2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題3.1 功、熱和內(nèi)能的改變（含答案）

2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題3.1功、熱和內(nèi)能的改變（含答案）專題3.1功、熱和內(nèi)能的改變【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1真空膨脹問題】 【題型2功與內(nèi)能的改變】 【題型3熱與內(nèi)能的改變】 【題型4聯(lián)系實(shí)際】 【題型5綜合問題】 【題型6對(duì)比問題】 【題型1真空膨脹問題】【例1】如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功【變式1-1】如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。①若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；②若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量?！咀兪?-2】(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變【變式1-3】（多選）如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中()B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變【題型2功與內(nèi)能的改變】【例2】(多選)早些年小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具，鐵絲的一端纏繞棉花，用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi)，將筆芯的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來，然后用力快速推鐵絲，馬鈴薯小塊高速飛出，能打出十幾米遠(yuǎn)。下列說法正確的是()A．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高B．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體對(duì)外做功C．馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自氣體內(nèi)能D．馬鈴薯小塊高速飛出時(shí)外界對(duì)筆芯內(nèi)氣體做功【變式2-1】如圖是某同學(xué)利用汽缸設(shè)計(jì)的汽車加速度傳感器示意圖，將汽缸水平固定在汽車上且開口向后，內(nèi)壁光滑，用活塞封閉一定質(zhì)量氣體，通過活塞的移動(dòng)判斷汽車加速和減速的情況。若汽缸和活塞均絕熱，汽車由勻速變?yōu)榧铀偾斑M(jìn)，汽缸內(nèi)氣體()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)變多B．分子的平均動(dòng)能變大C．單位時(shí)間分子撞擊活塞的次數(shù)減少D．內(nèi)能變大【變式2-2】某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度?！咀兪?-3】(多選)如圖所示，汽缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，汽缸、活塞是絕熱的且不漏氣。開始時(shí)活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉(仍不漏氣)，活塞最終靜止在距原位置下方h處，設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量為ΔU，不計(jì)氣體重心改變的影響，下列說法正確的是()A．ΔU<mghB．ΔU>mghC．甲氣室內(nèi)氣體溫度升高，乙氣室內(nèi)氣體溫度降低D．乙氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的減少量等于甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量【題型3熱與內(nèi)能的改變】【例3】重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小【變式3-1】(多選)下列關(guān)于熱傳遞的說法正確的是()A．熱量是從含熱量較多的物體傳到含熱量較少的物體B．熱量是從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體C．熱量是從內(nèi)能較多的物體傳到內(nèi)能較少的物體D．熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度【變式3-2】下列說法中正確的是()A．物體吸熱后溫度一定升高B．晶體熔化時(shí)吸收的熱量大于其凝固時(shí)放出的熱量C．0℃的冰熔化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變D．100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣的過程中內(nèi)能增大【變式3-3】在以下事例中，通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是()A．兩小球碰撞后粘合起來，同時(shí)溫度升高B．冬天暖氣為房間供暖C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱【題型4聯(lián)系實(shí)際】【例4】如圖所示，在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣．然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí)，瓶塞會(huì)跳起來．當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”．對(duì)于“白霧”的形成，下列說法正確的是()A．這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠B．這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣C．這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧D．瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴【變式4-1】(多選)如圖是老式爆米花機(jī)，其主要部分是一個(gè)可以密封的鋼筒．用它來加工爆米花的方法是：把玉米粒倒入鋼筒內(nèi)并用密封蓋密封，然后不斷加熱，當(dāng)鋼筒被加熱到一定程度后迅速打開封蓋，玉米粒就會(huì)膨脹炸開．在對(duì)鋼筒加熱的過程中，關(guān)于筒內(nèi)氣體，下列說法正確的是()A．氣體的內(nèi)能不變B．鋼筒內(nèi)的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C．鋼筒內(nèi)單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目變小D．鋼筒壁單位面積受到氣體分子的撞擊力變大【變式4-2】如圖是壓力保溫瓶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，活塞a與液面之間密閉了一定質(zhì)量的氣體。假設(shè)封閉氣體為理想氣體且與外界沒有熱交換，則向下壓a的過程中，瓶?jī)?nèi)氣體()A．內(nèi)能增大B．體積增大C．壓強(qiáng)不變D．溫度不變【變式4-3】（多選）用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A．體積減小，內(nèi)能增大 B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小【題型5綜合問題】【例5】關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是()A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D．兩物體之間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差【變式5-1】[多選]對(duì)于一定量的氣體，下列說法正確的是()A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高【變式5-2】下列說法正確的是()A．熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C．物體吸收熱量，溫度一定升高D．熱量總是由內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體【變式5-3】關(guān)于溫度和內(nèi)能的理解，下列說法中正確的是().A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則物體每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大B．不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能C．1g100水的內(nèi)能小于1g100水蒸氣的內(nèi)能D．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，也就是說做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的【題型6對(duì)比問題】【例6】(多選)列車運(yùn)行的平穩(wěn)性與車廂的振動(dòng)密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動(dòng)，上下乘客時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中()A．上下乘客時(shí)，氣體的內(nèi)能不變B．上下乘客時(shí)，氣體從外界吸熱C．劇烈顛簸時(shí)，外界對(duì)氣體做功D．劇烈顛簸時(shí)，氣體的溫度不變【變式6-1】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi)，A、B兩球用同一種材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大，如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，則()A．A球吸收的熱量較多B．B球吸收的熱量較多C．兩球吸收的熱量一樣多D．無法確定【變式6-2】A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同．將兩管抽成真空后，開口向下插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升到如圖3所示位置停止．假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法中正確的是()A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量C．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同【變式6-3】如圖所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣，b部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動(dòng)一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()A.Va＞Vb，Ta＞Tb B.Va＞Vb，Ta＜TbC.Va＜Vb，Ta＜Tb D.Va＜Vb，Ta＞Tb

參考答案【題型1真空膨脹問題】【例1】如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功解析：選C抽開隔板，氣體自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，A正確，C錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，D正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，B正確。【變式1-1】如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。①若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；②若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。答案①eq\f(1,2)p0②0.6p00.2kT0解析①容器內(nèi)的理想氣體從打開C到再次平衡時(shí)，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾耳定律得p0V0＝p·2V0解得此時(shí)氣體壓強(qiáng)p＝eq\f(1,2)p0。②升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)解得壓強(qiáng)為p′＝1.2p＝0.6p0溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界既不對(duì)理想氣體做功，理想氣體也不對(duì)外界做功，所以W＝0；升高溫度，內(nèi)能增量為ΔU＝k(1.2T0－T0)＝0.2kT0根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸收的熱量為Q＝ΔU＝0.2kT0?！咀兪?-2】(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變答案ABD解析因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B、D正確，E錯(cuò)誤?！咀兪?-3】（多選）如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中()B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答案BD解析因b內(nèi)為真空，所以抽開隔板后，a內(nèi)氣體可以“自發(fā)”進(jìn)入b，氣體不做功．又因容器絕熱，不與外界發(fā)生熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以判斷其內(nèi)能不變，溫度不變．由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體體積增大，溫度不變，壓強(qiáng)必然變?。C上可判斷B、D項(xiàng)正確．【題型2功與內(nèi)能的改變】【例2】(多選)早些年小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具，鐵絲的一端纏繞棉花，用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi)，將筆芯的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來，然后用力快速推鐵絲，馬鈴薯小塊高速飛出，能打出十幾米遠(yuǎn)。下列說法正確的是()A．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高B．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體對(duì)外做功C．馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自氣體內(nèi)能D．馬鈴薯小塊高速飛出時(shí)外界對(duì)筆芯內(nèi)氣體做功【解析】在快速推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體經(jīng)歷絕熱壓縮的過程，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，故筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高，故A正確;在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體被壓縮，是外界對(duì)氣體做功，故B錯(cuò)誤;封閉氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，推出馬鈴薯，對(duì)外做功，馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自氣體內(nèi)能，故C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼C【變式2-1】如圖是某同學(xué)利用汽缸設(shè)計(jì)的汽車加速度傳感器示意圖，將汽缸水平固定在汽車上且開口向后，內(nèi)壁光滑，用活塞封閉一定質(zhì)量氣體，通過活塞的移動(dòng)判斷汽車加速和減速的情況。若汽缸和活塞均絕熱，汽車由勻速變?yōu)榧铀偾斑M(jìn)，汽缸內(nèi)氣體()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)變多B．分子的平均動(dòng)能變大C．單位時(shí)間分子撞擊活塞的次數(shù)減少D．內(nèi)能變大解析：選C對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，如圖所示，當(dāng)汽車勻速時(shí)，由平衡關(guān)系可知p0S＝pS，p0＝p，當(dāng)汽車加速時(shí)，由平衡關(guān)系變?yōu)榧铀龠\(yùn)動(dòng)，且加速度a方向向左，由牛頓第二定律可得p0S－pS＝ma，故可知p0>p，壓強(qiáng)變小，即體積變大。故單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少；單位時(shí)間內(nèi)分子撞擊活塞的次數(shù)減小，故A錯(cuò)誤，C正確；由熱學(xué)第一定律可知ΔU＝Q＋W，題中絕熱，故可知Q等于0，體積變大，W為負(fù)值，故內(nèi)能減小，分子平均動(dòng)能也減小，故B、D錯(cuò)誤。【變式2-2】某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。答案低于大于解析活塞光滑、容器絕熱，容器內(nèi)空氣體積增大，對(duì)外做功，由ΔU＝W＋Q知，氣體內(nèi)能減少，溫度降低。氣體的壓強(qiáng)與氣體溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，由于容器內(nèi)空氣的溫度低于外界溫度，但壓強(qiáng)相同，則容器中空氣的密度大于外界空氣的密度?！咀兪?-3】(多選)如圖所示，汽缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，汽缸、活塞是絕熱的且不漏氣。開始時(shí)活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉(仍不漏氣)，活塞最終靜止在距原位置下方h處，設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量為ΔU，不計(jì)氣體重心改變的影響，下列說法正確的是()A．ΔU<mghB．ΔU>mghC．甲氣室內(nèi)氣體溫度升高，乙氣室內(nèi)氣體溫度降低D．乙氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的減少量等于甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量【解析】甲氣室氣體體積減小，外界對(duì)它做正功W甲，其中包括活塞對(duì)氣體做的功mgh和乙氣室氣體做的功W乙，且為正功，因甲氣室內(nèi)氣體變化為絕熱過程，所以W甲=ΔU，故ΔU=mgh+W乙，選項(xiàng)B正確，A、D錯(cuò)誤。由于甲氣室內(nèi)氣體做負(fù)功，乙氣室內(nèi)氣體做正功，故甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增加，乙氣室內(nèi)氣體內(nèi)能減小，所以甲氣室內(nèi)氣體溫度升高，乙氣室內(nèi)氣體溫度降低，C正確。【答案】BC【題型3熱與內(nèi)能的改變】【例3】重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小答案B解析質(zhì)量一定的氣體，體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，是一個(gè)等容變化，據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋：溫度升高，氣體的平均動(dòng)能增加；單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的器壁的分子數(shù)增多，可知壓強(qiáng)增大．由于溫度升高，所以分子平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能變大；體積不變，對(duì)內(nèi)外都不做功，內(nèi)能增大，所以只有吸收熱量，故A、C、D錯(cuò)誤；B正確．【變式3-1】(多選)下列關(guān)于熱傳遞的說法正確的是()A．熱量是從含熱量較多的物體傳到含熱量較少的物體B．熱量是從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體C．熱量是從內(nèi)能較多的物體傳到內(nèi)能較少的物體D．熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度解析：選BD熱量不是狀態(tài)量，不能說含有或者具有多少熱量，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在熱傳遞的過程中熱量總是由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度，故選項(xiàng)D正確．【變式3-2】下列說法中正確的是()A．物體吸熱后溫度一定升高B．晶體熔化時(shí)吸收的熱量大于其凝固時(shí)放出的熱量C．0℃的冰熔化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變D．100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣的過程中內(nèi)能增大【解析】物體吸熱后溫度可能不變，平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；晶體熔化時(shí)吸收的熱量等于其凝固時(shí)放出的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；0℃的冰熔化成0℃的水的過程中吸熱，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；100℃的水變成100℃的水蒸氣的過程中吸熱，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增大，選項(xiàng)D正確。故選D?！敬鸢浮緿【變式3-3】在以下事例中，通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是()A．兩小球碰撞后粘合起來，同時(shí)溫度升高B．冬天暖氣為房間供暖C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱答案：B解析：改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，熱傳遞指內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩小球碰撞后粘在一起，溫度升高，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；冬天暖氣為房間供暖，是通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的，故B正確；點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；車輪與地面摩擦生熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤．【題型4聯(lián)系實(shí)際】【例4】如圖所示，在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣．然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí)，瓶塞會(huì)跳起來．當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”．對(duì)于“白霧”的形成，下列說法正確的是()A．這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠B．這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣C．這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧D．瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴答案：D解析：當(dāng)用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功，使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出．形成“白霧”的原因是，在塞子突然跳起時(shí)，氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分被液化成小水滴，故選項(xiàng)D正確．【變式4-1】(多選)如圖是老式爆米花機(jī)，其主要部分是一個(gè)可以密封的鋼筒．用它來加工爆米花的方法是：把玉米粒倒入鋼筒內(nèi)并用密封蓋密封，然后不斷加熱，當(dāng)鋼筒被加熱到一定程度后迅速打開封蓋，玉米粒就會(huì)膨脹炸開．在對(duì)鋼筒加熱的過程中，關(guān)于筒內(nèi)氣體，下列說法正確的是()A．氣體的內(nèi)能不變B．鋼筒內(nèi)的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C．鋼筒內(nèi)單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目變小D．鋼筒壁單位面積受到氣體分子的撞擊力變大【解析】對(duì)鋼桶加熱，溫度上升，氣體的內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，當(dāng)體積一定，T上升，則P增大，即鋼筒壁單位面積受到氣體分子的撞擊力變大，BD正確；氣體的質(zhì)量不變，體積不變，故鋼筒內(nèi)單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目不變，C錯(cuò)誤；【答案】BD【變式4-2】如圖是壓力保溫瓶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，活塞a與液面之間密閉了一定質(zhì)量的氣體。假設(shè)封閉氣體為理想氣體且與外界沒有熱交換，則向下壓a的過程中，瓶?jī)?nèi)氣體()A．內(nèi)能增大B．體積增大C．壓強(qiáng)不變D．溫度不變【解析】向下壓a的過程中，外界對(duì)氣體做功，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增大，選項(xiàng)A正確;向下壓a的過程中，瓶?jī)?nèi)氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，溫度升高，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼【變式4-3】（多選）用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A．體積減小，內(nèi)能增大 B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小答案AC解析充氣袋被擠壓時(shí)，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，故由熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A、C正確；體積減小，內(nèi)能增加，由理想氣體狀態(tài)方程可知?dú)怏w壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．【題型5綜合問題】【例5】關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是()A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D．兩物體之間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差解析：選D，熱量是一個(gè)過程量，是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移量，不能說物體含有多少熱量，故A、B錯(cuò)；由于做功和熱傳遞都可引起系統(tǒng)內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對(duì)．【變式5-1】[多選]對(duì)于一定量的氣體，下列說法正確的是()A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高解析：選ABE氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，A正確；溫度高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)就劇烈，B正確；在完全失重的情況下，分子熱運(yùn)動(dòng)不停息，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零，C錯(cuò)誤；做功也可以改變物體的內(nèi)能，D錯(cuò)誤；氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高，E正確?！咀兪?-2】下列說法正確的是()A．熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C．物體吸收熱量，溫度一定升高D．熱量總是由內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體解析：選A，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，故A選項(xiàng)正確；引起物體內(nèi)能的變化有做功和熱傳遞兩種途徑，單就一個(gè)方面不足以斷定其內(nèi)能的變化，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；在晶體熔化和液體沸騰過程中，物體要不斷地吸收熱量，但物體的溫度不變，這時(shí)內(nèi)能的增加主要表現(xiàn)在內(nèi)部分子勢(shì)能的增加，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩物體之間熱量的流向只與它們的溫度有關(guān)，與它們內(nèi)能的大小無關(guān)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．【變式5-3】關(guān)于溫度和內(nèi)能的理解，下列說法中正確的是().A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則物體每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大B．不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能C．1g100水的內(nèi)能小于1g100水蒸氣的內(nèi)能D．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，也就是說做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則分子平均動(dòng)能變大，但非每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，溫度相同的氫氣和氧氣分子具有相同的平均動(dòng)能，但是質(zhì)量相同的氫氣和氧氣的分子數(shù)不同，則兩種氣體的內(nèi)能不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1g100水變?yōu)?g100的水蒸氣要吸收熱量，則1g100水的內(nèi)能小于1g100水蒸氣的內(nèi)能，選項(xiàng)C正確；做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，但是做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是不相同的，做功是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾【題型6對(duì)比問題】【例6】(多選)列車運(yùn)行的平穩(wěn)性與車廂的振動(dòng)密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動(dòng)，上下乘客時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中()A．上下乘客時(shí)，氣體的內(nèi)能不變B．上下乘客時(shí)，氣體從外界吸熱C．劇烈顛簸時(shí)，外界對(duì)氣體做功D．劇烈顛簸時(shí)，氣體的溫度不變解析：選AC上下乘客時(shí)汽缸內(nèi)氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化，溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，在體積壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，故氣體向外界放熱，A正確，B錯(cuò)誤；劇烈顛簸時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣體經(jīng)歷絕熱過程，外界對(duì)氣體做功，氣體的溫度升高，C正確，D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi)，A、B兩球用同一種材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大，如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，則()A．A球吸收的熱量較多B．B球吸收的熱量較多C．兩球吸收的熱量一樣多D．無法確定【解析】?jī)汕虺跄B(tài)溫度相同，初末態(tài)體積也相同，所以內(nèi)能增量相同，但水銀中的B球膨脹時(shí)對(duì)外做功多，所以吸熱較多，故選B?！敬鸢浮緽【變式6-2】A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同．將兩管抽成真空后，開口向下插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升到如圖3所示位置停止．假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法中正確的是()A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量C．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同答案B解析在水銀進(jìn)入管中的過程中，大氣壓力對(duì)水銀做功，把大氣的能量轉(zhuǎn)化為水銀的內(nèi)能和重力勢(shì)能，在一定的大氣壓下，靜止時(shí)，A、B管中水銀柱的高度是相同的，則進(jìn)入管中的水銀體積相同，所以大氣壓力做功相同．但兩裝置中水銀重力勢(shì)能的增量不同，所以兩者內(nèi)能的改變也不同，由圖可知B管水銀的重力勢(shì)能較小，所以B管中水銀的內(nèi)能增量較多．故B正確．【變式6-3】如圖所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣，b部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動(dòng)一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()A.Va＞Vb，Ta＞Tb B.Va＞Vb，Ta＜TbC.Va＜Vb，Ta＜Tb D.Va＜Vb，Ta＞Tb答案D解析解除鎖定前，兩部分氣體溫度相同，體積相同，物質(zhì)的量大的部分分子密度大，氣體壓強(qiáng)大，即b部分壓強(qiáng)大，故解除鎖定后活塞左移，平衡時(shí)Va＜Vb，pa＝pb，故A、B錯(cuò)誤；活塞左移過程中，a氣體被壓縮內(nèi)能增大，溫度升高，b氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，平衡時(shí)Ta＞Tb，故C錯(cuò)誤，D正確。專題3.1功、熱和內(nèi)能的改變【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1真空膨脹問題】 【題型2功與內(nèi)能的改變】 【題型3熱與內(nèi)能的改變】 【題型4聯(lián)系實(shí)際】 【題型5綜合問題】 【題型6對(duì)比問題】 【題型1真空膨脹問題】【例1】如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功解析：選C抽開隔板，氣體自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，A正確，C錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，D正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，B正確?！咀兪?-1】如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。①若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；②若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。答案①eq\f(1,2)p0②0.6p00.2kT0解析①容器內(nèi)的理想氣體從打開C到再次平衡時(shí)，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾耳定律得p0V0＝p·2V0解得此時(shí)氣體壓強(qiáng)p＝eq\f(1,2)p0。②升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)解得壓強(qiáng)為p′＝1.2p＝0.6p0溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界既不對(duì)理想氣體做功，理想氣體也不對(duì)外界做功，所以W＝0；升高溫度，內(nèi)能增量為ΔU＝k(1.2T0－T0)＝0.2kT0根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸收的熱量為Q＝ΔU＝0.2kT0?！咀兪?-2】(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變答案ABD解析因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B、D正確，E錯(cuò)誤?！咀兪?-3】（多選）如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中()B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答案BD解析因b內(nèi)為真空，所以抽開隔板后，a內(nèi)氣體可以“自發(fā)”進(jìn)入b，氣體不做功．又因容器絕熱，不與外界發(fā)生熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以判斷其內(nèi)能不變，溫度不變．由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體體積增大，溫度不變，壓強(qiáng)必然變?。C上可判斷B、D項(xiàng)正確．【題型2功與內(nèi)能的改變】【例2】(多選)早些年小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具，鐵絲的一端纏繞棉花，用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi)，將筆芯的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來，然后用力快速推鐵絲，馬鈴薯小塊高速飛出，能打出十幾米遠(yuǎn)。下列說法正確的是()A．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高B．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體對(duì)外做功C．馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自氣體內(nèi)能D．馬鈴薯小塊高速飛出時(shí)外界對(duì)筆芯內(nèi)氣體做功【解析】在快速推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體經(jīng)歷絕熱壓縮的過程，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，故筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高，故A正確;在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體被壓縮，是外界對(duì)氣體做功，故B錯(cuò)誤;封閉氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，推出馬鈴薯，對(duì)外做功，馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自氣體內(nèi)能，故C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼C【變式2-1】如圖是某同學(xué)利用汽缸設(shè)計(jì)的汽車加速度傳感器示意圖，將汽缸水平固定在汽車上且開口向后，內(nèi)壁光滑，用活塞封閉一定質(zhì)量氣體，通過活塞的移動(dòng)判斷汽車加速和減速的情況。若汽缸和活塞均絕熱，汽車由勻速變?yōu)榧铀偾斑M(jìn)，汽缸內(nèi)氣體()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)變多B．分子的平均動(dòng)能變大C．單位時(shí)間分子撞擊活塞的次數(shù)減少D．內(nèi)能變大解析：選C對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，如圖所示，當(dāng)汽車勻速時(shí)，由平衡關(guān)系可知p0S＝pS，p0＝p，當(dāng)汽車加速時(shí)，由平衡關(guān)系變?yōu)榧铀龠\(yùn)動(dòng)，且加速度a方向向左，由牛頓第二定律可得p0S－pS＝ma，故可知p0>p，壓強(qiáng)變小，即體積變大。故單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少；單位時(shí)間內(nèi)分子撞擊活塞的次數(shù)減小，故A錯(cuò)誤，C正確；由熱學(xué)第一定律可知ΔU＝Q＋W，題中絕熱，故可知Q等于0，體積變大，W為負(fù)值，故內(nèi)能減小，分子平均動(dòng)能也減小，故B、D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界。現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。答案低于大于解析活塞光滑、容器絕熱，容器內(nèi)空氣體積增大，對(duì)外做功，由ΔU＝W＋Q知，氣體內(nèi)能減少，溫度降低。氣體的壓強(qiáng)與氣體溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，由于容器內(nèi)空氣的溫度低于外界溫度，但壓強(qiáng)相同，則容器中空氣的密度大于外界空氣的密度?！咀兪?-3】(多選)如圖所示，汽缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，汽缸、活塞是絕熱的且不漏氣。開始時(shí)活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉(仍不漏氣)，活塞最終靜止在距原位置下方h處，設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量為ΔU，不計(jì)氣體重心改變的影響，下列說法正確的是()A．ΔU<mghB．ΔU>mghC．甲氣室內(nèi)氣體溫度升高，乙氣室內(nèi)氣體溫度降低D．乙氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的減少量等于甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量【解析】甲氣室氣體體積減小，外界對(duì)它做正功W甲，其中包括活塞對(duì)氣體做的功mgh和乙氣室氣體做的功W乙，且為正功，因甲氣室內(nèi)氣體變化為絕熱過程，所以W甲=ΔU，故ΔU=mgh+W乙，選項(xiàng)B正確，A、D錯(cuò)誤。由于甲氣室內(nèi)氣體做負(fù)功，乙氣室內(nèi)氣體做正功，故甲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增加，乙氣室內(nèi)氣體內(nèi)能減小，所以甲氣室內(nèi)氣體溫度升高，乙氣室內(nèi)氣體溫度降低，C正確?！敬鸢浮緽C【題型3熱與內(nèi)能的改變】【例3】重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小答案B解析質(zhì)量一定的氣體，體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，是一個(gè)等容變化，據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋：溫度升高，氣體的平均動(dòng)能增加；單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的器壁的分子數(shù)增多，可知壓強(qiáng)增大．由于溫度升高，所以分子平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能變大；體積不變，對(duì)內(nèi)外都不做功，內(nèi)能增大，所以只有吸收熱量，故A、C、D錯(cuò)誤；B正確．【變式3-1】(多選)下列關(guān)于熱傳遞的說法正確的是()A．熱量是從含熱量較多的物體傳到含熱量較少的物體B．熱量是從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體C．熱量是從內(nèi)能較多的物體傳到內(nèi)能較少的物體D．熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度解析：選BD熱量不是狀態(tài)量，不能說含有或者具有多少熱量，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在熱傳遞的過程中熱量總是由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度，故選項(xiàng)D正確．【變式3-2】下列說法中正確的是()A．物體吸熱后溫度一定升高B．晶體熔化時(shí)吸收的熱量大于其凝固時(shí)放出的熱量C．0℃的冰熔化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變D．100℃的水變?yōu)?00℃的水蒸氣的過程中內(nèi)能增大【解析】物體吸熱后溫度可能不變，平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；晶體熔化時(shí)吸收的熱量等于其凝固時(shí)放出的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；0℃的冰熔化成0℃的水的過程中吸熱，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；100℃的水變成100℃的水蒸氣的過程中吸熱，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增大，選項(xiàng)D正確。故選D?！敬鸢浮緿【變式3-3】在以下事例中，通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是()A．兩小球碰撞后粘合起來，同時(shí)溫度升高B．冬天暖氣為房間供暖C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱答案：B解析：改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，熱傳遞指內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩小球碰撞后粘在一起，溫度升高，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；冬天暖氣為房間供暖，是通過熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的，故B正確；點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；車輪與地面摩擦生熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤．【題型4聯(lián)系實(shí)際】【例4】如圖所示，在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣．然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí)，瓶塞會(huì)跳起來．當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”．對(duì)于“白霧”的形成，下列說法正確的是()A．這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠B．這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣C．這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧D．瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴答案：D解析：當(dāng)用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功，使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出．形成“白霧”的原因是，在塞子突然跳起時(shí)，氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分被液化成小水滴，故選項(xiàng)D正確．【變式4-1】(多選)如圖是老式爆米花機(jī)，其主要部分是一個(gè)可以密封的鋼筒．用它來加工爆米花的方法是：把玉米粒倒入鋼筒內(nèi)并用密封蓋密封，然后不斷加熱，當(dāng)鋼筒被加熱到一定程度后迅速打開封蓋，玉米粒就會(huì)膨脹炸開．在對(duì)鋼筒加熱的過程中，關(guān)于筒內(nèi)氣體，下列說法正確的是()A．氣體的內(nèi)能不變B．鋼筒內(nèi)的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C．鋼筒內(nèi)單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目變小D．鋼筒壁單位面積受到氣體分子的撞擊力變大【解析】對(duì)鋼桶加熱，溫度上升，氣體的內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，當(dāng)體積一定，T上升，則P增大，即鋼筒壁單位面積受到氣體分子的撞擊力變大，BD正確；氣體的質(zhì)量不變，體積不變，故鋼筒內(nèi)單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目不變，C錯(cuò)誤；【答案】BD【變式4-2】如圖是壓力保溫瓶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，活塞a與液面之間密閉了一定質(zhì)量的氣體。假設(shè)封閉氣體為理想氣體且與外界沒有熱交換，則向下壓a的過程中，瓶?jī)?nèi)氣體()A．內(nèi)能增大B．體積增大C．壓強(qiáng)不變D．溫度不變【解析】向下壓a的過程中，外界對(duì)氣體做功，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增大，選項(xiàng)A正確;向下壓a的過程中，瓶?jī)?nèi)氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，溫度升高，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼【變式4-3】（多選）用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A．體積減小，內(nèi)能增大 B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小答案AC解析充氣袋被擠壓時(shí)，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，故由熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A、C正確；體積減小，內(nèi)能增加，由理想氣體狀態(tài)方程可知?dú)怏w壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．【題型5綜合問題】【例5】關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是()A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D．兩物體之間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差解析：選D，熱量是一個(gè)過程量，是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移量，不能說物體含有多少熱量，故A、B錯(cuò)；由于做功和熱傳遞都可引起系統(tǒng)內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對(duì)．【變式5-1】[多選]對(duì)于一定量的氣體，下列說法正確的是()A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高解析：選ABE氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，A正確；溫度高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)就劇烈，B正確；在完全失重的情況下，分子熱運(yùn)動(dòng)不停息，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零，C錯(cuò)誤；做功也可以改變物體的內(nèi)能，D錯(cuò)誤；氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高，E正確?！咀兪?-2】下列說法正確的是()A．熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C．物體吸收熱量，溫度一定升高D．熱量總是由內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體解析：選A，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，故A選項(xiàng)正確；引起物體內(nèi)能的變化有做功和熱傳遞兩種途徑，單就一個(gè)方面不足以斷定其內(nèi)能的變化，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；在晶體熔化和液體沸騰過程中，物體要不斷地吸收熱量，但物體的溫度不變，這時(shí)內(nèi)能的增加主要表現(xiàn)在內(nèi)部分子勢(shì)能的增加，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩物體之間熱量的流向只與它們的溫度有關(guān)，與它們內(nèi)能的大小無關(guān)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．【變式5-3】關(guān)于溫度和內(nèi)能的理解，下列說法中正確的是().A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則物體每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大B．不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能C．1g100水的內(nèi)能小于1g100水蒸氣的內(nèi)能D．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，也就是說做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則分子平均動(dòng)能變大，但非每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，溫度相同的氫氣和氧氣分子具有相同的平均動(dòng)能，但是質(zhì)量相同的氫氣和氧氣的分子數(shù)不同，則兩種氣體的內(nèi)能不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1g100水變?yōu)?g100的水蒸氣要吸收熱量，則1g100水的內(nèi)能小于1g100水蒸氣的內(nèi)能，選項(xiàng)C正確；做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，但是做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是不相同的，做功是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾【題型6對(duì)比問題】【例6】(多選)列車運(yùn)行的平穩(wěn)性與車廂的振動(dòng)密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動(dòng)，上下乘客時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中()A．上下乘客時(shí)，氣體的內(nèi)能不變B．上下乘客時(shí)，氣體從外界吸熱C．劇烈顛簸時(shí)，外界對(duì)氣體做功D．劇烈顛簸時(shí)，氣體的溫度不變解析：選AC上下乘客時(shí)汽缸內(nèi)氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化，溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，在體積壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，故氣體向外界放熱，A正確，B錯(cuò)誤；劇烈顛簸時(shí)汽缸內(nèi)氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣體經(jīng)歷絕熱過程，外界對(duì)氣體做功，氣體的溫度升高，C正確，D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的球，分別浸沒在水和水銀的同一深度內(nèi)，A、B兩球用同一種材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大，如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，則()A．A球吸收的熱量較多B．B球吸收的熱量較多C．兩球吸收的熱量一樣多D．無法確定【解析】?jī)汕虺跄B(tài)溫度相同，初末態(tài)體積也相同，所以內(nèi)能增量相同，但水銀中的B球膨脹時(shí)對(duì)外做功多，所以吸熱較多，故選B?！敬鸢浮緽【變式6-2】A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同．將兩管抽成真空后，開口向下插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升到如圖3所示位置停止．假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法中正確的是()A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量C．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同答案B解析在水銀進(jìn)入管中的過程中，大氣壓力對(duì)水銀做功，把大氣的能量轉(zhuǎn)化為水銀的內(nèi)能和重力勢(shì)能，在一定的大氣壓下，靜止時(shí)，A、B管中水銀柱的高度是相同的，則進(jìn)入管中的水銀體積相同，所以大氣壓力做功相同．但兩裝置中水銀重力勢(shì)能的增量不同，所以兩者內(nèi)能的改變也不同，由圖可知B管水銀的重力勢(shì)能較小，所以B管中水銀的內(nèi)能增量較多．故B正確．【變式6-3】如圖所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣，b部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動(dòng)一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()A.Va＞Vb，Ta＞Tb B.Va＞Vb，Ta＜TbC.Va＜Vb，Ta＜Tb D.Va＜Vb，Ta＞Tb答案D解析解除鎖定前，兩部分氣體溫度相同，體積相同，物質(zhì)的量大的部分分子密度大，氣體壓強(qiáng)大，即b部分壓強(qiáng)大，故解除鎖定后活塞左移，平衡時(shí)Va＜Vb，pa＝pb，故A、B錯(cuò)誤；活塞左移過程中，a氣體被壓縮內(nèi)能增大，溫度升高，b氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，平衡時(shí)Ta＞Tb，故C錯(cuò)誤，D正確。專題3.2熱力學(xué)第一定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1熱力學(xué)第一定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用】 【題型2與單體氣缸綜合】 【題型3與雙體氣缸綜合】 【題型4聯(lián)系實(shí)際】 【題型5與p-V圖像綜合】 【題型6與p-T圖像綜合】 【題型7與V-T圖像綜合】 【題型1熱力學(xué)第一定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用】【例1】關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A.物體放出熱量，內(nèi)能一定減少B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變【變式1-1】一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少1.3×105J，則此過程()A．氣體從外界吸收熱量2.0×105JB．氣體向外界放出熱量2.0×105JC．氣體從外界吸收熱量6.0×104JD．氣體向外界放出熱量6.0×104J【變式1-2】如圖所示，內(nèi)壁光滑的固定汽缸水平放置，其右端由于有擋板，厚度不計(jì)的活塞不能離開汽缸，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1×105Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2000J，則封閉氣體的內(nèi)能變化量為()A.400J B.1200JC.2000J D.2800J【變式1-3】[多選]健身球是一個(gè)充滿氣體的大皮球，現(xiàn)把健身球放在水平地面上。若在人體壓向健身球的過程中球內(nèi)氣體溫度保持不變，則()A．氣體分子的平均動(dòng)能增大 B．氣體的密度增大C．氣體的內(nèi)能增大 D．外界對(duì)氣體做功【題型2與單體氣缸綜合】【例2】如圖所示，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體。p0和T0分別為外界大氣的壓強(qiáng)和溫度。已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U＝aT，a為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的，求：(1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1；(2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q?！咀兪?-1】如圖所示，內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形汽缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，缸內(nèi)氣體溫度為T1?，F(xiàn)對(duì)汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使氣體體積由V1增大到V2，該過程中氣體吸收的熱量為Q1，停止加熱并保持體積V2不變，使其降溫到T1，已知重力加速度為g，求：(1)停止加熱時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度；(2)降溫過程中氣體放出的熱量。【變式2-2】如圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，現(xiàn)倒入熱水，封閉活塞a，其與液面間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體溫度為T1，壓強(qiáng)為p0，經(jīng)過一段時(shí)間溫度降為T2，忽略這一過程中氣體體積的變化。(1)求溫度降為T2時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)p；(2)封閉氣體溫度由T1降為T2過程中，其傳遞的熱量為Q，則氣體的內(nèi)能如何變化，求變化量的大小ΔU。【變式2-3】(多選)如圖，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦?，F(xiàn)用外力作用在活塞上，使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中()A.氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加B.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量D.外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變E.外界對(duì)氣體做功，氣體吸收熱量題型3與雙體氣缸綜合】【例3】[多選]如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)。現(xiàn)通過電熱絲對(duì)氣體A加熱一段時(shí)間，后來活塞達(dá)到新的平衡，不計(jì)氣體分子勢(shì)能，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變，則下列判斷正確的是()A．氣體A吸熱，內(nèi)能增加B．氣體B吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動(dòng)能增大D．氣體A和氣體B內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大E．氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)減少【變式3-1】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝2kg的T形活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞體積可忽略不計(jì)，距汽缸底部h1＝10cm處連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì))。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T1＝360K，活塞距離汽缸底部為h2＝15cm，U形細(xì)管兩邊水銀柱存在高度差。已知大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105Pa，汽缸橫截面積為S＝1×10－3m2，活塞豎直部分長(zhǎng)為L(zhǎng)＝12cm，重力加速度g取10m/s2，求：(1)通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時(shí)U形細(xì)管兩邊水銀面恰好相平；(2)從開始至U形細(xì)管兩邊水銀面恰好相平的過程中，若氣體向外界放出的熱量為6J，氣體內(nèi)能的變化量ΔU。【變式3-2】(多選)如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m。在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g。下列說法正確的是()A．整個(gè)過程，外力F做功大于0，小于mghB．整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C．整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大D．整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)E．左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，外力F等于eq\f(mgS2,S1)【變式3-3】如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，汽缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為p0和t0?，F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開，活塞緩慢向右移動(dòng)距離L后停止，活塞與汽缸間的滑動(dòng)摩擦力為f，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，整個(gè)過程中氣體吸收的熱量為Q，求該過程中(1)內(nèi)能的增加量ΔU；(2)最終溫度T?！绢}型4聯(lián)系實(shí)際】【例4】如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮。上浮過程中，小瓶?jī)?nèi)氣體()A．內(nèi)能減少B．對(duì)外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量【變式4-1】(多選)如圖所示是某噴水壺示意圖。未噴水時(shí)閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充氣。多次充氣后按下按柄B打開閥門K，水會(huì)自動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴噴出。儲(chǔ)氣室氣體可視為理想氣體，充氣和噴水過程溫度保持不變，則()A．充氣過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體的內(nèi)能增大B．充氣過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能減小C．噴水過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小D．噴水過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體放熱【變式4-2】水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動(dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()A.壓強(qiáng)變大 B.對(duì)外界做功C.對(duì)外界放熱 D.分子平均動(dòng)能變大【變式4-3】蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導(dǎo)熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通。已知海水溫度隨深度增加而降低，則深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A.每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小B.氧氣放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量C.氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加D.氧氣分子每次對(duì)缸壁的平均撞擊力增大【題型5與p-V圖像綜合】【例5】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－V圖像如圖所示。已知?dú)怏w在狀態(tài)a的壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0，氣體在狀態(tài)b的溫度Tb＝1.5T0，氣體在狀態(tài)c的溫度Tc＝T0，求(1)氣體在狀態(tài)b時(shí)的體積；(2)分析說明氣體由狀態(tài)c到狀態(tài)a是吸熱還是放熱，并求出吸收或放出的熱量?！咀兪?-1】(多選)如圖所示，一定量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C→D→A的循環(huán)，ABCD位于矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上。下列說法正確的是()A.狀態(tài)C的溫度為eq\f(3,2)T0B.從A→B，分子的平均動(dòng)能減少C.從C→D，氣體密度增大D.從D→A，氣體壓強(qiáng)增大、內(nèi)能減小【變式5-2】(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a(p0、V0、T0)經(jīng)熱力學(xué)過程ab、bc、ca后又回到狀態(tài)a。對(duì)于ab、bc、ca三個(gè)過程，下列說法正確的是()A．a(chǎn)b過程中，氣體始終吸熱B．ca過程中，氣體始終放熱C．ca過程中，氣體對(duì)外界做功D．bc過程中，氣體的溫度先降低后升高E．bc過程中，氣體的溫度先升高后降低【變式5-3】一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度T1和T2下的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系曲線如圖所示。氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中，下列說法正確的是()A.溫度降低，吸收熱量 B.溫度降低，放出熱量C.溫度升高，吸收熱量 D.溫度升高，放出熱量【題型6與p-T圖像綜合】【例6】一定量的理想氣體的壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的變化圖像如圖所示。下列說法正確的是()A．A→B的過程中，氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增加B．A→B的過程中，氣體從外界吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量C．B→C的過程中，氣體體積增大，對(duì)外做功D．B→C的過程中，氣體對(duì)外界放熱，內(nèi)能減小【變式6-1】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，再?gòu)臓顟B(tài)B到狀態(tài)C，最后從狀態(tài)C回到狀態(tài)A。已知?dú)怏w在狀態(tài)A的體積VA＝3.0×10－3m3，從B到C過程中氣體對(duì)外做功1000J。求：(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)的體積；(2)氣體在A→B→C→A的整個(gè)過程中氣體吸收的熱量?！咀兪?-2】(多選)如圖所示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ab的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，則下列說法正確的是()A.氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積不變B.氣體從狀態(tài)b到c的過程，一定從外界吸收熱量C.氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對(duì)氣體做功D.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小【變式6-3】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③到達(dá)狀態(tài)d。對(duì)此氣體，下列說法正確的是()A.過程①中，氣體體積不斷增大B.過程②中，氣體從外界吸收熱量C.過程②為絕熱過程D.狀態(tài)a的體積大于狀態(tài)d的體積【題型7與V-t圖像綜合】【例7】(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c，直線ac過原點(diǎn)。則氣體()A．在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)B．在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)C．在b→c的過程中內(nèi)能保持不變D．在a→b的過程對(duì)外做功【變式7-1】一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能跟熱力學(xué)溫度成正比。在初始狀態(tài)A時(shí)，體積為V0，壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，此時(shí)其內(nèi)能為U0。該理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)由一系列變化，最終返回到原來狀態(tài)A，其變化過程的V－T圖線如圖所示，其中CA延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)，B、A點(diǎn)在同一豎直線上。求：(1)該理想氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)；(2)該理想氣體從狀態(tài)B經(jīng)由狀態(tài)C回到狀態(tài)A的過程中，氣體向外界放出的熱量?！咀兪?-2】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C后再回到狀態(tài)A。A狀態(tài)的體積是2L，溫度是300K，B狀態(tài)的體積為4L，C狀態(tài)的體積是3L，壓強(qiáng)為2×105Pa。(1)在該循環(huán)過程中B狀態(tài)的溫度TB和A狀態(tài)的壓強(qiáng)pA是多少？(2)A→B過程如果內(nèi)能變化了200J，該理想氣體是吸熱還是放熱，熱量Q是多少焦耳？【變式7-3】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說法正確的是()A.過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B.過程②中氣體對(duì)外界做正功C.過程④中氣體從外界吸收了熱量D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小

參考答案【題型1熱力學(xué)第一定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用】【例1】關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A.物體放出熱量，內(nèi)能一定減少B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變答案D解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，物體內(nèi)能的變化與外界對(duì)物體做功(或物體對(duì)外界做功)、物體從外界吸熱(或向外界放熱)兩種因素有關(guān)。物體放出熱量，但有可能同時(shí)外界對(duì)物體做功，故內(nèi)能有可能不變甚至增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若物體放熱同時(shí)對(duì)外做功，物體內(nèi)能一定減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若物體吸收的熱量與對(duì)外做的功相等，則內(nèi)能可能不變，選項(xiàng)D正確?！咀兪?-1】一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少1.3×105J，則此過程()A．氣體從外界吸收熱量2.0×105JB．氣體向外界放出熱量2.0×105JC．氣體從外界吸收熱量6.0×104JD．氣體向外界放出熱量6.0×104J解析：選B由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105J，即氣體向外界放出熱量2.0×105J，B正確?！咀兪?-2】如圖所示，內(nèi)壁光滑的固定汽缸水平放置，其右端由于有擋板，厚度不計(jì)的活塞不能離開汽缸，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。現(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1×105Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2000J，則封閉氣體的內(nèi)能變化量為()A.400J B.1200JC.2000J D.2800J答案B解析由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運(yùn)動(dòng)到擋板處再發(fā)生等容變化，等壓變化過程氣體對(duì)外做功，做功為W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由熱力學(xué)第一定律可知，封閉氣體的內(nèi)能變化量為ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確?！咀兪?-3】[多選]健身球是一個(gè)充滿氣體的大皮球，現(xiàn)把健身球放在水平地面上。若在人體壓向健身球的過程中球內(nèi)氣體溫度保持不變，則()A．氣體分子的平均動(dòng)能增大 B．氣體的密度增大C．氣體的內(nèi)能增大 D．外界對(duì)氣體做功解析：選BD在人壓向健身球的過程中，外界對(duì)球做功，氣體所占的體積減小，故氣體的密度增大；氣體溫度不變，故氣體分子的平均動(dòng)能不變；由于外界對(duì)氣體做功，但氣體溫度不變，故內(nèi)能不變；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體對(duì)外放熱；故A、C錯(cuò)誤；B、D正確?！绢}型2與單體氣缸綜合】【例2】如圖所示，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體。p0和T0分別為外界大氣的壓強(qiáng)和溫度。已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U＝aT，a為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的，求：(1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1；(2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。解析：(1)在氣體由壓強(qiáng)p＝1.2p0到p0時(shí)，V不變，溫度由2.4T0變?yōu)門1，由查理定律得：eq\f(1.2p0,2.4T0)＝eq\f(p0,T1)，解得T1＝2T0在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中，體積由V減小到V1，氣體壓強(qiáng)不變，由蓋－呂薩克定律得eq\f(V,T1)＝eq\f(V1,T0)，解得：V1＝0.5V。(2)活塞下降過程中，活塞對(duì)氣體做的功為W＝p0(V－V1)在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為ΔU＝a(T1－T0)由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q＝W＋ΔU得：Q＝eq\f(1,2)p0V＋aT0。答案：(1)0.5V(2)eq\f(1,2)p0V＋aT0【變式2-1】如圖所示，內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形汽缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，缸內(nèi)氣體溫度為T1。現(xiàn)對(duì)汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使氣體體積由V1增大到V2，該過程中氣體吸收的熱量為Q1，停止加熱并保持體積V2不變，使其降溫到T1，已知重力加速度為g，求：(1)停止加熱時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度；(2)降溫過程中氣體放出的熱量。解析：(1)加熱時(shí)氣體等壓膨脹，由蓋-呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得：T2＝eq\f(V2,V1)T1。(2)設(shè)加熱過程中，封閉氣體內(nèi)能增加ΔU，因氣體體積增大，故此過程中氣體對(duì)外做功，W<0。由熱力學(xué)第一定律知：ΔU＝Q1＋W，其中W＝－pΔV＝－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(mg,S)))(V2－V1)，由于理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故再次降到原溫度時(shí)氣體放出的熱量滿足Q2＝ΔU，整理可得：Q2＝Q