《高中物理 第3章 第2、3節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律學(xué)案 粵教版選修33》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第3章 第2、3節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律學(xué)案 粵教版選修33(5頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 第三章熱力學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié)熱力學(xué)第一定律第三節(jié)能量守恒定律1理解熱力學(xué)第一定律,并掌握其表達(dá)式2能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題3理解能量守恒定律,知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律4知道第一類永動機(jī)是不可能制成的1熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為UQW,它不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能方式的等效性,也給出了功、熱量跟內(nèi)能改變量的定量關(guān)系2應(yīng)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),要遵循各物理量的符號規(guī)定,Q0,表示物體吸收熱量,W0表示外界對物體做功,U0,表示內(nèi)能增加,當(dāng)它們?yōu)樨?fù)值時(shí),都分別表示各自的相反過程3在解決理想氣體的等壓膨脹過程問題時(shí),熱力學(xué)第一定律中各物理量符號為:
2、W0,Q0,等壓壓縮時(shí)符號相反,在等容過程中,W0,UQ,在等溫過程中,U0,WQ4不同形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化,例如,電流通過導(dǎo)體時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,燃料燃燒時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,熾熱的燈絲發(fā)光,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能5各種形式的能相互轉(zhuǎn)化過程中守恒,能量守恒定律的內(nèi)容為:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體;在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變6能量守恒定律是自然界中的一條普遍規(guī)律,恩格斯把這一定律稱為“偉大的運(yùn)動基本定律”,并把這一定律和細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文的生物進(jìn)化論稱為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)7第一類永動機(jī)是指不需要任何動力或燃料卻能不斷對
3、外做功的機(jī)器,它不可能造成的原因是違背了能量守恒定律8能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)理論的發(fā)展上使經(jīng)典物理學(xué)從經(jīng)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展成完整的理論科學(xué),在哲學(xué)上為辯證唯物主義自然觀提供了自然科學(xué)基礎(chǔ),揭示了自然界中各種不同的運(yùn)動形式是相互聯(lián)系的,且在轉(zhuǎn)化過程數(shù)量上保持守恒所以,能量守恒定律論證了物質(zhì)運(yùn)動的不滅性和統(tǒng)一性1如圖是密閉的氣缸,外力推動活塞壓縮氣體,對缸內(nèi)氣體做功800 J,同時(shí)氣體向外界放熱200 J,缸內(nèi)氣體的(A)A溫度升高,內(nèi)能增加600 JB溫度升高,內(nèi)能減少200 JC溫度降低,內(nèi)能增加600 JD溫度降低,內(nèi)能減少200 J解析:由熱力學(xué)第一定律,UQW200 J800 J600 J,
4、內(nèi)能增加600 J,則溫度一定升高,A正確2關(guān)于內(nèi)能的變化,以下說法正確的是(C)A物體吸收熱量,內(nèi)能一定增大B物體對外做功,內(nèi)能一定減少C物體吸收熱量,同時(shí)對外做功,內(nèi)能可能不變D物體放出熱量,同時(shí)對外做功,內(nèi)能可能不變解析:根據(jù)熱力學(xué)第一定律,UWQ,物體內(nèi)能的變化與做功及熱傳遞兩個(gè)因素均有關(guān),物體吸收熱量,內(nèi)能也不一定增大,因?yàn)槲矬w可能同時(shí)對外做功,故內(nèi)能有可能不變或減少,A錯(cuò),物體對外做功,還有可能吸收熱量、內(nèi)能可能不變或增大,B錯(cuò)、C正確;放出熱量,同時(shí)對外做功,內(nèi)能一定減少,D錯(cuò)誤3密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁,此過程中瓶內(nèi)空氣(不計(jì)分子勢能)(D)A內(nèi)能增大,放出熱量B內(nèi)能減
5、小,吸收熱量C內(nèi)能增大,對外界做功D內(nèi)能減小,外界對其做功解析:不計(jì)分子勢能時(shí)瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能只與其溫度有關(guān),溫度降低時(shí)其內(nèi)能減小塑料瓶變扁時(shí)瓶內(nèi)空氣體積減小,外界對其做功再由熱力學(xué)第一定律知此過程中瓶內(nèi)空氣要放出熱量,故只有D正確4汽車關(guān)閉發(fā)動機(jī)后,沿斜面勻速下滑的過程中(C)A汽車的機(jī)械能守恒B汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,汽車的總能量減少D汽車的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽車的總能量守恒解析:汽車能勻速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能散發(fā)出去,汽車的總能量減少5景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示,用牛角做套筒,木制推桿前端粘著艾絨,猛推推桿,艾
6、絨即可點(diǎn)燃,對筒內(nèi)封閉的氣體,在此壓縮過程中(B)A氣體溫度升高,壓強(qiáng)不變B氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大C氣體對外界做正功,氣體內(nèi)能增加D外界對氣體做正功,氣體內(nèi)能減少解析:筒內(nèi)封閉氣體被壓縮過程中,外界對氣體做正功由熱力學(xué)第一定律UWQ知,氣體內(nèi)能增加,溫度升高由理想氣體狀態(tài)方程C知,氣體壓強(qiáng)增大選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確6(多選)一物體獲得一定初速度后,沿著一粗糙斜面上滑,在上滑過程中,物體和斜面組成的系統(tǒng)(BD)A機(jī)械能守恒B總能量守恒C機(jī)械能和內(nèi)能增加D機(jī)械能減少,內(nèi)能增加解析:物體沿斜面上滑的過程中,有摩擦力對物體做負(fù)功,所以物體的機(jī)械能減少,由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,內(nèi)能應(yīng)增加,能的總
7、量不變7如圖所示,某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中設(shè)水溫均勻且恒定,筒內(nèi)空氣無泄漏,不計(jì)氣體分子間的相互作用,則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中,筒內(nèi)空氣體積減小,空氣一定(C)A從外界吸熱 B內(nèi)能增大C向外界放熱 D內(nèi)能減小解析:本題考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)第一定律,由于不計(jì)氣體分子之間的相互作用,且整個(gè)過程緩慢進(jìn)行,所以可看成溫度不變,即氣體內(nèi)能不變,選項(xiàng)B、D均錯(cuò)熱力學(xué)第一定律UWQ,因?yàn)樵谶@個(gè)過程中氣體體積減小,外界對氣體做了功,式中W取正號,U0,所以Q為負(fù),即氣體向外放熱,故選項(xiàng)A錯(cuò)、C對8(多選)如圖所示,用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分,先把活塞鎖住,將質(zhì)量和溫度都相同的
8、理想氣體氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分,然后提起銷子,使活塞可以無摩擦地滑動,當(dāng)活塞平衡時(shí)(CD)A氫氣的溫度不變 B氫氣的壓強(qiáng)增加C氫氣的體積增大 D氧氣的溫度升高解析:理想氣體氫氣和氧氣的質(zhì)量雖然相同,但由于氫氣的摩爾質(zhì)量小,故氫氣物質(zhì)的量多,又體積和溫度相同,由壓強(qiáng)的微觀解釋可知?dú)錃猱a(chǎn)生的壓強(qiáng)大,當(dāng)拔掉銷子后,會推動活塞向氧氣一方移動,這時(shí)氫氣對外做功,又無熱傳遞,由UWQ可知,氫氣內(nèi)能減少,溫度降低,對氧氣而言,體積減小,外界對它做功,由熱力學(xué)第一定律UWQ,無熱傳遞的情況下,氧氣內(nèi)能增加,溫度升高9如圖所示,a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài),圖中ad平行于
9、橫坐標(biāo)軸,dc平行于縱坐標(biāo)軸,ab的延長線過原點(diǎn),以下說法不正確的是(A)A從狀態(tài)d到c,氣體不吸熱也不放熱B從狀態(tài)c到b,氣體放熱C從狀態(tài)a到d,氣體對外做功D從狀態(tài)b到a,氣體吸熱解析:從狀態(tài)d到c,溫度不變,理想氣體內(nèi)能不變,但是由于壓強(qiáng)減小,所以體積增大,對外做功,要保持內(nèi)能不變,一定要吸收熱量,故選項(xiàng)A錯(cuò);氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過程,同時(shí)體積減小,外界對氣體做功,而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫),就一定要伴隨放熱的過程,故選項(xiàng)B正確;氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過程,同時(shí)體積增大,所以氣體要對外做功,選項(xiàng)C正確;氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是個(gè)等容變化過程,隨壓強(qiáng)的增大,
10、氣體的溫度升高,內(nèi)能增大,而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化,就沒有做功,氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果,故選項(xiàng)D正確10如圖所示的兩端開口的“U”形管中,盛有同種液體,并用閥門K將液體隔成左、右兩部分,左邊液面比右邊液面高現(xiàn)打開閥門K,從打開閥門的兩邊液面第一次平齊的過程中,液體向外放熱為Q,內(nèi)能變化量為U,動能變化量為Ek;大氣對液體做功為W1,重力做功為W2,液體克服阻力做功為W3,由功能關(guān)系可得W10W2W3EkW2W3QUW3QU其中,正確的是(B)A BC D解析:由動能定理可知W2W3W1Ek,其中W1pV左pV右0,可知、正確由熱力學(xué)第一定律UWQ得UW3Q,可知正確、錯(cuò)誤綜合以上分析可知B正確