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,欢迎进入物理课堂,【典例1】（2010福建高考）如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热（即与外界不发生热交换）容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体,A.温度升高，压强增大，内能减少B.温度降低，压强增大，内能减少C.温度升高，压强增大，内能增加D.温度降低，压强减小，内能增加,【思路点拨】明确研究对象是密闭的气体,由动能和内能的关系得出温度的变化再利用理想气体状态方程求解.【标准解答】选C.由F对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热则Q=0,由动能和内能的关系知理想气体内能增加,温度升高,再根据pV/T=C,V减小,p增大,故选C.,【变式训练】某校开展探究性课外活动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系，该同学选用导热良好的汽缸,将其开口向下，内装理想气体，并将汽缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小,孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止.他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定.由此可确定（）A.外界对气体做功，内能增大B.外界对气体做功，温度计示数不变C.气体体积减小，温度计示数减小D.外界对气体做功，温度计示数增大,【解析】选B.细沙慢慢漏出，使活塞受到的拉力逐渐减小，在大气压力的作用下，活塞缓慢上移，此过程通过压缩对缸内气体做功，有使其内能增大、温度升高的趋势；由于汽缸导热良好，且过程十分缓慢，使汽缸能够及时与外界进行热交换而保持与外界环境温度相同，由于外界环境温度恒定，所以缸内气体温度不变，内能也就不变.,【典例2】(1)一定质量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？(2)一定质量的气体从外界吸收了3.5105J的热量，同时气体对外界做功2.3105J，则气体的内能怎样变化？【思路点拨】本题考查热力学第一定律的表达式,应首先根据符号法则，判断已知量的正负号，再将其代入热力学第一定律的表达式U=W+Q中，求第三个量.,【标准解答】(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则知Q=2.6105J，U=4.2105J.由U=W+Q,得W=U-Q=4.2105J-2.6105J=1.6105J.W0,说明是外界对气体做了功.（2）Q=3.5105J,W=-2.3105J则U=Q+W=1.2105JU为正值，说明气体的内能增加了1.2105J.答案：见标准解答,【变式训练】（2010重庆高考）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体()A.从外界吸热B.对外界做负功C.分子平均动能减少D.内能增加,【解析】选A.由于缓缓放水,胎内的气体压强变小，体积增大，对外做功，又因气体的温度不变，即气体的内能不变，由热力学第一定律知，气体要从外界吸热，A正确.,1.如图所示实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩气体骤然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明（）A.对物体做功可以增加物体的热量B.对物体做功可以改变物体的内能C.对物体做功一定会提高物体的温度D.做功一定会增加物体的内能,【解析】选B.热量是一个过程量，内能是一个状态量，A错；做功可能只增大系统分子势能，使其内能增大，但分子动能不变，其温度不变，比如：两块0的冰相互摩擦时，冰熔化为0的水，C错；若物体对外做功，其内能可能会减少，D错.,2.下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的是（）A.焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量B.焦耳实验用到的容器可以用普通玻璃杯代替C.焦耳实验的研究对象是容器中的水D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同,【解析】选D.焦耳是英国物理学家，A错；焦耳实验的要求是绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B错；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错；要使同一些水（及容器）升高相同的温度即内能增加相同，必须做功相同，D对.,3.对于热量、功和内能三者的下列说法中正确的是（）A.三者单位相同，物理意义相同B.热量和功是内能的量度C.热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定D.系统内能增加了100J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100J，也可能是外界单纯地对系统传热100J,【解析】选C、D.热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，A错.热量和功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，C对，B错.对一个绝热过程U=W=100J，对一个单纯热传递过程U=Q=100J，D对.,4下列关于做功和热传递的说法中正确的是（）A.做功和热传递的实质是相同的B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的C.做功和热传递是对同一过程中的两种说法D.做功和热传递是不可能同时发生的,【解析】选B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同，做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能；热传递是将一个物体的内能传递给另一个物体，且做功和热传递可以同时进行，故正确选项为B.,5.(2010全国高考)如图，一绝热容器被隔板K隔开成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,【解析】选B、D.a中的气体向真空的b中扩散时不做功，而容器又是绝热的，故内能不变，温度不变，而气体的体积变大，由玻意耳定律知，压强变小,故B、D选项正确.,6.若对物体做1200J的功，可使物体温度升高3，改用热传递的方式，使物体温度同样升高3，那么物体应吸收多少热量？如果对该物体做3000J的功，物体的温度升高5，表明该过程中，物体放出多少热量？,【解析】做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此,用吸热方式使温度升高3，应吸收1200J的热量.对物体做功3000J，温度升高5，设物体温度升高5，需要的功或热量为E.1200J=cm3,E=cm5,所以E=2000J.因此物体放出1000J的热量.答案：1200J1000J,一、选择题（本大题共5小题，每小题5分，共25分，每小题至少一个选项符合题意）1.指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是（）A.手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些B.擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来C.物体在阳光照射下温度升高D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高,【解析】选C.A、B、D均是通过做功改变物体的内能，C项是通过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故C项正确.,2.(2010滨州高二检测)下列说法正确的是（）A.外界对气体做功，气体的内能一定增大B.气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C.气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大D.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大,【解析】选D.物体内能的变化与做功和热传递两种因素有关.外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能也有可能不变甚至减小，故A项错；同理，气体从外界吸收热量，同时也有可能对外界做功，气体的内能不一定增大，故B项错；温度是物体分子热运动平均动能的标志，气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，故C项错、D项正确.,3.(2010广东高考)如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J.缸内气体的（）A.温度升高，内能增加600JB.温度升高，内能减少200JC.温度降低，内能增加600JD.温度降低，内能减少200J,【解析】选A.由热力学第一定律U=W+Q知缸内气体的温度升高，内能增加600J.A选项正确.,4.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）()A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变,【解析】选C.本题考查对热力学第一定律和内能的理解；随着空气团的上升，压强减小，体积增大，空气团对外做功，则内能减少，若只考虑分子动能，分子动能减小，温度降低，故选C.,5.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体.将一个半导体NTC热敏电阻R置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表组成闭合回路，汽缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能.热敏电阻发热不计,若发现电流表的读数增大时，以下判断正确的是（）,A.气体一定对外做功B.气体体积一定增大C.气体内能一定增大D.气体压强一定增大【解析】选C、D.电流表读数增大，说明热敏电阻温度升高，由于汽缸绝热，故气体温度升高，则内能一定增大，C正确；气体压强也一定增大，D正确.,二、非选择题（本大题共3小题，共25分）6.（2009广东高考）（5分）（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法.“钻木取火”是通过_方式改变物体的内能，把_转变成内能.,（2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后把烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的_，温度_，体积_.,【解析】（1）“钻木取火”是通过做功的方式来改变物体的内能，该过程是把机械能转变成内能.（2）气球膨胀起来的原因是通过热传递的方式，气体吸收了水的热量，使自身温度升高，体积增大.答案：（1）做功机械能（2）热量升高增大,7.（10分）一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：（1）这些气体的内能发生了怎样的变化？（2）如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？,【解析】（1）由热力学第一定律可得U=W+Q=-120J+280J=160J.（2）由于气体的内能仅与状态有关，所以气体回到原来状态的过程中内能的变化应等于从原来状态到现在状态过程中内能的变化，则从现在状态到原来状态的内能应减少160J，即U=-160J，又Q=-240J，根据热力学第一定律得：U=W+Q所以W=U-Q=-160J-（-240J）=80J即外界对气体做功80J.,答案：（1）增加了160J（2）外界对气体做功80J,8.（10分）如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22cm,现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为2cm,人对活塞做功100J,大气压强为p0=1105Pa，不计活塞重力.问：,(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强多大？（2）若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J,则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S=1cm2),【解析】（1）设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S,L0=22cm,L=2cm,V0=L0S,V=LS缓慢压缩气体,温度不变，由玻意耳定律得：p0V0=pV解得：p=1.1106Pa.(2)大气压力对活塞做功：W1=p0S(L0-L)=2J人对活塞做功W2=100J,由热力学第一定律:U=W1+W2+Q,将Q=-20J代入解得U=82J.答案：（1）1.1106Pa(2)82J,1在给自行车打气时，常会发现轮胎内空气温度升高，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温度D.打气时外界不断地对胎内气体做功,【解析】选D.给自行车轮胎打气时，人要不断地把空气压入轮胎内，其实是通过压缩不断不停地对气体做功，使其内能增大，温度也随之升高，选项D正确.,2.A、B两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件相同.将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至如图所示位置停止.假设这一过程中水银与外界没有热量交换，则下列说法正确的是（）,A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D.A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同,【解析】选B.由于是绝热过程，所以水银的内能增量应该根据做功情况来判断；由于管内真空，可知图中水银柱的竖直高度相同，则它们的质量（m）、体积（V）也就相同，管外水银面下降的高度（l）也就相同.,管中水银柱上升的过程，就是管外大气压力做功的过程，做功的大小W=Fl=p0Sl，因为SA=SB（管外水银的表面积），lA=lB，所以大气压力对水银做的功相等，即WA=WB，根据能量的转化情况，大气压力做的功一部分转化成水银柱的重力势能，一部分转化成内能，所以有W=mgh+U.对管内水银柱，由于玻璃泡的位置不同，可知管内水银柱重心的高度不同，有hAhB.综合以上分析，UAUB.即B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量.,3.关于热传递，下列说法正确的是（）A.热传递的实质是温度的传递B.物体间存在着温度差，才能发生热传递C.热传递可以在任何情况下进行D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量,【解析】选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着温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递，故B对、C错.物体吸收或放出热量，内能可能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，可以是做功的方式，故D错.,4.一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,【解析】选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，且吸收的热量等于对外界所做的功.,5.如图,活塞将汽缸分成两气室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且汽缸不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气体的内能，则在用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中（）A.E甲不变，E乙不变B.E甲减小，E乙增大C.E甲与E乙总量不变D.E甲与E乙总量增加,【解析】选B、D.用力缓慢地拉拉杆的过程中，由于各部分均绝热，所以由甲气体体积增加，乙气体体积减小可得：E甲减小，E乙增大，A错误，B正确；又因为整个过程是外界对气体做正功，所以气体的总内能应该增加，所以C错，D对.,6.将两块-10的冰块互相摩擦，两者之间摩擦力保持10N，两者相对速度为0.9m/s，若摩擦产生的能量全部被冰块吸收，问5min后冰块增加的内能是多少？若改用煤油炉加热，需要燃烧多少煤油？（已知煤油炉效率是30%，煤油的燃烧值为4.5107J/kg）,【解析】做功和热传递在改变物体内能上是等效的.做功增加冰块的内能与煤油燃烧传递给冰的内能相等.（1）已知f=10N，v=0.9m/s，t=300s，则摩擦力做功为：W=fvt=100.9300J=2700JE=W，故E=2700J，冰的内能增加2700J.,（2）改用煤油炉加热，其传递给冰块的热量等于摩擦力做功产生的热量，已知q=4.5107J/kg根据W=qm得答案：（1）2700J（2）2.010-4kg,本部分内容讲解结束,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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