3.2-3.3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

3.23.3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律知識點一、熱力學(xué)第一定律1．改變內(nèi)能的兩種方式：做功與傳熱．兩者對改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等價的．2．熱力學(xué)第一定律：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和．1．對公式ΔU＝Q＋W符號的規(guī)定符號WQΔU＋體積減小，外界對熱力學(xué)系統(tǒng)做功熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量內(nèi)能增加－體積增大，熱力學(xué)系統(tǒng)對外界做功熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能減少2.氣體狀態(tài)變化的幾種特殊情況(1)絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝W，系統(tǒng)內(nèi)能的增加(或減少)量等于外界對系統(tǒng)(或物體對外界)做的功．(2)等容過程：W＝0，則ΔU＝Q，物體內(nèi)能的增加量(或減少量)等于系統(tǒng)從外界吸收(或系統(tǒng)向外界放出)的熱量．(3)等溫過程：始末狀態(tài)一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)放出的熱量(或系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對外界做的功)．3．判斷氣體是否做功的方法一般情況下看氣體的體積是否變化．①若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，W<0.②若氣體體積減小，表明外界對氣體做功，W>0.4．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)根據(jù)符號法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正負；(2)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正負來確定吸放熱情況、做功情況或內(nèi)能變化情況．知識點二、氣體實驗定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合問題的分析思路：(1)利用體積的變化分析做功情況．氣體體積增大，氣體對外界做功；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(nèi)能的變化．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減?。?3)利用熱力學(xué)第一定律判斷是吸熱還是放熱．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＝ΔU－W，若已知氣體的做功情況和內(nèi)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知識點三、能量守恒定律1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運動形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內(nèi)能，還有電磁能、化學(xué)能、核能等．(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化．例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．能量守恒的兩種表達(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，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．第一類永動機不可能制成的原因分析如果沒有外界供給熱量而對外做功，由ΔU＝W＋Q知，系統(tǒng)內(nèi)能將減小．若想源源不斷地做功，在無外界能量供給的情況下是不可能的．（多選）（2023秋?密山市期末）某同學(xué)用喝完的飲料罐，制作一個簡易氣溫計。如圖所示，在這個空的鋁制飲料罐中插入一根粗細均勻的透明吸管，接口處用蠟密封。吸管中引入一段長度可忽略的油柱，在吸管上標(biāo)上溫度刻度值。罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，外界大氣壓不變，以下說法中正確的有（）A．吸管上的溫度刻度值左小右大 B．吸管上的溫度刻度分布不均勻 C．氣溫升高時，罐內(nèi)氣體增加的內(nèi)能大于吸收的熱量 D．在完全失重的環(huán)境下，這個氣溫計仍可使用【解答】解：A、若水平狀態(tài)的油柱緩慢移動，則內(nèi)外的壓強相等，故封閉的理想氣體發(fā)生了等壓變化，若溫度升高，氣體體積變大，油柱向右移動，則吸管上的溫度刻度值左小右大，故A正確；B、根據(jù)蓋—呂薩克定律V1T1而ΔV=Δl?有ΔT=T可以得到ΔT與Δl成正比關(guān)系，所以吸管上所標(biāo)溫度的刻度是均勻的，故B錯誤；C、氣溫升高時發(fā)生等壓膨脹，有升溫內(nèi)能增加ΔU＞0，碰撞氣體對外做功W＜ΔU=Q+W可知氣體吸熱Q＞0，且吸收的熱量大于對外做的功，吸收的熱量大于罐內(nèi)氣體增加的內(nèi)能，故C錯誤；D、氣溫計是利用微觀的分子熱運動形成等壓過程的原理制成，與宏觀的超失重現(xiàn)象無關(guān)，故在完全失重的環(huán)境下，這個氣溫計仍可使用，故D正確；故選：AD。（2023春?桂林期末）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其V﹣T圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)B的壓強為2.0×105Pa。下列說法正確的是（）A．狀態(tài)A→B過程是等容變化 B．狀態(tài)B→C過程是等溫變化 C．狀態(tài)A→B的過程氣體吸熱 D．狀態(tài)B→C過程氣體對外做功200J【解答】解：AB．由圖可知狀態(tài)A→B過程體積不變，是等容變化，BC連線過原點，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C，所以狀態(tài)B→C過程是等壓變化，故A正確，C．A→B過程體積不變，則氣體對外做功為W＝0，溫度逐漸降低，所以內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知該過程氣體放熱，故C錯誤；D．狀態(tài)B→C過程是等壓變化，氣體對外做功的大小為W＝p（VC﹣VB）解得W＝400J故D錯誤。故選：A。（2023秋?天津期中）一定質(zhì)量的理想氣體在某過程中，從外界吸收熱量30J，同時對外界做功20J，關(guān)于該氣體在此過程中的內(nèi)能變化量ΔU，說法正確的是（）A．ΔU＝+10J B．ΔU＝+50J C．ΔU＝﹣10J D．ΔU＝﹣50J【解答】解：已知理想氣體從外界吸收熱量30J，則Q＝+30J。氣體對外界做功20J，則W＝﹣20J根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝Q+W＝+30J﹣20J＝+10J，故A正確，BCD錯誤。故選：A。（2023?道里區(qū)校級開學(xué)）媽媽正在廚房用燃氣灶煲雞湯，雞湯香氣四溢，鍋蓋不斷被水蒸氣頂起而發(fā)生“跳動”，此過程涉及的有關(guān)物理現(xiàn)象表述正確的是（）A．煲雞湯過程中，主要是通過做功的方式改變內(nèi)能的 B．雞湯香氣四溢屬于擴散現(xiàn)象 C．燃氣燃燒過程中熱值減小，雞湯溫度升高，內(nèi)能增大 D．鍋蓋“跳動”過程的能量轉(zhuǎn)化與內(nèi)燃機的壓縮沖程相似【解答】解：A、煲雞湯過程中，雞湯從鍋中吸收熱量，主要是通過熱傳遞的方式改變雞湯的內(nèi)能，故A錯誤；B、煲雞湯時，雞湯香氣四溢，說明分子在不停地做無規(guī)則運動，屬于擴散現(xiàn)象，故B正確；C、熱值與物質(zhì)本身有關(guān)，燃氣在燃燒過程中熱值不變，雞湯的溫度升高，內(nèi)能增大，故C錯誤；D、煲雞湯過程中鍋蓋“跳動”，是水蒸氣膨脹對鍋蓋做功，推動鍋蓋“跳動”，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為鍋蓋的機械能，其能量轉(zhuǎn)化情況與內(nèi)燃機做功沖程相似，故D錯誤。故選：B。（2023秋?南通期中）A、B導(dǎo)熱汽缸，封閉質(zhì)量相同的同種理想氣體，如圖所示，在甲、乙兩個環(huán)境中，兩汽缸內(nèi)氣體體積相同，現(xiàn)將甲、乙兩環(huán)境升高相同的溫度，則A、B氣缸內(nèi)的氣體（）A．分子的平均動能相同 B．內(nèi)能的增加量不相同 C．體積的增加量相同 D．吸收的熱量相同【解答】解：A.根據(jù)平衡條件結(jié)合題圖可知pB＞pA根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程pV由于A、B氣缸內(nèi)氣體的體積相同，因此兩氣缸的初溫TA＜TB甲、乙兩環(huán)境升高相同的溫度后，因此A、B氣缸內(nèi)的氣體的末溫TA′＜TB′溫度不相同，分子的平均動能不相同，故A錯誤；B.一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，A、B氣缸內(nèi)的氣體的初溫和末溫都相同，氣體的溫度變化相同，氣體內(nèi)能的增加量相同，故B錯誤；C.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV可得T=由于A、B氣缸內(nèi)的氣體的壓強不同，因此T﹣V圖像的斜率不同當(dāng)A、B氣缸內(nèi)的氣體升高相同的溫度，A、B氣缸內(nèi)的氣體體積的增加量不相同，故C錯誤；D.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W+Q，氣體內(nèi)能的增加量等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能的增加量相同，吸收的熱量相同，故D正確。故選：D。（2023?亭湖區(qū)校級模擬）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始分別經(jīng)過等溫膨脹和絕熱過程，到達狀態(tài)B和C，B、C狀態(tài)的體積相同，則（）A．狀態(tài)B的內(nèi)能等于狀態(tài)C B．狀態(tài)B的內(nèi)能小于狀態(tài)C C．A→B與A→C過程對外做功相等 D．A→B過程吸收的熱量大于A→C過程對外做的功【解答】解：AB．狀態(tài)A經(jīng)過等溫膨脹到達狀態(tài)B，一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能只與溫度有關(guān)，因此狀態(tài)A與狀態(tài)B內(nèi)能相等，而狀態(tài)A經(jīng)過絕熱過程到達狀態(tài)C，且體積增大，氣體對外界做功，因此內(nèi)能減小，故狀態(tài)B的內(nèi)能大于狀態(tài)C，故AB錯誤；CD．設(shè)狀態(tài)B氣體溫度為T1，狀態(tài)C氣體溫度為T2，由AB選項分析可得T1＞T2故A→B與A→C過程p﹣V圖像如下根據(jù)p﹣V圖像圖線與橫軸圍成的面積表示做的功可知W1＞W(wǎng)2由于A→B過程內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W，可知吸收的熱量等于對外做的功，即Q吸＝W1＞W(wǎng)2故C錯誤，D正確。故選：D。（2023春?清遠期末）騎自行車既是安全、綠色的出行方式之一，又是比較不錯的有氧運動。山地自行車安裝了氣壓式減震裝置來抵抗顛簸從而受到不少人的喜愛，其原理如圖所示。如果路面不平，隨著騎行時自行車的顛簸，活塞上下振動，下列說法正確的是（）A．活塞迅速下壓時汽缸內(nèi)的氣體對外界做負功 B．活塞迅速下壓時汽缸內(nèi)的氣體溫度可能減小 C．活塞迅速下壓時汽缸內(nèi)的氣體的壓強變小 D．活塞迅速下壓時汽缸內(nèi)的氣體的內(nèi)能減小【解答】解：當(dāng)活塞迅速下壓時外界對氣體做功（汽缸內(nèi)的氣體對外界做負功），且來不及熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，汽缸內(nèi)的氣體分子平均動能增大，氣體的體積減小，則氣體壓強增大，故A正確，BCD錯誤；故選：A。（2023?全國）一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸中，p﹣V圖中的a、b、c三點對應(yīng)其三種狀態(tài)，若a、b兩狀態(tài)體積相等，則氣體無論通過什么途徑（）A．從狀態(tài)a變化到c，內(nèi)能一定增加 B．從狀態(tài)b變化到c的過程中，氣體始終對外做功 C．從狀態(tài)b變化到a的過程中，氣體始終對外做功 D．從狀態(tài)a變化到b，吸收的熱量一定大于放出的熱量【解答】解：A、從狀態(tài)a變化到c，氣體壓強增大、體積增大，由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知，氣體溫度升高，則內(nèi)能一定增加，故B、從狀態(tài)b變化到c的過程中，當(dāng)氣體按照從b到a再到c的途徑變化狀態(tài)時，在從b到a狀態(tài)過程中，氣體體積不變，此過程氣體沒有對外做功，故B錯誤；C、從狀態(tài)b變化到a的過程中，若氣體從b狀態(tài)直接變化到a狀態(tài)，由于氣體體積不變，此過程氣體沒有對外做功，故C錯誤；D、從狀態(tài)a直接變化到b時，氣體壓強減小、體積不變，由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知，氣體溫度降低，內(nèi)能減少，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W+Q可知，ΔU＜0，W＝0，則Q＜當(dāng)氣體按照從a到c再到b的途徑變化狀態(tài)時，從a到c，氣體壓強增大、體積增大，由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知，氣體溫度升高，內(nèi)能增加。由熱力學(xué)第一定律有ΔU1＝W1+Q1，ΔU1＞0，W1＜0，則Q1＞0，Q從c到b，氣體壓強減小、體積減小，由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知，氣體溫度降低，內(nèi)能減少。由熱力學(xué)第一定律有ΔU2＝W2+Q2，ΔU2＜0，W2＞0，則Q2＜0，Q因為Q＝Q1+Q2，Q＜0，所以Q2的絕對值大于Q1的絕對值，即吸收的熱量小于放出的熱量，故D錯誤。故選：A。（2022秋?武漢期末）北京時間2022年11月1日4時27分，夢天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口，形成“T”字基本構(gòu)型。12塊太陽能電池板為中國空間站的正常工作提供能量。下列說法正確的是（）A．太陽能電池板能將太陽能100%轉(zhuǎn)化為電能 B．能量守恒的過程不一定能自發(fā)地發(fā)生 C．人們對太陽能的開發(fā)和利用，說明能量可以憑空產(chǎn)生 D．能的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，因此不會發(fā)生能源危機【解答】解：A．能量的轉(zhuǎn)化存在能量耗散，能量的轉(zhuǎn)化達不到100%，故A錯誤；B．能量守恒的過程不一定能自發(fā)地發(fā)生，自然發(fā)生的熱學(xué)現(xiàn)象具有方向性，比如摩擦生熱就不能自發(fā)轉(zhuǎn)化成機械能，故B正確；C．能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，能量可以相互轉(zhuǎn)化，故C錯誤；D．能量在利用和轉(zhuǎn)化的過程中是由方向性的，有些能量很難被重新利用，所以還是存在能源危機，故D錯誤。故選：B。（2023春?開福區(qū)校級期末）如圖所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．熱水將熱量傳遞給葉片，所以熱水的溫度會降低 B．由形狀記憶合金自身提供了轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的能量 C．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性一直轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量 D．葉片在熱水中吸收的熱量等于在空氣中釋放的熱量【解答】解：A.熱水將熱量傳遞給葉片，同時熱水會向四周放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知水的內(nèi)能減少，所以熱水的溫度會降低，故A正確；B.要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動需要外力做功，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量不能由轉(zhuǎn)輪自身提供，而是消耗了水的內(nèi)能，故B錯誤；C.葉輪的轉(zhuǎn)動不是靠自身的慣性，是葉片吸收了熱水的能力，通過形變轉(zhuǎn)化為葉輪的動能，這個過程是消耗了外界（熱水）的能量，故C錯誤；D.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來對外做功而不引起其他變化，故葉片在熱水中吸收的熱量一部分克服重力做功，使葉片轉(zhuǎn)動，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，故D錯誤。故選：A。（2023?京口區(qū)校級開學(xué)）網(wǎng)上熱賣的一款“鋼球永動機”如圖所示。小球從平臺中心小孔P由靜止下落，經(jīng)小孔下方快速旋轉(zhuǎn)的傳動輪加速后，由Q點拋出并落回平臺，每次軌跡如圖中虛線所示。則（）A．該“鋼球永動機”不違背能量守恒定律 B．小球在空中上升過程中，處于超重狀態(tài) C．小球在空中上升過程中，速度變化的方向豎直向上 D．小球在空中上升過程中，克服重力做功的功率恒定【解答】解：A、鋼球運動中因摩擦力、空氣阻力造成的機械能損失，由小孔下方快速旋轉(zhuǎn)的傳動輪補充，該“鋼球永動機”不違背能量守恒定律，故A正確；B、小球在空中上升過程中，做勻減速直線運動，加速度向下，所以小球處于失重狀態(tài)，故B錯誤；C、小球在空中上升過程中，由Δv＝gt，可知速度變化的方向與加速度方向相同，即豎直向下，故C錯誤；D、小球在空中上升過程中，重力做功的功率P＝mgvy由于豎直方向上速度大小變化，所以克服重力做功的功率不恒定，故D錯誤。故選：A。（2023春?馬鞍山期末）某風(fēng)力發(fā)電機葉片轉(zhuǎn)動時可形成半徑為R的圓面。某時間內(nèi)該地區(qū)的風(fēng)速是v，風(fēng)向恰好跟葉片轉(zhuǎn)動的圓面垂直，空氣的密度為ρ，發(fā)電機將圓內(nèi)空氣動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η。則（）A．單位時間內(nèi)沖擊風(fēng)力發(fā)電機葉片圓面的氣流的體積為2πR2v B．單位時間內(nèi)沖擊風(fēng)力發(fā)電機葉片圓面的氣流的動能為ρπRC．風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的功率為ηρπR2v3 D．風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的功率為ηρπ【解答】解：A、單位時間內(nèi)沖擊風(fēng)力發(fā)電機葉片圓面的氣流的體積為：V＝πR2v，故A錯誤；B、單位時間內(nèi)沖擊風(fēng)力發(fā)電機葉片圓面的氣流的動能為：Ek=1CD、發(fā)電機將圓內(nèi)空氣動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η，風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的功率為：P=ηE故C錯誤，D正確。故選：D。（2023?呂梁開學(xué)）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài).，AB的反向延長線過O點，BC和DA連戰(zhàn)與橫軸平行，CD與縱軸平行，則下列判斷正確的是（）A．A→B過程，氣體放出熱量 B．B→C過程，氣體體積增大 C．C→D過程，氣體壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小 D．整個過程，氣體對外做的功大于外界對氣體做的功【解答】解：A．在p﹣T圖像中，AB的反向延長線過O點，結(jié)合氣體狀態(tài)方程pVT=C可知A→B過程為等容變化過程，氣體對外界不做功；由圖可知該過程氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W+Q可知，氣體一定吸收熱量，故B．由圖可知B→C過程為等壓過程，溫度降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知，氣體體積減小，故C．C→D過程為等溫過程，氣體壓強減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知體積增大，由于分子平均動能不變，因此壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小，故D．作出氣體狀態(tài)變化對應(yīng)的p﹣V圖像，其中C到D的過程為等溫過程。p﹣V圖像與V軸圍成的面積代表功，B→C過程外界對氣體做功，C→D過程氣體對外做功，可以確定整個過程氣體對外做的功小于外界對氣體做的功，故D錯誤。故選：C。（2023?山東模擬）一定質(zhì)量的理想氣體自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，又變化到狀態(tài)P，其變化過程中各狀態(tài)的壓強p和體積V的關(guān)系如圖所示，其中MN的反向延長線過原點，NP段為雙曲線的一支。下列說法正確的是（）A．自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，氣體的內(nèi)能沒有變化 B．自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，氣體吸收的熱量為300J C．自狀態(tài)N變化到狀態(tài)P，氣體吸收的熱量約為475J D．自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，再變化到狀態(tài)P，氣體對外做的功為600J【解答】解：A．根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C，結(jié)合圖像可知自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，p、V的乘積增大，因此溫度T升高，氣體內(nèi)能增大，故B．自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N，氣體對外做的功等于圖線和V軸圍成的面積，可得外界對氣體做功為：W1=-2+42內(nèi)能的增量ΔU1＞0，由ΔU1＝W1+Q1，可得氣體吸收的熱量Q1＞300J，故B錯誤；C．根據(jù)圖像可知圖像中每個小格對應(yīng)的功為W0＝0.5×105×0.5×10﹣3J＝25J，自狀態(tài)N變化到狀態(tài)P，氣體對外做的功對應(yīng)圖線和V軸圍成的面積，可得外界對氣體做功約為：W2＝﹣25×19J＝﹣475J。自狀態(tài)N變化到狀態(tài)P的曲線段為雙曲線的一支，所以溫度不變，內(nèi)能不變，ΔU2＝0，由ΔU2＝W2+Q2，則氣體吸收的熱量約為Q2＝475J，故C正確；D．自狀態(tài)M變化到狀態(tài)N再變化到狀態(tài)P，氣體對外做的功W＝|W1|+|W2|＝300J+475J＝775J，故D錯誤。故選：C。（2023?北京開學(xué)）如圖所示，將一個小玻璃瓶開口向下放入密封的塑料礦泉水?中，小玻璃瓶中封閉一段空氣?，F(xiàn)用手?jǐn)D壓礦泉水瓶，小玻璃瓶緩慢下沉到底部；適當(dāng)減小擠壓礦泉水瓶的程度，使小玻璃瓶緩慢上浮。若小玻璃瓶上浮過程中其內(nèi)部的空氣溫度保持不變，忽略氣體分子個數(shù)變化，則在此過程中小玻璃瓶中的空氣（）A．體積不變，內(nèi)能不變 B．體積減小，內(nèi)能減小 C．體積增大，對外界做正功 D．對外界做正功，并放出熱量【解答】解：小玻璃瓶上浮過程中其內(nèi)部的空氣溫度保持不變，小玻璃瓶緩慢上浮壓強減小，根據(jù)pV＝C可知，體積變大，對外做功，溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)ΔU＝Q+W可知，吸收熱量，故C正確，ABD錯誤。故選：C。（2023春?黔西南州期末）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時汽缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°過程中，缸內(nèi)氣體（）A．內(nèi)能增加，外界對氣體做正功 B．內(nèi)能減小，氣體壓強增加 C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少 D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加【解答】解：初始時汽缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有（p1﹣p0）s＝mg汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后汽缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。AB．汽缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，變化過程中氣體的體積變大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知氣體內(nèi)能減小，氣體壓強減小，故AB錯誤；CD．根據(jù)上述分析可知，氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，故C正確，D錯誤。故選：C。（2023?海安市開學(xué)）1824年，法國工程師卡諾提出了具有重要理論意義的循環(huán)過程——卡諾循環(huán)。如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體卡諾循環(huán)的p﹣V圖像，該循環(huán)由兩個絕熱和兩個等溫過程組成，則下列說法正確的是（）A．TA＜TB B．TB＜TC C．整個循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收的熱量大于放出的熱量 D．A→B氣體對外界做的功等于C→D外界對氣體做的功【解答】解：A、根據(jù)p﹣V圖像可知，從A→B氣體體積增大，外界對氣體做負功，而該過程為絕熱過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減少，溫度降低，則有TA＞TB故A錯誤B、氣體從B→C為等溫變化，則有TB＝TC故B錯誤C、根據(jù)p﹣V圖像與橫軸圍成的面積表示功的大小，可知整個循環(huán)過程，外界對氣體做正功，而氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，整個循環(huán)過程，氣體向外界放熱，則整個循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收的熱量小于放出的熱量故C錯誤D、由于D→A和B→C為等溫變化，設(shè)TD＝TA＝T1，TB＝TC＝T2由于A→B和C→D兩個過程是絕熱過程；A→B過程氣體對外做功，氣體溫度由TI減小到T2，由熱力學(xué)第一定律可知，減少的內(nèi)能等于A→B過程氣體對外做的功；C→D過程外界對氣體做功，氣體溫度由T2增加到T1，由熱力學(xué)第一定律可知，增加的內(nèi)能等于C→D過程外界對氣體做功，則A→B氣體對外界做的功等于C→D外界對氣體做的功，故D正確。故選：D。（2023春?安徽期末）如圖是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮理想氣體，對缸內(nèi)氣體做功200J，同時氣體向外界放熱100J，缸內(nèi)氣體的（）A．溫度升高，內(nèi)能增加100J B．溫度升高，內(nèi)能減少200J C．溫度降低，內(nèi)能增加100J D．溫度降低，內(nèi)能減少200J【解答】解：外界對氣體做功200J，則有：W＝200J氣體向外放熱100J，則有：Q＝﹣100J根據(jù)熱力學(xué)第一定律得氣體內(nèi)能的變化量為：ΔU＝W+Q＝200J﹣100J＝100J即內(nèi)能增加100J，對于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增加溫度必然升高，故A正確，BCD錯誤。故選：A。（2023?順德區(qū)模擬）如圖，小明把空的玻璃瓶開口向下緩慢壓入恒溫水中，瓶內(nèi)空氣無泄漏，在下降過程中（）A．氣體從外界吸熱 B．單位面積單位時間氣體分子撞擊瓶壁次數(shù)增多 C．氣體內(nèi)能增大 D．氣體對外做功【解答】解：ACD．在玻璃瓶下壓過程中，根據(jù)玻意耳定律pV＝C可知，氣體壓強變大，體積減??；氣體體積減小，外界對氣體做功；由于氣體的溫度不變，因此氣體內(nèi)能不變；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知，氣體向外放熱，故ACD錯誤；B．氣體壓強變大，溫度不變，則氣體分子平均動能不變，氣體體積減小，氣體分子的密集程度增加，則單位面積單位時間氣體分子撞擊瓶壁次數(shù)增多，故B正確。故選：B。（2023春?楊浦區(qū)校級期末）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷AB、BC、CD、DA四個過程回到原狀態(tài)A，其中AB、CD為等壓過程，BC、DA為等溫過程，狀態(tài)C、D的壓強和體積未知，下列說法正確的是（）A．在過程BC中氣體和外界沒有發(fā)生熱傳遞 B．氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能大于在狀態(tài)D的內(nèi)能 C．氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B對外做功40J D．在過程CD中外界對氣體做的功等于在過程AB中氣體對外界做的功【解答】解：A．在過程BC中，體積增大，氣體對外做功，但由于溫度不變，內(nèi)能保持不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，ΔU＝W+Q，ΔU＝0，W＜0，故Q＞0，所以氣體從外界吸熱，故A錯誤；B．DA為等溫過程，溫度不變，內(nèi)能不變，所以理想氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能等于在狀態(tài)D的內(nèi)能，故B錯誤；C．氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B為等壓過程，體積增大，氣體對外做功，即W＝pΔV＝4×105×（20﹣10）×10﹣3J＝4000J，故C錯誤；D．設(shè)AB壓強為p1，CD過程壓強為p2，CD中外界對氣體做的功為p2（VC﹣VD），過程AB中氣體對外界做的功為p1（VB﹣VA），BC等溫過程，有p1VB＝p2VC，AB等溫過程，有p1VA＝p2VD，所以過程CD中外界對氣體做的功等于在過程AB中氣體對外界做的功，故D正確。故選：D。（2024?天河區(qū)一模）我國自古有“晝漲稱潮，夜?jié)q稱汐”的說法。潮汐主要是由太陽和月球?qū)Ｋ囊υ斐傻?，以月球?qū)Ｋ囊橹鳌Ｈ鐖D是某類潮汐發(fā)原理圖，利用高、低潮位之間的落差，將海水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。設(shè)海灣水庫的面積為1.0×106m2，漲潮時水深20m，