ不变，外界对气体不做功，所以气体 吸收热量，故Ｂ正确；由题可知，Ｃ→Ａ过程是等温变化，气体 体积Ｖ减小，外界对气体做功，Ｗ ＞ ０，气体温度不变，气体内 能不变，ΔＵ ＝ ０，根据热力学第一定律得Ｑ ＜ ０，气体放热，故Ｃ 正确；全部过程分三个过程，Ａ到Ｂ气体对外做功Ｗ１ ＜ ０，Ｂ到 Ｃ不做功，Ｃ到Ａ外界对气体做功Ｗ２ ＞ ０，根据ｐ － Ｖ图像中， 图线与坐标轴围成的图形的面积等于所做的功，得Ａ到Ｂ气 体对外做的功小于Ｃ到Ａ外界对气体做的功，如图中阴影面 积所示，故全部过程气体做功不为０，故Ｄ错误。 ４．（１）１． ３ × １０５ Ｐａ　 （２）１ ０００ Ｊ 解析：（１）设封闭气体刚开始的温度为Ｔ１，压强为ｐ０，当活塞 恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为Ｔ２。封闭气体发生 等压变化，根据盖－吕萨克定律可得ｌＳＴ１ ＝ ＬＳ Ｔ２ ，解得Ｔ２ ＝ ５００ Ｋ ＝ ２２７ ℃，由于２２７ ℃ ＜ ３７７ ℃，所以气体发生等压变化之后 再发生等容变化。 设当温度达到３７７ ℃时，封闭气体的压强为ｐ，根据查理定律 可得ｐ０Ｔ２ ＝ ｐ Ｔ３ ，代入数据解得ｐ ＝ １． ３ × １０５ Ｐａ。 （２）根据热力学第一定律可得ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ，外界对气体做的功 Ｗ ＝ ｐ０Ｓ（ｌ － Ｌ）＝ － ２００ Ｊ，封闭气体共吸收的热量为Ｑ ＝ Ｉ２Ｒｔ′ ＝ １ ２００ Ｊ，则气体增加的内能ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ ＝ １ ０００ Ｊ。 ５．（１）ｐ０ ＋ＭｇＳ 　 （２）０． ８Ｌ ＋ Ｌ０ － Ｍｇ ｋ 　 （３）Ｕ ＋ ０． ２ｐ０ＬＳ ＋ ０． ２ＭｇＬ 解析：（１）设弹簧的弹力为Ｆ，以上方汽缸、Ａ气体、活塞ａ为 整体，根据受力平衡可得 Ｆ ＝Ｍｇ 设气体Ａ的压强为ｐＡ，以活塞ａ为对象，根据受力平衡可得 ｐＡＳ ＝ ｐ０Ｓ ＋ Ｆ 解得初始时Ａ                                                                       气体的压强为 —２０３—