2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第三章　熱力學(xué)定律第1節(jié)　功、熱和內(nèi)能的改變含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第三章熱力學(xué)定律第1節(jié)功、熱和內(nèi)能的改變學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。2.知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式及做功、傳熱與內(nèi)能改變的關(guān)系。3.明確內(nèi)能、功、熱量和溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。1.科學(xué)思維用等效思維理解做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的等效性。2.科學(xué)探究體會(huì)焦耳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究過(guò)程。一、焦耳的實(shí)驗(yàn)1.絕熱過(guò)程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過(guò)程。2.代表實(shí)驗(yàn)(1)重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。(2)通過(guò)電流的熱效應(yīng)給水加熱。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)變化相同，則外力所做的功相同，與做功的方式無(wú)關(guān)。二、功和內(nèi)能的改變1.內(nèi)能：依賴于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，是熱力學(xué)系統(tǒng)的一種能量。2.功和內(nèi)能：在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化量，即ΔU＝W。(1)ΔU＝W適用條件是絕熱過(guò)程。(2)在絕熱過(guò)程中：外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少?！九幸慌小?1)從微觀角度說(shuō)，內(nèi)能是所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和。(√)(2)從宏觀角度說(shuō)，內(nèi)能是只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量。(√)(3)功是狀態(tài)量，內(nèi)能是過(guò)程量。(×)(4)外界對(duì)物體做功多，就意味著物體的內(nèi)能大。(×)三、熱與內(nèi)能的改變1.傳熱(1)條件：物體的溫度不同。(2)過(guò)程：溫度不同的物體發(fā)生傳熱，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，熱量從高溫物體傳到低溫物體。(3)傳熱的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。2.熱和內(nèi)能(1)單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，即傳熱能改變物體的內(nèi)能。(2)熱量：在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。(3)單純的傳熱過(guò)程中內(nèi)能的變化。①公式：ΔU＝Q。②物體吸熱，Q為正；物體放熱，Q為負(fù)。【判一判】(1)若A、B兩物體接觸但沒(méi)有傳熱，則兩物體所包含的熱量相等。(×)(2)做功和傳熱的共同點(diǎn)是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變。(√)(3)一物體先后經(jīng)過(guò)幾個(gè)不同的物理過(guò)程，其溫度均從t1升高到t2，則在這些過(guò)程中物體一定從外界吸收相同的熱量。(×)(4)高溫物體內(nèi)能多，低溫物體內(nèi)能少。(×)探究1做功和內(nèi)能的改變■情境導(dǎo)入如圖所示，大口玻璃瓶?jī)?nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，觀察瓶?jī)?nèi)的變化。觀察瓶塞跳出時(shí)瓶?jī)?nèi)的變化我們研究的是瓶塞跳出的過(guò)程，而研究的對(duì)象即“系統(tǒng)”是什么？在瓶塞跳出的過(guò)程中，是外界在對(duì)系統(tǒng)做功還是系統(tǒng)在對(duì)外界做功？這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能有什么變化？你從什么現(xiàn)象推斷出它的內(nèi)能發(fā)生了變化？答案當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)的瓶口處有“白霧”產(chǎn)生。我們所選的研究對(duì)象是瓶?jī)?nèi)水面上方的水蒸氣，在瓶塞跳出的過(guò)程中，是系統(tǒng)膨脹對(duì)外界做功，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能減少，瓶?jī)?nèi)的瓶口處的“白霧”實(shí)際上是瓶?jī)?nèi)的水蒸氣液化形成的無(wú)數(shù)小液滴，水蒸氣液化過(guò)程中內(nèi)能減少?！鰵w納拓展1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系(1)做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。(2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)物體做功，則W＞0，外界對(duì)物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做功，則W＜0。物體對(duì)外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，物體的內(nèi)能就減少多少。2.功與內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多。在絕熱過(guò)程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，相應(yīng)地做功才越多。特別提醒(1)外界對(duì)某一系統(tǒng)做功時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能不一定增加，還要看該系統(tǒng)有沒(méi)有向外放熱，以及向外放熱的多少。(2)在絕熱過(guò)程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化。在絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化量等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功?！纠?】如圖為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．這個(gè)裝置可測(cè)定熱功當(dāng)量B．做功增加了水的熱量C．做功增加了水的動(dòng)能D．功和熱量是完全等價(jià)的，無(wú)區(qū)別答案A解析該實(shí)驗(yàn)測(cè)定做功和內(nèi)能變化的關(guān)系，可以測(cè)定熱功當(dāng)量，A正確；做功增加了水的內(nèi)能，做功表示能量的轉(zhuǎn)化，而熱量表示傳熱中內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，二者有區(qū)別，B、C、D錯(cuò)誤?！纠?】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞。今對(duì)活塞施加一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體()A.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B.溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D.溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加答案C解析向下壓活塞，活塞對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，氣體的體積減小，由eq\f(pV,T)＝C可得出氣體的壓強(qiáng)增大，故選項(xiàng)C正確。【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖所示的容器中，A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，A、B的底部由帶閥門(mén)K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱。打開(kāi)閥門(mén)前，A中水面比B中水面高，打開(kāi)閥門(mén)后，A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到同一高度，在這個(gè)過(guò)程中()A.大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B.水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C.大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加答案D解析打開(kāi)閥門(mén)K穩(wěn)定后，容器A、B中的水面相平，相當(dāng)于圖中畫(huà)斜線部分的水從A移到B，這部分水的重力勢(shì)能減少了，即重力對(duì)水做了功，同時(shí)大氣壓力對(duì)A容器中的水做正功為p0SAhA，對(duì)B容器中的水做負(fù)功為p0SBhB，因?yàn)閮刹糠炙捏w積相等，所以大氣壓力對(duì)水做的總功為零。由于容器絕熱，系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱交換，而重力對(duì)系統(tǒng)做正功，故水的內(nèi)能增加，選項(xiàng)D正確。探究2熱和內(nèi)能的改變■情境導(dǎo)入(1)用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會(huì)升高，把鐵棒放在炭火上燒，鐵棒的溫度也會(huì)升高，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？(2)如圖所示是傳熱的三種方式——傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。①這三種方式在傳遞能量時(shí)有什么共同點(diǎn)？②傳熱和做功都可以改變物體的內(nèi)能，這兩種方式在改變物體內(nèi)能時(shí)本質(zhì)上又有什么不同？答案(1)說(shuō)明做功和傳熱都能改變物體的內(nèi)能。(2)①三種方式都是熱量從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體。②傳熱是內(nèi)能在物體間(或一個(gè)物體的不同部分之間)轉(zhuǎn)移，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化?！鰵w納拓展1.內(nèi)能與溫度：從宏觀上看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀上看，溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體的內(nèi)能由溫度、體積及物質(zhì)的量(物體的質(zhì)量)決定。2.熱量和內(nèi)能(1)內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定。要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過(guò)傳熱和做功兩種方式來(lái)完成。(2)熱量是傳熱過(guò)程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過(guò)程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來(lái)衡量物體內(nèi)能變化的，有過(guò)程，才有變化，離開(kāi)過(guò)程，毫無(wú)意義。(3)對(duì)某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”。不能說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)中含有多少熱量。3.熱量與溫度：熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。傳熱的前提條件是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度。4.熱量與功：熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過(guò)程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。5.改變內(nèi)能的兩種方式的比較比較項(xiàng)目做功傳熱內(nèi)能變化外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的【例3】關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說(shuō)法中正確的有()A.熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多B.溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大C.在傳熱過(guò)程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等D.在傳熱過(guò)程中，熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，直到兩物體的溫度相同為止答案D解析物體的內(nèi)能由溫度、體積及物體的質(zhì)量(物質(zhì)的量)決定，不是只由溫度決定，故A、B錯(cuò)誤；在傳熱過(guò)程中，熱量由高溫物體傳給低溫物體，而與物體的內(nèi)能大小無(wú)關(guān)，所以完全有可能是內(nèi)能大的物體內(nèi)能繼續(xù)增大，內(nèi)能小的物體內(nèi)能繼續(xù)減小，故C錯(cuò)誤，D正確?！纠?】關(guān)于熱量、功和內(nèi)能的下列說(shuō)法中正確的是()A．熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度D．熱量和溫度的單位相同，功和內(nèi)能的單位相同答案C解析物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過(guò)做功和傳熱兩種途徑，這三者的物理意義不同，A錯(cuò)誤；熱量是表示在傳熱過(guò)程中物體內(nèi)能變化的多少，而功也是用做功的方式量度物體內(nèi)能變化的多少，B錯(cuò)誤，C正確；熱量、功、內(nèi)能三者的單位都是焦耳，與溫度的單位不同，D錯(cuò)誤。【針對(duì)訓(xùn)練2】一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起(若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子勢(shì)能的變化)，則()A.氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)放熱B.氣泡對(duì)外做功，內(nèi)能不變，同時(shí)吸熱C.氣泡內(nèi)能減少，同時(shí)放熱D.氣泡內(nèi)能不變，不吸熱也不放熱答案B解析在氣泡緩慢上升的過(guò)程中，氣泡外部的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹，對(duì)外做功，故氣泡中空氣分子的內(nèi)能減少，溫度降低。但由于外部恒溫，且氣泡緩慢上升，故可以認(rèn)為上升過(guò)程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，內(nèi)能不變，故需從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對(duì)外界所做的功。故選項(xiàng)B正確。1.(做功與內(nèi)能變化)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，艾絨即可點(diǎn)燃。對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過(guò)程中()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(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加D.外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能減少答案B解析在壓縮過(guò)程中推桿對(duì)氣體做正功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體的壓強(qiáng)變大，故B正確。2.(做功與內(nèi)能變化)如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中()A.E甲不變，E乙減小 B.E甲不變，E乙增大C.E甲增大，E乙不變 D.E甲增大，E乙減小答案D解析本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過(guò)程，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功的情況。對(duì)甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對(duì)甲室氣體做功，其內(nèi)能增大；對(duì)乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小，故選項(xiàng)D正確。3．(傳熱與內(nèi)能變化)關(guān)于傳熱，下列說(shuō)法正確的是()A．傳熱中，熱量一定從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體B．兩個(gè)物體間發(fā)生傳熱的條件是它們之間有溫度差C．在傳熱中熱量一定從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體D．內(nèi)能相等的兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，不可能發(fā)生傳熱答案B解析熱量的概念只有在涉及能量傳遞時(shí)才有意義，所以不能說(shuō)物體含有多少熱量，A錯(cuò)誤；物體間發(fā)生傳熱的條件是物體間存在溫度差，B正確；在傳熱中，熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定多，內(nèi)能相等的兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，也可能發(fā)生熱傳遞，故C、D錯(cuò)誤。4.(改變物體內(nèi)能的兩種方式)如圖所示是古人鍛造鐵器的過(guò)程，關(guān)于改變物體內(nèi)能的方式，下列說(shuō)法正確的是()A.加熱和鍛打?qū)儆趥鳠?，淬火屬于做功B.加熱屬于傳熱，鍛打和淬火屬于做功C.加熱和淬火屬于傳熱，鍛打?qū)儆谧龉.加熱和淬火屬于做功，鍛打?qū)儆趥鳠岽鸢窩解析用鐵錘鍛打鐵器，鐵器會(huì)發(fā)熱，屬于做功改變物體內(nèi)能；用火對(duì)鐵器加熱，鐵器從火中吸收熱量，把鐵器放在水中淬火，鐵器向水中放熱，所以加熱和淬火屬于傳熱改變物體內(nèi)能，故選項(xiàng)C正確。課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)20分鐘)1.下列說(shuō)法正確的是()A.熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多B.溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大C.物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加D.物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能一定減少答案C解析物體的內(nèi)能由溫度、體積及物質(zhì)的量(物體的質(zhì)量)決定，不是只由溫度決定，故A、B錯(cuò)誤；物體從外界吸收熱量，有可能同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定增加，同時(shí)，物體對(duì)外做功，有可能同時(shí)從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定減少，故C正確，D錯(cuò)誤。2.關(guān)于傳熱，下列說(shuō)法正確的是()A.傳熱是高溫物體的溫度傳給低溫物體B.不接觸的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱C.比熱容相同的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱D.溫度相同的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱答案D解析傳熱的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，傳遞的不是溫度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；不接觸的物體之間可以通過(guò)熱輻射的方式進(jìn)行傳熱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，和物體的比熱容沒(méi)有關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；傳熱的條件是兩物體的溫度不同，溫度相同的物體之間不存在溫度差，不會(huì)發(fā)生傳熱，選項(xiàng)D正確。3.關(guān)于內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是()A.做功和傳熱在改變物體內(nèi)能的效果上是等效的B.只要物體的溫度不變，它的內(nèi)能就不變C.每個(gè)分子的內(nèi)能等于這個(gè)分子的勢(shì)能和動(dòng)能的總和D.焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)提出了熱和能的當(dāng)量關(guān)系答案A解析做功和傳熱在改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同，但效果上是等效的，故A正確；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，宏觀上取決于溫度、體積和物質(zhì)的量(物體的質(zhì)量)，物體溫度不變，但體積變化導(dǎo)致分子勢(shì)能發(fā)生變化，那么物體的內(nèi)能就要變化，故B錯(cuò)誤；內(nèi)能是一個(gè)宏觀量，是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，故C錯(cuò)誤；焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)提出了熱和功的當(dāng)量關(guān)系，故D錯(cuò)誤。4.如圖所示是焦耳在研究熱與功之間關(guān)系的兩個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，那么從焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中可得出的結(jié)論是()A.熱量可由高溫物體傳給低溫物體B.機(jī)械能守恒C.在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功的方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)D.在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變不僅與做功方式有關(guān)，還與做功數(shù)量有關(guān)答案C解析焦耳通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，最后得到的結(jié)論是，在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)，故選項(xiàng)C正確，其余選項(xiàng)均不是焦耳實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。5.如圖所示，太陽(yáng)能熱水器是一種能夠?qū)⑻?yáng)的光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置。這種裝置可以使裝置內(nèi)的水溫度升高，這種改變水的內(nèi)能的方式是()A.做功 B.傳熱C.既有做功也有傳熱 D.電流的熱效應(yīng)答案B解析太陽(yáng)能熱水器是通過(guò)傳熱的方式將水加熱，故選項(xiàng)B正確。6．用手不斷地在同一地方反復(fù)彎折細(xì)鐵絲，鐵絲被折斷時(shí)，斷口很燙手，這說(shuō)明()A．鐵絲從外界吸收熱量，溫度升高B．對(duì)物體做功，也能使物體內(nèi)能增加C．做功和傳熱是等效的D．機(jī)械功可以轉(zhuǎn)化成熱量，鐵絲吸收了熱量，溫度升高答案B解析反復(fù)彎折細(xì)鐵絲的過(guò)程就是一個(gè)外力對(duì)鐵絲做功的過(guò)程，這將使鐵絲的內(nèi)能增加，內(nèi)能增加的宏觀表現(xiàn)就是鐵絲的溫度升高，這里并沒(méi)有涉及傳熱的過(guò)程，故B正確，A、C錯(cuò)誤；做功轉(zhuǎn)化的是能，在這里轉(zhuǎn)化的是內(nèi)能，而不是一個(gè)作為過(guò)程量的熱量，故D錯(cuò)誤。7．金屬制成的汽缸中放入浸了少許乙醚的脫脂棉，有可能使其達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒的過(guò)程是()A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞C．緩慢向里推活塞 D．緩慢向外拉活塞答案A解析浸了乙醚的脫脂棉較容易燃燒，但在常溫或稍高于常溫的情況下也不會(huì)自燃，因此，想使其達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒必須使其溫度升到足夠高，即使其內(nèi)能增加。若向外拉活塞，無(wú)論是緩慢拉還是迅速拉，都會(huì)因?yàn)闅怏w膨脹對(duì)外做功而導(dǎo)致汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能減少(溫度降低)；當(dāng)緩慢向里推活塞時(shí)，盡管外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功而使氣體溫度升高，但由于氣體同時(shí)要向外散熱，此過(guò)程氣體溫度升高不多，不能達(dá)到乙醚燃點(diǎn)；而當(dāng)迅速向里推活塞時(shí)，外界對(duì)氣體做功的功率很大，由于氣體來(lái)不及向外散熱，因此，氣溫急劇上升，這樣就可以使缸內(nèi)氣體溫度達(dá)到乙醚燃點(diǎn)而使之燃燒，故A正確。8．在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50J，下列說(shuō)法正確的是()A．一定是物體放出了50J的熱量B．一定是物體吸收了50J的熱量C．一定是物體分子動(dòng)能增加了50JD．物體的溫度一定升高答案B解析在外界不做功的情況下，內(nèi)能的改變量等于傳遞的熱量，內(nèi)能增加50J，一定是吸收了50J的熱量，故A錯(cuò)誤，B正確；物體內(nèi)能包括所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能，內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能共同決定，所以內(nèi)能增加了50J并不一定是分子動(dòng)能增加了50J，物體分子的平均動(dòng)能有可能不變，即溫度也可能不變，這時(shí)吸收的50J熱量全部用來(lái)增加分子勢(shì)能，故C、D錯(cuò)誤。9．夏季，長(zhǎng)春市的天氣溫差比較大，充足氣的車胎經(jīng)過(guò)正午陽(yáng)光的暴曬容易爆胎。若車胎內(nèi)的氣體可視為理想氣體，爆胎前車胎內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，爆胎過(guò)程時(shí)間極短。關(guān)于車胎內(nèi)的氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變B．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體吸收熱量，內(nèi)能增大C．爆胎過(guò)程中，車胎內(nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增大D．爆胎過(guò)程中，車胎內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能不變答案B解析爆胎前氣體體積不變，溫度升高時(shí)，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大，A錯(cuò)誤，B正確；爆胎過(guò)程時(shí)間極短，氣體來(lái)不及與外界熱交換，其體積膨脹對(duì)外做功，則氣體內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子平均動(dòng)能減小，故C、D錯(cuò)誤。第2節(jié)熱力學(xué)第一定律第3節(jié)能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律1.改變內(nèi)能的兩種方法：做功與傳熱。兩者在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等價(jià)的。2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)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(duì)它所做的功的和。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W?！九幸慌小?1)系統(tǒng)從外界吸收熱量5J，內(nèi)能可能增加5J。(√)(2)物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大。(×)(3)物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少。(×)二、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用1.由ΔU＝U2－U1知，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)能增加時(shí)，ΔU取正值，內(nèi)能減少時(shí)，ΔU取負(fù)值。2.外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，W取正值；而系統(tǒng)對(duì)外界做功時(shí)，W取負(fù)值。3.外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q取正值；而系統(tǒng)向外界傳遞的熱量Q就取負(fù)值?！九幸慌小?1)體積膨脹的物體，其內(nèi)能一定減少。(×)(2)物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變。(√)(3)物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變。(×)三、能量守恒定律1.能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2.永動(dòng)機(jī)不可能制成(1)第一類永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器。(2)第一類永動(dòng)機(jī)由于違背了能量守恒定律，所以不可能制成。探究1熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解(1)熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和傳熱這兩種改變內(nèi)能的過(guò)程是等價(jià)的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與傳熱之間的定量關(guān)系。(2)定律的表達(dá)式ΔU＝Q＋W是標(biāo)量式。(3)應(yīng)用時(shí)各量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國(guó)際單位焦耳。2.公式ΔU＝Q＋W中符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQΔU＋外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)吸收熱量?jī)?nèi)能增加－系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)放出熱量?jī)?nèi)能減少3.判斷是否做功的方法一般情況下外界對(duì)物體做功與否，需看物體的體積是否變化。(1)若物體體積增大，表明物體對(duì)外界做功，W＜0。(2)若物體體積減小，表明外界對(duì)物體做功，W＞0。4.幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。【例1】一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J。(1)是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少焦耳的功？(2)如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105J不變，但是內(nèi)能增加了1.6×105J，計(jì)算結(jié)果W＝－1.0×105J，是負(fù)值，怎樣解釋這個(gè)結(jié)果？(3)在熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W中，W、Q和ΔU的正值、負(fù)值各代表什么物理意義？答案(1)外界對(duì)氣體做了1.6×105J的功。(2)說(shuō)明氣體對(duì)外界做功。(3)在公式ΔU＝Q＋W中，ΔU＞0，氣體內(nèi)能增加；ΔU＜0，氣體內(nèi)能減少。Q＞0，氣體吸熱；Q＜0，氣體放熱。W＞0，外界對(duì)氣體做功；W＜0，氣體對(duì)外界做功。解析(1)由熱力學(xué)第一定律：如果氣體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和傳熱的過(guò)程，那么，外界對(duì)氣體所做功W加上氣體從外界吸收的熱量Q等于氣體內(nèi)能的增加ΔU，即ΔU＝W＋Q將Q＝2.6×105J，ΔU＝4.2×105J代入上式得：W＝ΔU－Q＝4.2×105J－2.6×105J＝1.6×105JW＞0，說(shuō)明外界對(duì)氣體做了1.6×105J的功。(2)如果吸收的熱量Q＝2.6×105J，內(nèi)能ΔU增加了1.6×105J，計(jì)算結(jié)果為W＝－1.0×105J，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功。(3)在公式ΔU＝Q＋W中，ΔU＞0，氣體內(nèi)能增加；ΔU＜0，氣體內(nèi)能減少。Q＞0，氣體吸熱；Q＜0，氣體放熱。W＞0，外界對(duì)氣體做功；W＜0，氣體對(duì)外界做功?！纠?】如圖，內(nèi)壁光滑的汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從狀態(tài)A(活塞在A處)變?yōu)闋顟B(tài)B(活塞在B處)時(shí)，氣體吸收熱量280J，并對(duì)外做功120J。(1)氣體的內(nèi)能改變了多少？是增加還是減少？(2)某人在上一問(wèn)的基礎(chǔ)上又接著提了后一個(gè)問(wèn)題，說(shuō)：“有人使氣體從上一問(wèn)的B狀態(tài)再回到A狀態(tài)，即回到原來(lái)A時(shí)的體積和溫度，氣體放出的熱量是150J，那么返回過(guò)程中氣體對(duì)外做的功又是多少？”請(qǐng)你對(duì)后一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)。答案(1)160J，增加(2)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，汽缸內(nèi)封閉氣體的內(nèi)能變化量為ΔU＝Q＋W＝[280＋(－120)]J＝160J即內(nèi)能增加了160J。(2)若氣體從B狀態(tài)又返回A狀態(tài)，則氣體的內(nèi)能變化量為ΔU′＝ΔU＝－160J根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體由B狀態(tài)返回A狀態(tài)的過(guò)程中有ΔU′＝Q′＋W′則W′＝ΔU′－Q′＝(－160＋150)J＝－10J即氣體從B狀態(tài)返回A狀態(tài)過(guò)程中，對(duì)外做功為10J但從B狀態(tài)到A狀態(tài)，氣體體積減少，應(yīng)該對(duì)氣體做功，顯然與實(shí)際情況不符，故該問(wèn)題題設(shè)有誤，該過(guò)程不能發(fā)生。探究2能量守恒定律的理解和應(yīng)用1.能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)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(guò)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.能量守恒的兩種表達(dá)(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(gè)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(dòng)機(jī)不可能制成的原因分析如果沒(méi)有外界供給熱量而對(duì)外做功，由ΔU＝Q＋W知，系統(tǒng)內(nèi)能將減小。若想源源不斷地做功，在無(wú)外界能量供給的情況下是不可能的?！纠?】下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是()A．用太陽(yáng)灶燒水是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為熱能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能答案A解析用太陽(yáng)灶燒水是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；電燈發(fā)光是消耗電能，轉(zhuǎn)化為光能，B錯(cuò)誤；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，D錯(cuò)誤。【例4】(2021·安徽亳州二中高二期末)“第一類永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)?)A.它不符合機(jī)械能守恒定律B.它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C.它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D.暫時(shí)找不到合理的設(shè)計(jì)方案和理想材料答案B解析第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。【針對(duì)訓(xùn)練】大約在1670年，英國(guó)賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”。如圖所示，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵，斜坡上端有一個(gè)小孔，斜面下有一個(gè)連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底端放一個(gè)小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到小孔P處時(shí)，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對(duì)外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。在以后的二百多年里，維爾金斯的永動(dòng)機(jī)居然改頭換面地出現(xiàn)過(guò)多次，其中一次是在1878年，即在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律確定20年后，竟在德國(guó)取得了專利權(quán)。關(guān)于維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”，正確的認(rèn)識(shí)應(yīng)該是()A.符合理論規(guī)律，一定可以實(shí)現(xiàn)，只是實(shí)現(xiàn)時(shí)間早晚的問(wèn)題B.如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”一定可以實(shí)現(xiàn)C.如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強(qiáng)，則維爾金斯“永動(dòng)機(jī)”可以實(shí)現(xiàn)D.違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)答案D解析如果忽略摩擦，那么鐵球返回斜坡底端Q時(shí)速度為零，無(wú)法對(duì)外做功，如果在返回的過(guò)程中對(duì)外做功了，將無(wú)法返回到底端Q。所以該“永動(dòng)機(jī)”不可以實(shí)現(xiàn)。D正確。1.(熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用)如圖是封閉的汽缸，內(nèi)部封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，則汽缸內(nèi)氣體的()A.溫度升高，內(nèi)能增加600JB.溫度升高，內(nèi)能減少200JC.溫度降低，內(nèi)能增加600JD.溫度降低，內(nèi)能減少200J答案A解析由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W得ΔU＝－200J＋800J＝600J，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，ΔU＝600J＞0，故溫度一定升高，選項(xiàng)A正確。2.(熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用)北京春秋兩季的晝夜溫差較大，細(xì)心的司機(jī)發(fā)現(xiàn)從早晨到中午，車胎的體積和胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)都會(huì)變大。若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變，且可將其視為理想氣體，那么從早晨到中午這段時(shí)間內(nèi)，車胎內(nèi)的氣體()A.對(duì)外界做功，內(nèi)能減小B.對(duì)外界做功，內(nèi)能不變C.吸收熱量，內(nèi)能不變D.吸收的熱量大于對(duì)外所做的功答案D解析車胎的體積和胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)都會(huì)變大。根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，溫度升高，則氣體內(nèi)能增大，且對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱大于對(duì)外所做的功，故選項(xiàng)D正確。3.(能量守恒定律的理解和應(yīng)用)下列關(guān)于能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律的認(rèn)識(shí)不正確的是()A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個(gè)物體的能減少，必然有其他物體的能增加C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)不可能制成D.石子從空中落下，最后停止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了答案D解析根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一定增加，故A正確；某個(gè)物體的能量減少，根據(jù)能量守恒定律得知，必然有其他物體的能量增加，故B正確；不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器—永動(dòng)機(jī)，違反了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能制成，故C正確；石子在運(yùn)動(dòng)和碰撞中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了物體及周圍物體的內(nèi)能，并沒(méi)有消失，故D錯(cuò)誤。4.(能量守恒定律的理解和應(yīng)用)如圖所示，小朋友坐在滑梯上勻速下滑，在這個(gè)過(guò)程中()A.小朋友的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，總能量減少B.因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，小朋友的機(jī)械能大小不變C.系統(tǒng)內(nèi)能是通過(guò)傳熱方式改變的D.由于摩擦，小朋友滑過(guò)的滑梯溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但不是其中每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大答案D解析小朋友沿滑梯勻速下滑的過(guò)程中，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，故機(jī)械能減小，減小的重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，總能量不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；系統(tǒng)內(nèi)能是通過(guò)做功方式改變的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)D正確。課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)25分鐘)題組一熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU＝Q＋W中關(guān)于ΔU、Q、W各個(gè)物理量的正、負(fù)，下列說(shuō)法中正確的是()A.外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正B.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù)C.物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為正，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正D.外界對(duì)物體做功時(shí)W為負(fù)，吸熱時(shí)Q為負(fù)，內(nèi)能增加時(shí)ΔU為負(fù)答案C解析外界對(duì)物體做功時(shí)W為正，反之為負(fù)；吸熱時(shí)Q為正，反之為負(fù)；內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正，反之為負(fù)，故C正確。2.一定質(zhì)量的氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式正確的是()A.W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB.W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC.W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD.W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J答案B解析因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，W取正值，即W＝8×104J；氣體內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU＝－1.2×105J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，選項(xiàng)B正確。3.一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始經(jīng)過(guò)一系列改變后又回到開(kāi)始狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做功，W2表示氣體對(duì)外界做功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則整個(gè)過(guò)程一定有()A.Q1－Q2＝W2－W1 B.Q1＝Q2C.W2＝W1 D.Q1＞Q2答案A解析由題意知，W1為正功，W2為負(fù)功Q1為正，Q2為負(fù)，故W＝W1－W2，Q＝Q1－Q2由于從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到開(kāi)始的狀態(tài)，所以ΔU＝W＋Q＝0即得Q1－Q2＝W2－W1，故選項(xiàng)A正確。4.關(guān)于內(nèi)能的變化，以下說(shuō)法正確的是()A.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變答案C解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，物體內(nèi)能的變化與做功及傳熱兩個(gè)因素均有關(guān).物體吸收熱量，內(nèi)能不一定增大，因?yàn)槲矬w可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能有可能不變或減少，A錯(cuò)誤；物體對(duì)外做功，可能同時(shí)吸收熱量，內(nèi)能還有可能不變或增大，B錯(cuò)誤，C正確；物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少，D錯(cuò)誤。5.固定不動(dòng)的水平汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略。假設(shè)汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動(dòng)，如圖所示，則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，關(guān)于汽缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是()A.氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小B.氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變C.外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變D.氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能不變答案B解析用力F緩慢拉動(dòng)活塞時(shí)，氣體膨脹，對(duì)外做功，但由于汽缸的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境溫度又不變，汽缸會(huì)從外界吸收熱量而保持與環(huán)境溫度相同，因而氣體的內(nèi)能不變，故B選項(xiàng)正確。題組二能量守恒定律的理解和應(yīng)用6.有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，下列說(shuō)法正確的是()A.只適用于機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化B.只適用能量轉(zhuǎn)化過(guò)程C.“摩擦生熱”是創(chuàng)造了熱，它不符合能量守恒定律D.根據(jù)能量守恒定律，宇宙中的能量總和不變答案D解析能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍遵循的一個(gè)規(guī)律，適用于一切能量和一切物理過(guò)程，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。7.一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗1J電能，放出約3J的熱量。下列說(shuō)法正確的是()A.空調(diào)制熱過(guò)程產(chǎn)生了新能量B.空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化而來(lái)的C.此過(guò)程違反了能量守恒定律D.空調(diào)制熱時(shí)放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來(lái)，另一部分則是從外界吸收答案D解析該空調(diào)向室內(nèi)放出的熱量，一部分是通過(guò)電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化而來(lái)，另一部分則是通過(guò)從外界吸收，因此并不違反能量守恒定律，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。8．下列關(guān)于第一類永動(dòng)機(jī)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器B．永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律C．永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是技術(shù)問(wèn)題D．永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違背了能量守恒定律答案C解析永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器，這是人們的美好愿望，但它違背了能量守恒定律，這也是它不能制成的原因，而不是因?yàn)榧夹g(shù)問(wèn)題。故選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤。9．下列說(shuō)法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的B．微觀物體的高速運(yùn)動(dòng)也服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生答案C解析永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，即使隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)也是不可以制成的，A錯(cuò)誤；牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于宏觀低速的物體運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正確；由能量守恒定律可知，能量是不能憑空產(chǎn)生的，D錯(cuò)誤。10.(2021·濟(jì)南市期中)如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸固定在水平面上，其右端由于有擋板，厚度不計(jì)的絕熱活塞不能離開(kāi)汽缸，汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞距汽缸右端的距離為0.2m?，F(xiàn)對(duì)封閉氣體加熱，活塞緩慢移動(dòng)，一段時(shí)間后停止加熱，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)變?yōu)?×105Pa。已知活塞的橫截面積為0.04m2，外部大氣壓強(qiáng)為1×105P