《2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 1 能量守恒定律的發(fā)現 2 熱力學第一定律學案 教科版選修3-3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 1 能量守恒定律的發(fā)現 2 熱力學第一定律學案 教科版選修3-3.doc（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1　能量守恒定律的發(fā)現 2　熱力學第一定律 [學習目標]　1.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵循的基本規(guī)律.2.知道第一類永動機是不可能實現的.3.知道做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式，理解這兩種方式對改變系統(tǒng)內能是等效的.4.理解熱力學第一定律，能運用它解釋自然界的能量轉化、轉移問題． 一、能量守恒定律的發(fā)現 1．常見的能量形式 自然界中能量形式很多，常見的能量形式有：機械能、內能、核能及太陽能等．各種形式的能在一定條件下，可以相互轉化，且轉化過程中遵循一定規(guī)律． 2．能量守恒定律的內容 能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變． 3．第一類永動機 (1)定義：不需要任何動力和燃料，卻能不斷地對外做功的機器． (2)不可能制成的原因：違背了能量守恒定律． 二、改變物體內能的兩種方式 1．改變物體內能的兩種方式：做功和熱傳遞． 2．做功——其他形式的能與內能之間的轉化． 外界對物體做功，物體的內能增加． 物體對外界做功，物體的內能減少． 3．熱傳遞——不同物體之間或同一物體不同部分之間內能的轉移． 物體吸收熱量，內能增加． 物體放出熱量，內能減少． 4．做功和熱傳遞對物體內能的改變是等效的，但本質不同． 三、熱力學第一定律 1．熱力學第一定律：功、熱量跟內能改變之間的定量關系． 2．熱力學第一定律的表達式：ΔU＝Q＋W. [即學即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了．() (2)能量既可以轉移又可以轉化，故能的總量是可以變化的．() (3)熱量一定從內能多的物體傳遞給內能少的物體．() (4)做功和熱傳遞都可改變物體的內能，從效果上是等效的．(√) (5)系統(tǒng)從外界吸收熱量5J，內能可能增加5J．(√) (6)系統(tǒng)內能減少，一定是系統(tǒng)對外界做了功．() 2．各種方法使物體的內能發(fā)生改變：a.電爐通電后發(fā)熱；b.一杯開水放在桌面上冷卻；c.陽光照射下冰塊融化；d.鋸木頭時，鋸片發(fā)燙；e.人坐在火爐旁取暖；f.用打氣筒給自行車打氣后，打氣筒變熱．其中屬于做功使物體內能改變的是________；屬于熱傳遞使物體內能改變的是________． 答案　adf　bce 一、能量守恒定律的發(fā)現 [導學探究] 1．圖1為有一種所謂“全自動”的機械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去．這是不是一種永動機？如果不是，維持表針走動的能量是從哪兒來的？ 圖1 答案　這不是永動機．手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動．若將此手表長時間放置不動，它就會停下來． 2．觀察課本中的“幾種重要的能量形式及相互之間的轉化”圖，試著說明汽車把汽油的化學能轉化為機械能的過程．在這些能量轉化過程中，遵守的規(guī)律是什么？ 答案　汽車通過燃燒汽油，把化學能轉化為內能，再通過發(fā)動機做功把內能轉化為機械能．能量守恒定律． [知識深化] 1．能量的存在形式及相互轉化 (1)各種運動形式都有對應的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內能，還有諸如電磁輻射能、化學能、核能等． (2)各種形式的能可以相互轉化 ①機械能中的動能和勢能可以相互轉化(如：自由落體運動)． ②機械能可以與內能相互轉化(如：摩擦生熱，消耗了機械能，通過做功的形式轉化為內能；熱機中的氣體推動活塞做功，把氣體內能轉化為機械能)． ③其他形式的能也可以轉化為內能(如：電流通過導體時，把電能轉化為內能；熾熱的燈絲發(fā)光，又把內能轉化為光能；燃料燃燒時，把化學能轉化成內能)． 2．對能量守恒定律的理解 (1)某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等． (2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等． 3．能量守恒定律的意義：能量守恒定律的發(fā)現，使人們進一步認識到，任何一部機器，只要對外做功，都要消耗能量，都只能使能量從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而不能無中生有地創(chuàng)造能量． 4．第一類永動機不可能制成：任何機器運轉時不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動機是不可能制造出來的． 例1　(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)(　　) A．機械能守恒 B．總能量守恒 C．機械能和內能增加 D．機械能減少，內能增加 答案　BD 解析　物體沿斜面上滑過程中，有摩擦力對物體做負功，所以物體的機械能減少．由能量守恒定律知，內能應增加，能量總量不變． 利用能量守恒定律解決問題時，首先應明確題目中涉及哪幾種形式的能量，其次分析哪種能量增加了，哪種能量減少了，確定研究的系統(tǒng)后，用能量守恒觀點求解. 二、改變物體內能的兩種方式 [導學探究] 1．(1)如圖2，小孩沿滑梯下滑時屁股通常會感到發(fā)熱，這是為什么？ 圖2 (2)用鐵錘反復敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會升高，這說明了什么問題？ 答案　(1)小孩沿滑梯下滑時克服摩擦力做功，內能增加． (2)說明做功和熱傳遞都能改變物體的內能． 2．在焦耳的許多實驗中，有兩個最具有代表性：一個實驗是讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升；另一個實驗是通過電流的熱效應給水加熱．焦耳的這兩個實驗說明了什么問題？ 答案　做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的． [知識深化] 1．功和內能 (1)做功與內能變化的關系 ①做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程． ②在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉化為內能，物體的內能就增加多少． (2)功與內能的區(qū)別 ①功是過程量，內能是狀態(tài)量． ②在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化． ③物體的內能大，并不意味著做功多．在絕熱過程中，只有內能變化越大時，相應地做功才越多． 2．熱和內能 (1)在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內能就減少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q. (2)傳熱改變物體內能的過程是不同物體之間(或同一物體不同部分之間)內能轉移的過程． 3．熱量、功是過程量，內能是狀態(tài)量 內能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內能也隨之確定．要使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞或做功兩種方式來完成．熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，和功一樣，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內能變化的．有過程，才有變化，離開過程則毫無意義．就某一狀態(tài)而言，只有“內能”，不能談到“熱量”或“功”． 例2　(多選)關于物體內能的變化情況，下列說法中正確的是(　　) A．吸熱的物體，其內能一定增加 B．體積膨脹的物體，其內能一定減少 C．放熱的物體，其內能也可能增加 D．絕熱壓縮的氣體，其內能一定增加 答案　CD 解析　做功和熱傳遞都能改變物體的內能，不能依據一種方式的變化就判斷內能的變化． 例3　關于溫度、熱量、功和內能，以下說法正確的是(　　) A．同一物體溫度高時，含有的熱量多 B．物體的內能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高 C．外界對系統(tǒng)做功W，內能必定增加 D．發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差 答案　D 解析　熱量是物體間進行熱傳遞時內能的轉移，不能說物體含有多少熱量，故A、B錯；由于做功和熱傳遞都可引起物體內能的變化，只根據做功無法準確判斷物體內能的變化，故C錯；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對． 溫度、內能和熱量的區(qū)別與聯系 1．內能與熱量 內能是狀態(tài)量，可以說系統(tǒng)具有多少內能而不能說傳遞多少內能；熱量是過程量，不能說系統(tǒng)具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量． 2．熱量與溫度 熱量是系統(tǒng)的內能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內部大量分子做無規(guī)則運動的激烈程度的標志．雖然熱傳遞的前提是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是熱量，不是溫度． 3．熱量與功 熱量和功，都是系統(tǒng)內能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質的區(qū)別． 三、熱力學第一定律 [導學探究]　(1)如圖3所示，快速推動活塞對汽缸內氣體做功10J，氣體內能改變了多少？若保持氣體體積不變，外界對汽缸傳遞10J的熱量，氣體內能改變了多少？ 圖3 (2)一根金屬絲經過某一物理過程，溫度升高了，除非事先知道，否則根本無法判定是通過做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內能增加．因為單純地對系統(tǒng)做功和單純地對系統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內能．既然它們在改變系統(tǒng)內能方面是等價的，那么當外界對系統(tǒng)做功為W，又對系統(tǒng)傳熱為Q時，系統(tǒng)內能的增量ΔU應該是多少？ 答案　(1)都增加了10J. (2)系統(tǒng)內能的增量ΔU＝Q＋W. [知識深化] 1．對公式ΔU＝Q＋W符號的規(guī)定 符號 W Q ΔU ＋ 體積減小，外界對熱力學系統(tǒng)做功 熱力學系統(tǒng)吸收熱量 內能增加 － 體積增大，熱力學系統(tǒng)對外界做功 熱力學系統(tǒng)放出熱量 內能減少 2.幾種特殊情況 (1)絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝W，物體內能的增加量等于外界對物體做的功． (2)等容過程：過程中不做功，即W＝0，則ΔU＝Q，物體內能的增加量等于物體從外界吸收的熱量． (3)等溫過程：過程的始末狀態(tài)物體的內能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對物體做的功等于物體放出的熱量(或物體吸收的熱量等于物體對外界做的功)． 3．判斷是否做功的方法 一般情況下看物體的體積是否變化． ①若物體體積增大，表明物體對外界做功，W<0. ②若物體體積減小，表明外界對物體做功，W>0. 特別提醒　熱力學第一定律是將單純的絕熱過程和單純的傳熱過程中內能改變的定量表達推廣到一般情況，既有做功又有傳熱的過程，其中ΔU表示內能改變的數量，W表示做功的數量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量． 例4　一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8104J的功，氣體的內能減少了1.2105J，則下列各式中正確的是(　　) A．W＝8104J，ΔU＝1.2105J，Q＝4104J B．W＝8104J，ΔU＝－1.2105J，Q＝－2105J C．W＝－8104J，ΔU＝1.2105J，Q＝2104J D．W＝－8104J，ΔU＝－1.2105J，Q＝－4104J 答案　B 解析　因為外界對氣體做功，W取正值，即W＝8104J；內能減少，ΔU取負值，即ΔU＝－1.2105J；根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2105J－8104J＝－2105J，B選項正確． 應用熱力學第一定律解題的一般步驟 1．根據符號法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正負； 2．根據方程ΔU＝W＋Q求出未知量； 3．再根據未知量結果的正負來確定吸熱、放熱情況或做功情況． 針對訓練　空氣壓縮機在一次壓縮中，活塞對空氣做了2105J的功，同時空氣的內能增加了1.5105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？ 答案　5104J 解析　選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據熱力學第一定律有ΔU＝W＋Q. 由題意可知W＝2105J，ΔU＝1.5105J，代入上式得 Q＝ΔU－W＝1.5105J－2105J＝－5104J. 負號表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5104J. 四、氣體實驗定律和熱力學第一定律的綜合應用 [導學探究]　如圖4所示，一定質量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，請在圖像基礎上思考以下問題： 圖4 (1)在變化過程中是氣體對外做功，還是外界對氣體做功？ (2)在變化過程中氣體吸熱，還是向外放熱？氣體內能增加了，還是減少了？ 答案　(1)由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，氣體體積變大，因此氣體對外界做功，即W<0. (2)由p－V圖像知從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，溫度升高，故ΔU>0. 由ΔU＝W＋Q得Q>0，即氣體吸熱，內能增加． [知識深化] 對于理想氣體，常把熱力學第一定律與氣體實驗定律結合起來分析其狀態(tài)變化規(guī)律，常見的分析思路如下： (1)利用體積的變化分析做功問題．氣體體積增大，氣體 對外做功；氣體體積減小，外界對氣體做功． (2)利用溫度的變化分析理想氣體內能的變化．一定質量的理想氣體的內能僅與溫度有關，溫度升高，內能增加；溫度降低，內能減?。? (3)利用熱力學第一定律判斷是吸熱還是放熱． 由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＝ΔU－W，若已知氣體的做功情況和內能的變化情況，即可判斷氣體狀態(tài)變化是吸熱過程還是放熱過程． 例5　(多選)如圖5所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)a經過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經等壓過程ca回到初態(tài)a.下列說法正確的是(　　) 圖5 A．在過程ab中氣體的內能增加 B．在過程ca中外界對氣體做功 C．在過程ab中氣體對外界做功 D．在過程bc中氣體從外界吸收熱量 E．在過程ca中氣體從外界吸收熱量 答案　ABD 解析　在過程ab中，體積不變，氣體對外界不做功，壓強增大，溫度升高，內能增加，故選項A正確，C錯誤；在過程ca中，氣體的體積縮小，外界對氣體做功，壓強不變，溫度降低，內能變小，氣體向外界放出熱量，故選項B正確，E錯誤；在過程bc中，溫度不變，內能不變，體積增大，氣體對外界做功，由熱力學第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故選項D正確． 1．(能量守恒定律的理解和應用)(多選)細繩一端固定在天花板上，另一端拴一質量為m的小球，如圖6所示．使小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動．下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．小球機械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球擺動過程中，只有動能和重力勢能在相互轉化 D．總能量守恒，但小球的機械能減少 答案　AD 解析　小球在豎直平面內擺動，經過一段時間后，小球停止擺動，說明機械能通過克服阻力做功不斷地轉化為內能，即機械能不守恒，故A正確；小球的機械能轉化為內能，能量的種類變了，但能量不會消失，故B錯誤；小球長時間擺動過程中，重力勢能和動能相互轉化的同時，機械能不斷地轉化為內能，故擺動的幅度越來越小，但總能量守恒，故C錯誤，D正確． 2．(改變物體內能的兩種方式)關于溫度、內能和熱量，下列說法中正確的是(　　) A．物體的溫度升高時，一定吸收熱量 B．物體沿斜面下滑時，內能將增大 C．物體沿斜面勻速下滑時，內能可能增大 D．內能總是從高溫物體傳遞給低溫物體，當內能相等時熱傳遞停止 答案　C 解析　改變物體內能的兩種方法：做功和熱傳遞．溫度升高，內能增加，但不一定是吸收熱量，A錯誤；物體沿斜面下滑時，可能不受摩擦力，內能可能不變，B錯誤；物體沿斜面勻速下滑時，物體克服摩擦力做功，摩擦生熱，內能可能增大，C正確；熱傳遞的條件是物體間存在溫度差，熱量從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，溫度相同后熱傳遞停止，D錯誤． 3．(熱力學第一定律的理解和應用)一定質量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104J，氣體對外界做功1.0104J，則該理想氣體的(　　) A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小 C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小 答案　D 解析　由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q得：ΔU＝－1.0104J＋2.5104J＝1.5104J，因此氣體的內能增大，故溫度升高，又因氣體對外做功，體積增大，故密度減?。? 4．(氣體實驗定律和熱力學第一定律的綜合應用)(多選)一定質量的理想氣體從狀態(tài)A經過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V－T圖像如圖7所示．下列說法正確的有(　　) 圖7 A．A→B的過程中，氣體對外界做功 B．A→B的過程中，氣體放出熱量 C．B→C的過程中，氣體壓強不變 D．A→B→C的過程中，氣體內能增加 答案　BC 解析　由V－T圖像知，從A到B的過程中，氣體被等溫壓縮，外界對氣體做正功，氣體的內能不變．由熱力學第一定律知，氣體放出熱量，A項錯誤，B項正確；從B到C的過程中氣體做等壓變化，溫度降低，氣體內能減少，故C正確，D錯誤． 一、選擇題 考點一　能量守恒定律的理解和應用 1．一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出．對于這一過程，下列說法中正確的是(　　) A．子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能 B．子彈減少的動能等于木塊增加的動能 C．子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內能之和 D．子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內能之和 答案　D 2．“第一類永動機”不可能制成，是因為(　　) A．不符合機械能守恒定律 B．違背了能量守恒定律 C．做功產生的熱不符合熱功當量 D．找不到合適的材料和合理的設計方案 答案　B 3.如圖1所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動．下列說法正確的是(　　) 圖1 A．轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量 B．轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身 C．轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高 D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 答案　D 解析　輕推轉輪后，葉片開始轉動，由能量守恒定律可知，葉片在熱水中吸收的熱量一部分釋放到空氣中，另一部分使葉片在熱水中伸展做功，所以葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，D正確． 考點二　熱力學第一定律的理解和應用 4．(多選)二氧化碳是導致“溫室效應”的主要原因之一，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術．在某次實驗中，將一定質量的二氧化碳氣體封閉在一個可自由壓縮的導熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計溫度的變化，二氧化碳氣體可視為理想氣體，則此過程中(　　) A．封閉氣體對外界做正功 B．封閉氣體向外界傳遞熱量 C．封閉氣體分子的平均動能不變 D．封閉氣體從外界吸收熱量 答案　BC 解析　因為不計氣體的溫度變化，氣體分子的平均動能不變，即ΔU＝0，選項C正確；因為氣體體積減半，故外界對氣體做功，即W>0，選項A錯誤；根據熱力學第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，選項B正確，D錯誤． 5．如圖2所示是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮一定質量的理想氣體，對缸內氣體做功800J，同時氣體向外界放熱200J，缸內氣體的(　　) 圖2 A．溫度升高，內能增加600J B．溫度升高，內能減少200J C．溫度降低，內能增加600J D．溫度降低，內能減少200J 答案　A 解析　對一定質量的氣體，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J．內能增加，氣體分子的平均動能增加，溫度升高，選項A正確． 6．(多選)下列過程可能發(fā)生的是(　　) A．物體吸收熱量，對外做功，同時內能增加 B．物體吸收熱量，對外做功，同時內能減少 C．外界對物體做功，同時物體吸熱，內能減少 D．外界對物體做功，同時物體放熱，內能增加 答案　ABD 解析　當物體吸收的熱量多于物體對外做的功時，物體的內能就增加，A正確；當物體吸收的熱量少于物體對外做的功時，物體的內能就減少，B正確；外界對物體做功，同時物體吸熱，則物體的內能必增加，C錯誤；當物體放出的熱量少于外界對物體做的功時，物體的內能增加，D正確． 7．一定質量的氣體在保持壓強恒等于1.0105Pa的狀況下，體積從20L膨脹到30L，這一過程中氣體從外界吸熱4103J，則氣體內能的變化為(　　) A．增加了5103J　　　　　 B．減少了5103J C．增加了3103J D．減少了3103J 答案　C 解析　氣體等壓膨脹過程對外做功W＝pΔV＝1.0105Pa(30－20)10－3m3＝1.0103J．這一過程氣體從外界吸熱Q＝4103J．由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，由于氣體對外做功，W應取負值，則可得ΔU＝－1.0103J＋4103J＝3103J，即氣體內能增加了3103J．故選項C正確． 8．圖3為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質量的氣體，M可沿N的內壁上下滑動，設筒內氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中(　　) 圖3 A．外界對氣體做功，氣體內能增大 B．外界對氣體做功，氣體內能減小 C．氣體對外界做功，氣體內能增大 D．氣體對外界做功，氣體內能減小 答案　A 解析　在M向下滑動的過程中，氣體體積縮小，外界對氣體做功，再根據熱力學第一定律知，氣體不與外界發(fā)生熱交換，氣體內能增大，故正確答案為A. 考點三　氣體實驗定律與熱力學第一定律的綜合應用 9．(多選)如圖4所示為簡易測溫裝置，玻璃管中一小段水銀封閉了燒瓶內一定質量的氣體，當溫度升高時(　　) 圖4 A．瓶內氣體的密度增大 B．瓶內氣體分子的平均動能增加 C．外界對瓶內氣體做正功 D．熱傳遞使瓶內氣體的內能增加 答案　BD 解析　由題圖可知，當溫度升高時容器內氣體的變化為等壓膨脹，故瓶內氣體的密度減小，氣體分子的平均動能增加，瓶內氣體對外做正功，選項B正確，A、C錯誤；由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，瓶內氣體內能增加是由于氣體從外界吸收了熱量，故選項D正確． 10．如圖5所示，A、B兩點表示一定質量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)，當氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(　　) 圖5 A．氣體內能一定增加 B．氣體壓強變大 C．氣體對外界做功 D．氣體對外界放熱 答案　C 解析　由題圖可知，理想氣體的變化為等溫膨脹，故氣體壓強減小，內能不變，氣體對外做功；由熱力學第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量．綜上可知，C對，A、B、D錯． 二、非選擇題 11．(氣體實驗定律與熱力學第一定律的綜合應用)如圖6所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A先后經過等壓、等容和等溫過程完成一個循環(huán)，A、B、C狀態(tài)參量如圖所示，氣體在狀態(tài)A的溫度為27℃，求： 圖6 (1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB； (2)氣體從A→B→C狀態(tài)變化過程中與外界交換的總熱量Q. 答案　(1)600K　(2)2p0V0 解析　(1)A到B過程是等壓變化，由蓋—呂薩克定律得＝ 代入數據得TB＝600K (2)根據熱力學第一定律有ΔU＝Q＋W 其中ΔU＝0，W＝－2p0V0 解得Q＝2p0V0(吸熱)． 12．(氣體實驗定律與熱力學第一定律的綜合應用)如圖7所示，導熱材料制成的截面積相等、長度均為45cm的汽缸A、B通過帶有閥門的管道連接．初始時閥門關閉，厚度不計的光滑活塞C位于B內左側，在A內充滿壓強pA＝2.8105Pa的理想氣體，B內充滿壓強pB＝1.4105Pa的理想氣體，忽略連接汽缸的管道體積，室溫不變，現打開閥門，求： 圖7 (1)平衡后活塞向右移動的距離和B中氣體的壓強； (2)自打開閥門到平衡，B內氣體是吸熱還是放熱(簡要說明理由)． 答案　(1)15cm　2.1105Pa　(2)放熱，理由見解析 解析　(1)設平衡后活塞向右移動的距離為x，活塞向右移動達到穩(wěn)定后，對A氣體，有pALS＝p(L＋x)S 對B氣體，有pBLS＝p(L－x)S 得x＝15cm p＝2.1105Pa (2)活塞C向右移動，對B中氣體做功，而氣體做等溫變化，內能不變，由熱力學第一定律可知B內氣體放熱． 13．(氣體實驗定律與熱力學第一定律的綜合應用)(1)對于一定質量的理想氣體，下列說法正確的是________． A．若氣體的內能不變，其狀態(tài)也一定不變 B．若氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強也一定不斷增大 C．氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經歷的過程有關 D．當氣體溫度升高時，內能一定增大 (2)如圖8所示的汽缸中封閉著一定質量的理想氣體，活塞和汽缸導熱性能良好，活塞與汽缸間無摩擦，汽缸開口始終向上．在室溫為27℃時，活塞距汽缸底部距離h1＝10cm，之后將汽缸放置在冰水混合物中，此時外界大氣壓強為1atm，則： 圖8 ①在冰水混合物中，活塞距汽缸底部的距離h2為多少？ ②此過程中氣體的內能如何變化，氣體是吸收熱量還是放出熱量？ 答案　(1)CD　(2)①9.1?、跍p小　放熱 解析　(1)當氣體的內能不變時，氣體可能在發(fā)生等溫變化，故狀態(tài)可能變化，選項A錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程 ＝C可知，當氣體的溫度不斷升高時，壓強可能升高，也可能降低，還可能保持不變，選項B錯誤；氣體溫度每升高1K，內能的增量相同，但氣體做功情況不同時氣體所吸收的熱量也不同，選項C正確；當氣體溫度升高時，氣體的內能一定增大，選項D正確． (2)①由題意可知，汽缸內氣體的變化為等壓變化，由蓋呂薩克定律可得＝，解得h2＝9.1cm. ②放入冰水混合物后缸內氣體溫度降低，故內能減??；由于溫度降低，氣體體積減小，故外界對氣體做正功；由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，汽缸內氣體內能減小是由于氣體向外放出熱量引起的．