1、航帆教育随堂知识题库1热力学第一定律 能量守恒定律题型一：热力学第一定律的简单应用例 1：（教材习题变式）铁块和装有一定质量气体的气球吸收相同的热量，下列说法中正确的是：A铁块内能增加得多B气体内能增加得多C两者内能增加一样多D条件不够，无法判断审题指导：热力学第一定律涉及到三个物理量，要注意这三个物理量是如何变化的。解：题目描述了一个物理量，即热量，所以要判断内能的变化时，还要分析体积的变化，铁块体积的膨胀比气体的体积膨胀要小，所以对外做功要少，根据热力学第一定律，可知铁块内能增加要多。答：A误区警示：物体内能的变化有两条途径，即做功和热传递，只有一条途径则不能判断内能的增减所以要判断内能的
2、变化就必须在两条途径都确定的情况下才可以变式备选 1：物体的内能增加了 20，则 A一定是外界对物体做了 20的功B一定是物体吸收了 20J 的热量C可能是外界对物体做了 20J 的功，也可能是物体吸收了 20J 的热量D可能是物体吸收热量的同时外界对物体做了功，且热量和功共 20J答：CD点拨：根据改变物体内能的两种方式是等效的原理可知，物体内能的增加、减少，并不能肯定归于做功或热传递，除非事先己知正确选项为 C、D题型二：气体状态变化过程中的内能变化例 2：（原创题）一 定 质 量 的 理 想 气 体 ， 体 积 由 V1 膨 胀 到 V2， 如 果 是 通 过 等 压 过 程 实 现 ，
3、 做 功 为 W1、 传 递热 量 为 Q1、 内 能 变 化 为 U1； 如 果 是 通 过 等 温 过 程 实 现 ， 做 功 为 W2、 传 递 热 量 为 Q2、 内 能 变 化 为 U2， 则 A、W 1W 2，Q 1Q 2，U 1U 2 B、W 1W 2，Q 1Q 2，U 1=U2 C、W 1 W2 ，Q 1=Q2，U 1=U2 D、W 1W 2，Q 1=Q2，U 1=U2审题指导：涉及到气体状态变化过程时，审题时要注意气体状态变化过程的词，如：等压过程、等温过程等。要注意描述题中和内能有关的物理量与气体状态参量之间的关系。解：等压过程体积膨胀，对外做功时力的大小不变，而等温过程时
4、体积膨胀，压强减小，对外做功的力减小，做功小于等压过程做的功，W 1W 2；等压过程时温度升高，内能增大，而等温过程时，内能不变，功和内能：如果一个物体既不吸收热量也不放出热量，那么，当外界对它做功 W 时，它的内能增量是 U ，则 。热和内能：如果一个物体既不对外做功，外界也不对物体做功，那么，当物体从外界吸收热量 Q 时，它的内能增量量是 U ，则 。热传递的三种方式： 、 、 。热力学第一定律：如果物体与外界之间同时存在 和 的过程，那么，物体内能的增加量 U 等于外界对物体所做的功 W与物体从外界吸收的热量 Q 之和 。W=U传导、对流、辐射做功、热传递U= Q+W不可能第一类永动机是
5、 制成的。热力学第一定律航帆教育随堂知识题库2则U 1U 2；等压过程对外做的功多，内能增大的多，所以该过程中吸收热量多，Q 1Q 2。答：A方法点拨：理想气体状态参量和内能变化的参量之间的关系是：温度对应气体的内能，温度高气体的内能大；体积反应气体做功情况，体积增大则气体对外做功，W 取负值，体积减小对气体做功，W 取正值；这两个要素确定以后，再根据热力学第一定律讨论气体吸热放热问题。变式备选 2：若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能大小与气体体积和温度的关系是A如果保持其温度不变，体积增加，则内能减小B如果保持其体积不变，温度升高，则内能增大C如果保持其体积不变
6、，温度升高，则内能减小D如果保持其温度不变，体积增加，则内能增大答案：BD解析：这里描述的不是理想气体，分子之间表现为引力，体积增加，克服分子之间的作用力做功，则气体的分子势能增加，温度不变，分子的平均动能不变，则内能增加，A 错误 D 正确；体积不变，分子之间的作用力不做功，分子势能保持不变，温度升高，分子动能增加，则内能增加，B 正确 C 错误。题型三：涉及功能关系的问题例 3（创新题）如图所示柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞 C(质量为 m)与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为 S，大气压为 p0，另有质量为 M 的物体从活塞上方的 A 点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最
7、低点 B 而静止，在这一过程中，空气内能的改变量 E，外界对空气所做的功 W 与物体及活塞的重力势能的变化关系是A WEhmgMB hSpg0,C D 0,审题指导：审题注意条件的描述：光滑（没有摩擦） 、隔热（和外界没有热传递） ，注意运动情景的描述：自由下落、静止。解：总的能量的减少是 ，但自由下落到活塞上和活塞发生碰撞，有能量损失，所hSpmgMh0以外界对空气做的功要小于总的能量的减少，由于 Q=0，所以外界对空气做的功 W=E。答：C方法点拨：这类题主要是和力学中的功能关系相结合，结合点在热力学第一定律中的 W 上，要理解和掌握这个物理量。气体中对气体做功要通过活塞来实现，因此这类题
8、的解题思路是以活塞为研究对象进行受力分析，此时要注意大气压力和封闭气体的压力这两个力是相比较力学中的题目要特别加上的，然后根据活塞处的状态或过程来进行分析。而封闭气体的压力所做的功就是热力学第一定律中的 W，当封闭气体的压力做正功时，热力学第一定律中的 W 取负值，而当封闭气体的压力做负功时，热力学第一定律中的 W 取正值。变式备选 3：如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处于自然长度时的 弹性势能为零） ，现绳突然断开
9、，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程AE p全部转换为气体的内能BE p一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能航帆教育随堂知识题库3CE p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能DE p一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能答：D应用热力学第一定律时，必须依据符号法则代入数据。例题：气体膨胀对外做功 100J，同时从外界吸收了 120J 的热量，它的内能变化可能是A减少 20JB增大 20JC减少 220JD增大 220J典型误解：根据热力学第一定律有：U = Q+W=100J+120J=220J0，选项 D 正确。走出误区：牢记热力学第一定律中各物理量取正负号的规定及物理意义。尤其是对于气体体积的变化所对应的做功的情况。正确解答：研究对象为气体，依符号规则，对外做功 W=100J，吸收热量 Q=+120J，则 U= Q+W=120J100J=20J0，选项 B 正确。
