C．QA>QBD．无法确定QA、QB的大小
2．水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6000m3，而且一年四季流量稳定，瀑布落差50m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率．（g取10m/s2）
知识点二 改变内能的两种方式
3．采用绝热（即不与外界交换热量）的方式使一定量的气体由初态A变化至末态B.对于不同的绝热方式，下列说法正确的是（ ）
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有能量的传递
D．以上三种说法都不对
4．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（ ）
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量
C．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
D．达到热平衡时，两者的温度相等
知识点三 热力学第一定律
5．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（ ）
A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104J
B．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105J
C．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104J
D．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J
6．下列关于物体内能的说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，内能一定增加
B．物体放出热量，内能一定减少
C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变
D．物体对外做功，内能可能增加
【方法技巧练】
热力学第一定律的应用技巧
7．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体从外界吸热4×103J，则气体内能的变化为（ ）
A．增加了5×103JB．减少了5×103J
C．增加了3×103JD．减少了3×103J
8．如
图2
图2所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时（ ）
A．体积必然变大
B．有可能经过体积减小的过程
C．外界必然对气体做正功
D．气体必然从外界吸热
1．“第一类永动机”不可能制成，是因为（ ）
A．不符合机械能守恒定律
B．违背了能量守恒定律
C．做功产生的热不符合热功当量
D．找不到合适的材料和合理的设计方案
2．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象所包含的相同物理过程是（ ）
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
3.
图3
如图3所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（ ）
A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能
B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的热能
C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能
D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能
4．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为（ ）
A．胎内气体压强不断增大，而容积不变
B．轮胎从外界吸热
C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度
D．打气时，外界不断地对胎内气体做功
5．一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
6．下列关于系统的内能的说法正确的是（ ）
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的
C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能
D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变
7．某气体温度升高了（体积不变），可能的原因是（ ）
A．气体一定吸收了热量
B．气体可能放出了热量
C．外界对气体可能做了功
D．气体可能吸收了热量
8.
图4
如图4所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时（ ）
A．氢气的温度不变
B．氢气的压强减小
C．氢气的体积增大
D．氧气的温度升高
9.
图5
如图5，一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中（ ）
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
10．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量．则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1－Q2＝W1－W2
C．W1＝W2D．Q1＝Q2
11.
图6
如图6所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的p—
图线，则在此过程中（ ）
A．气体的内能改变
B．气体的体积增大
C．气体向外界放热
D．气体对外界做功
12.
图7
如图7所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（ ）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
13．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子势能的变化，则（ ）
A．气泡对外做功，内能不变，同时放热
B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热
C．气泡内能减少，同时放热
D．气泡内能不变，不吸热也不放热
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
14.一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？
做了多少功？
如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况怎样？
能量守恒定律的发现
课前预习练
1．凭空产生 凭空消失 转化 转移 总量
2．吸收热量 放出热量 增加多少 减少多少 W
3．增加多少 减少多少 Q
4．外界对物体所做的功 物体从外界吸收的热量Q
Q＋W > < > < > <
5．BD [物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少．由能量守恒定律知，内能应增加，总能量不变．]
6．B [热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递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，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对，C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错．]
7．C [根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关．物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错；同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，B错；若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，C正确；若物体放热的同时对外做功，物体内能一定减少，故D错．]
课堂探究练
1．C [对A球：
吸热后膨胀，重心升高，重力势能增加，则吸收的热量等于增加的重力势能和内能之和，即QA＝ΔEPA＋ΔUA；对B球：
吸热后也膨胀，但重心下降，则吸收的热量和重力势能的减少量等于B球内能的变化，即QB＋ΔEPB＝ΔUB，两球内能的变化量相同，即ΔUA＝ΔUB，故QA>QB，选项C正确．]
点评 应用能量守恒定律解决问题时，首先应明确有哪几种能量参与转化或转移，哪些增、哪些减，然后利用守恒观点列出方程求解．
2．1.5×109W
解析 水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能．
每秒钟流下的水的质量为：
m＝ρV＝1×103×6000kg＝6×106kg.
每秒钟水减少的机械能为：
E＝mgh＝6×106×10×50J＝3×109J.
设发电机的输出功率为P，则由能量守恒定律可得：
Eη＝Pt，
解得P＝3×109×50%W＝1.5×109W.
点评 能量守恒定律是普遍适用的定律，在解决有关能量转化问题时，必须想到利用能量守恒定律．
3．B [对于一定量的气体，不管采用任何一种绝热方式由状态A变化到状态B，都是绝热过程．在这一过程中，气体在初状态A有一确定的内能UA，在状态B有另一确定的内能UB，由绝热过程中ΔU＝UB－UA＝W知，W为恒量，所以B选项正确．]
点评 在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量．气体的初、末状态确定了，在初、末状态的内能也就相应地确定了，故内能的变化ΔU也确定了．而功是能量转化的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量．
4．AD [热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体．在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，因此A、D正确，B、C错误．]
点评
（1）热传递是从高温物体传向低温物体．
（2）热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量．
（3）在单纯的热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．
5．B [因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．]
点评 热力学第一定律的表达式为ΔU＝W＋Q，应用时要熟练掌握各物理量的符号法则．
6．CD [当物体从外界吸收的热量与对外做的功正好相等时，物体的内能不变，C正确；物体对外做功，如果同时吸收热量，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就会增加．]
点评 本题易错之处是有些同学把吸热和内能混为一谈．不假思索就认为物体吸热内能增加，物体放热内能减少而错选A、B.而A和B中只谈到一种改变内能的方式，但并不能否认还可能存在着另一种改变内能的方式——做功．
7．C [气体等压膨胀过程对外做功W＝pΔV＝1.0×105Pa×（30－20）×10－3m3＝1.0×103J．这一过程气体从外界吸热Q＝4×103J．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于气体对外做功，W应取负值，则可得ΔU＝－1.0×103J＋4.0×103J＝3.0×103J，即气体内能增加3×103J．]
方法总结 若气体等压变化，压强为p，体积变化为ΔV，则气体做功W＝p·ΔV.
8．ABD [本题是气体状态变化图象与热力学第一定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB>VA，所以A正确；由于没有限制从状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故B正确；因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C错误；因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确．]
方法总结
（1）一定质量的理想气体的内能只由温度决定，与体积无关．
（2）应注意W＋Q＝ΔU和气体实验定律及图象的巧妙结合，综合分析．
课后巩固练
1．B
2．AD [此题考查学生综合分析能力，从若干不同的现象中分析找出相同的规律，这四个现象中物体在运动过程中都受到阻力，汽车主要受制动阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D对．]
3．D [子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能；还有一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能．]
4．D [给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．]
5．D [绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功，气体内能减小．由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减小．]
6．AB [系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；气体做绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错．]
7．A [体积不变，说明外界对气体做的功W＝0，由于温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，气体内能增加，由ΔU>0知Q>0，即一定是吸收了热量．]
8．BCD [理想气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，pV＝CT，所以氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由ΔU＝W＋Q可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高．]
9．BD [因b内为真空，所以抽开隔板后，a内气体可以“自发”进入b，气体不做功．又因容器绝热，不与外界发生热量传递，根据热力学第一定律可以判断其内能不变，温度不变．由理想气体状态方程可知：
气体体积增大，温度不变，压强必然变小，综上可判断B、D项正确．]
10．A [气体初、末状态相同，内能相同，由热力学第一定律知ΔW＋ΔQ＝0，即W2－W1＝Q1－Q2，故选项A正确．]
11．C [由图象可知该理想气体发生的是等温变化，故气体的内能不变，ΔU＝0；但气体的体积在减小，故外界对气体做功，W>0；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，Q<0，气体向外界放热，故C正确．]
12．BCD [从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，要保持内能不变，一定要吸收热量，故答案A错；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小（降温），就一定要伴随放热的过程，故选项B正确；气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，选项C正确；气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故选项D正确．]
13．B [在气泡缓慢上升的过程中，气泡外部的压强逐渐减小，气泡膨胀，对外做功，故气泡中空气分子的内能减小，温度降低．但由于外部恒温，且气泡缓慢上升，故可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，内能不变，故需从外界吸收热量，且吸收的热量等于泡内空气对外界所做的功．]
14．外界对气体做功，做功为1.6×105J
气体对外界做功，做功为1.0×105J
解析 由题意知Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J，根据ΔU＝Q＋W，代入可得W＝1.6×105J，W为正值，外界对气体做功，做功为1.6×105J.
同理由题意可知Q′＝2.6×105J，ΔU′＝1.6×105J，利用热力学第一定律得W′＝－1.0×105J，这说明气体对外界做功（气体体积变大），做功为1.0×105J.
升级会员 