20xx人教版高中物理選修3-3103熱力學(xué)第一定律能量守恒定律word學(xué)案-wenkub
2022-11-30 16:02:00 本頁面
【正文】 縮中 ， 活塞對空氣做了 2 105J 的功 ， 同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了 105J， 這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少 ？ 解析 選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 ΔU＝ W＋ Q. 由題意可知 W＝ 2 105J， ΔU＝ 105J，代入上式得： Q＝ ΔU－ W＝ 105J－ 2 105J＝－ 5 104J. 負(fù)號(hào)表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為 5 104J. 答案 5 104J 二、能量守恒定律 例 3 下列對能量守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是 ( ) A． 某種形式的能量減少 ， 一定存在其他形式的能量增加 B． 某個(gè)物體的能量減少 ， 必然有其他物體的能量增加 C． 不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對外做功的機(jī)器 —— 第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 D． 石子從空中落下 ， 最后停止在地面上 ， 說明機(jī)械能消失了 解析 A選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的 ． B 選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的，這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面 ——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 ． 第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律 ． 所以 A、 B、 C 正確；D 選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不能創(chuàng)生，也不能消失，故 D 錯(cuò)誤 ． 答案 ABC 三、熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合 例 4 如圖 1 所示 ， 倒懸的導(dǎo)熱氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣 體 ． 輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動(dòng) ， 活塞的橫截面積為 S， 活塞的下面吊著一個(gè)重為 G 的物體 ， 大氣壓強(qiáng)恒為 初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為 T0時(shí) ， 活塞到氣缸底面的距離為 ， 導(dǎo)致活塞緩慢下降 ， 該過程中活塞下降了 ， 氣缸中的氣體吸收的熱量為 ： 圖 1 (1)氣缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量 ΔU； (2)最終的環(huán)境溫度 T. 解析 (1)密封氣體的壓強(qiáng) p＝ p0－ (G/S) 密封氣體對外做功 W＝ pS 由熱力學(xué)第一定律得 ΔU＝ Q－ W 得 ΔU＝ Q－ ＋ (2)該過程是等壓變化，由蓋 — 呂薩克定律有 LST0＝?L＋ ?ST 解得 T＝ . 答案 (1)Q－ ＋ (2) 1． (熱力學(xué)第一定律 )一定質(zhì)量的氣體在某一過程中 ， 外界對氣體做了 8 104J的功 ， 氣體的內(nèi)能減少了 105J， 則根據(jù)熱力學(xué)第一定律 ， 下列各式中正確的是 ( ) A． W＝ 8 104J， ΔU＝ 105J， Q＝ 4 104J B． W＝ 8 104J， ΔU＝－ 105J， Q＝－ 2 105J C． W＝－ 8 104J， ΔU＝ 105J， Q＝ 2 104J D． W＝－ 8 104J， ΔU＝－ 105J， Q＝－ 4 104J 答案 B 解析 因?yàn)橥饨鐚怏w做功， W取正值，即 W＝ 8 104J；氣體的內(nèi)能減少， ΔU 取負(fù)值，即ΔU＝－ 105J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律 ΔU＝ W＋ Q，可知 Q＝ ΔU－ W＝－ 105J－8 104J＝－ 2 105J，即 B 選項(xiàng)正確 ． 2． (熱力學(xué)第一定律 )如圖 2 所示 ， 某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中 ． 設(shè)水溫均勻且恒定 ， 筒內(nèi)空氣無泄漏 ， 不計(jì)氣體分子間的相互作用 ， 則被淹沒的金屬筒在緩緩下降過程中 ， 筒內(nèi)空氣體積減小 ， 空氣一定 ( ) 圖 2 A． 從外界吸熱 B． 內(nèi)能增大 C． 向外界放熱 D． 內(nèi)能減小 答案
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