高中物理新教材同步選擇性必修第三冊(cè)-第3章熱力學(xué)定律-2-熱力學(xué)第一定律-3-能量守恒定律

2熱力學(xué)第一定律3能量守恒定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解熱力學(xué)第一定律，并會(huì)運(yùn)用于分析和計(jì)算.2.理解并會(huì)運(yùn)用能量守恒定律.3.知道什么是第一類永動(dòng)機(jī)及其不可能制成的原因．一、熱力學(xué)第一定律1．改變內(nèi)能的兩種方式：做功與傳熱．兩者對(duì)改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等價(jià)的．2．熱力學(xué)第一定律：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．3．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式：ΔU＝Q＋W.4．熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：(1)W的正負(fù)：外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，W取正值；系統(tǒng)對(duì)外界做功時(shí)，W取負(fù)值．(均選填“正”或“負(fù)”)(2)Q的正負(fù)：外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量Q取正值；系統(tǒng)向外界傳遞的熱量Q取負(fù)值．(均選填“正”或“負(fù)”)二、能量守恒定律1．探索能量守恒的足跡2．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．3．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．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能一定增加．(×)(2)系統(tǒng)內(nèi)能增加，一定是系統(tǒng)從外界吸收了熱量．(×)(3)系統(tǒng)內(nèi)能減少，一定是系統(tǒng)對(duì)外界做了功．(×)(4)違背能量守恒定律的過(guò)程是不可能發(fā)生的．(√)2．一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了50J的熱量，同時(shí)對(duì)外做功100J，則物體的內(nèi)能________(填“增加”或“減少”)________J.答案減少50一、熱力學(xué)第一定律導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，快速推動(dòng)活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功10J，氣體內(nèi)能改變了多少？若保持氣體體積不變，汽缸向外界傳遞10J的熱量，氣體內(nèi)能改變了多少？若推動(dòng)活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功10J的同時(shí)，汽缸向外界傳遞10J的熱量，氣體的內(nèi)能改變了多少？圖1答案內(nèi)能增加了10J減少了10J沒(méi)改變．知識(shí)深化1．對(duì)公式ΔU＝Q＋W符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQΔU＋體積減小，外界對(duì)熱力學(xué)系統(tǒng)做功熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量?jī)?nèi)能增加－體積增大，熱力學(xué)系統(tǒng)對(duì)外界做功熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量?jī)?nèi)能減少2.氣體狀態(tài)變化的幾種特殊情況(1)絕熱過(guò)程：Q＝0，則ΔU＝W，系統(tǒng)內(nèi)能的增加(或減少)量等于外界對(duì)系統(tǒng)(或物體對(duì)外界)做的功．(2)等容過(guò)程：W＝0，則ΔU＝Q，物體內(nèi)能的增加量(或減少量)等于系統(tǒng)從外界吸收(或系統(tǒng)向外界放出)的熱量．(3)等溫過(guò)程：始末狀態(tài)一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)放出的熱量(或系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對(duì)外界做的功)．3．判斷氣體是否做功的方法一般情況下看氣體的體積是否變化．①若氣體體積增大，表明氣體對(duì)外界做功，W<0.②若氣體體積減小，表明外界對(duì)氣體做功，W>0.4．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)根據(jù)符號(hào)法則寫(xiě)出各已知量(W、Q、ΔU)的正負(fù)；(2)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正負(fù)來(lái)確定吸放熱情況、做功情況或內(nèi)能變化情況．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＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，B選項(xiàng)正確．(2020·濟(jì)南市期中)如圖2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．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(guò)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()圖2A．400JB．1200JC．2000JD．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(guò)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B正確．二、氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D像基礎(chǔ)上思考以下問(wèn)題：圖3(1)在變化過(guò)程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？(2)在變化過(guò)程中氣體吸熱，還是向外放熱？氣體內(nèi)能如何變化？答案(1)由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，氣體體積變大，因此氣體對(duì)外界做功，即W<0.(2)由p－V圖像知從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，體積變大而壓強(qiáng)不變，則溫度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即氣體吸熱，內(nèi)能增加．知識(shí)深化熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合問(wèn)題的分析思路：(1)利用體積的變化分析做功情況．氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功．(2)利用溫度的變化分析理想氣體內(nèi)能的變化．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減?。?3)利用熱力學(xué)第一定律判斷是吸熱還是放熱．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＝ΔU－W，若已知?dú)怏w的做功情況和內(nèi)能的變化情況，即可判斷氣體狀態(tài)變化是吸熱過(guò)程還是放熱過(guò)程．(2020·長(zhǎng)郡中學(xué)高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過(guò)程可用如圖4所示的p－V圖線描述，其中D→A為等溫線，氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為T(mén)A＝300K，試求：圖4(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC；(2)若氣體在A→B過(guò)程中吸熱1000J，則在A→B過(guò)程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？答案(1)375K(2)氣體內(nèi)能增加了400J解析(1)D→A為等溫線，則TD＝TA＝300K氣體由C到D為等壓變化，由蓋－呂薩克定律得：eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)得：TC＝eq\f(VCTD,VD)＝375K；(2)氣體由A到B為等壓變化，則W＝－pΔV＝－2×105×3×10－3J＝－600J，由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝Q＋W＝1000J－600J＝400J，則氣體內(nèi)能增加了400J.三、能量守恒定律永動(dòng)機(jī)不可能制成導(dǎo)學(xué)探究(1)在能量發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移時(shí)，能量的總量會(huì)減少嗎？(2)圖5為一種所謂“全自動(dòng)”的機(jī)械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去．這是不是一種永動(dòng)機(jī)？如果不是，維持表針走動(dòng)的能量是從哪兒來(lái)的？圖5答案(1)能量的總量不會(huì)減少．(2)這不是永動(dòng)機(jī)．手表戴在手腕上，通過(guò)手臂的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手表獲得能量，供手表指針走動(dòng)．若將此手表長(zhǎng)時(shí)間放置不動(dòng)，它就會(huì)停下來(lái)．知識(shí)深化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＝W＋Q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．(多選)下列對(duì)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(duì)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(shuō)明機(jī)械能消失了答案ABC解析A選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)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)化或轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)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)械能減少，但機(jī)械能并沒(méi)有消失，而是轉(zhuǎn)化成其他形式的能，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．1．(熱力學(xué)第一定律的理解)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＝W＋Q，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)能還有可能不變或減少，A錯(cuò)誤，C正確；物體對(duì)外做功，可能同時(shí)吸收熱量?jī)?nèi)能還有可能不變或增大，B錯(cuò)誤；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．2.(能量守恒定律的應(yīng)用)如圖6所示，上端開(kāi)口、粗細(xì)均勻的U形管的底部中間有一閥門(mén)，開(kāi)始閥門(mén)關(guān)閉，兩管中的水面高度差為h.現(xiàn)將閥門(mén)打開(kāi)，最終兩管水面相平，則這一過(guò)程中()圖6A．大氣壓做正功，重力做負(fù)功，水的內(nèi)能不變B．大氣壓不做功，重力做正功，水的內(nèi)能增大C．大氣壓不做功，重力做負(fù)功，水的內(nèi)能增大D．大氣壓做負(fù)功，重力做正功，水的內(nèi)能不變答案B解析由于兩管粗細(xì)相同，作用在液體上的大氣壓力的合力為零，故大氣壓力不做功；水流動(dòng)過(guò)程中重心下降，重力做正功，水的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故水的內(nèi)能增大，選項(xiàng)B對(duì)，A、C、D錯(cuò)．3.(熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用)(2021·黃梅國(guó)際育才高級(jí)中學(xué)高二期中)如圖7所示為某理想氣體的p－T圖像，下列說(shuō)法正確的是()圖7A．由A到B的過(guò)程，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增加B．由A到B是等容過(guò)程，B到C是等壓過(guò)程，氣體在C狀態(tài)時(shí)的體積比在B狀態(tài)時(shí)的體積大C．由B到C的過(guò)程，外界對(duì)氣體做功，放出熱量D．由B到C的過(guò)程，氣體溫度升高，所有氣體分子的動(dòng)能都增大答案B解析由A到B的過(guò)程為等容升溫的過(guò)程，因體積不變，則W＝0，而溫度升高了，則內(nèi)能增大，故A錯(cuò)誤；由B到C的過(guò)程是等壓升溫的過(guò)程，比較B點(diǎn)、C點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率可知，C點(diǎn)的斜率小，則氣體體積大，故B正確；B到C的過(guò)程，體積變大，則氣體對(duì)外做功(W<0)，而溫度升高說(shuō)明內(nèi)能增大(ΔU>0)，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可得Q>0，即氣體要吸熱，故C錯(cuò)誤；由B到C的過(guò)程氣體溫度升高，反映氣體分子的平均動(dòng)能增大，而氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不能體現(xiàn)所有氣體分子的動(dòng)能都增大，故D錯(cuò)誤．4．(熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用)如圖8所示，豎直放置、上端開(kāi)口的絕熱汽缸底部固定一電熱絲(圖中未畫(huà)出)，橫截面積為S的絕熱活塞位于汽缸內(nèi)(質(zhì)量不計(jì))，下端封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，絕熱活塞上放置一質(zhì)量為M的重物并保持平衡，此時(shí)汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T(mén)0，活塞距汽缸底部的高度為h，現(xiàn)用電熱絲緩慢給汽缸內(nèi)的理想氣體加熱，活塞上升了eq\f(h,2)，封閉理想氣體吸收的熱量為Q.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.求：圖8(1)活塞上升了eq\f(h,2)時(shí)，理想氣體的溫度是多少；(2)理想氣體內(nèi)能的變化量．答案(1)eq\f(3,2)T0(2)Q－eq\f(1,2)(p0S＋Mg)h解析(1)封閉理想氣體初狀態(tài)：V1＝Sh，T1＝T0末狀態(tài)：V2＝S(h＋eq\f(1,2)h)＝eq\f(3,2)Sh，用電熱絲緩慢給汽缸內(nèi)的理想氣體加熱，理想氣體發(fā)生等壓變化，設(shè)末狀態(tài)的溫度為T(mén)2，由蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，可得T2＝eq\f(3,2)T0.(2)設(shè)封閉理想氣體壓強(qiáng)為p1，理想氣體發(fā)生等壓變化，對(duì)活塞，根據(jù)受力平衡可得p1S＝p0S＋Mg，理想氣體對(duì)外做功為W＝p1S·eq\f(1,2)h，由熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝Q－W，聯(lián)立解得ΔU＝Q－eq\f(1,2)(p0S＋Mg)h.考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律1．(多選)下列過(guò)程可能發(fā)生的是()A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加答案ABD解析當(dāng)物體吸收的熱量多于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就增加，A正確；當(dāng)物體吸收的熱量少于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能就減少，B正確；外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，則物體的內(nèi)能一定增加，C錯(cuò)誤；當(dāng)物體放出的熱量少于外界對(duì)物體做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，D正確．2.如圖1所示是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮一定質(zhì)量的理想氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()圖1A．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解析對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度升高，選項(xiàng)A正確．3．(多選)二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)．在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來(lái)的一半，不計(jì)溫度的變化，二氧化碳可視為理想氣體，則此過(guò)程中()A．封閉氣體對(duì)外界做正功B．封閉氣體向外界傳遞熱量C．封閉氣體分子的平均動(dòng)能不變D．封閉氣體從外界吸收熱量答案BC解析因?yàn)椴挥?jì)氣體的溫度變化，氣體分子的平均動(dòng)能不變，即ΔU＝0，選項(xiàng)C正確；因?yàn)闅怏w體積減半，故外界對(duì)氣體做功，即W>0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即氣體向外界傳遞熱量，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤．4.(2020·濟(jì)南市期末)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài)，其V－T圖像如圖2所示，其中圖線ab的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，圖線bc平行于T軸，圖線ca平行于V軸，則()圖2A．a(chǎn)b過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不變，氣體從外界吸熱B．bc過(guò)程中氣體體積不變，氣體不吸熱也不放熱C．ca過(guò)程中氣體溫度不變，氣體從外界吸熱D．整個(gè)變化過(guò)程中氣體的內(nèi)能先減少后增加答案A解析由題圖中圖線ab的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，可知a到b過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積變大，氣體對(duì)外做功；溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體從外界吸熱，故A正確．b到c過(guò)程中氣體體積不變，氣體不對(duì)外界做功，外界也不對(duì)氣體做功，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放熱，故B錯(cuò)誤．c到a過(guò)程中氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積變小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放熱，故C錯(cuò)誤．整個(gè)變化過(guò)程溫度先升高，后降低，最后不變，所以氣體的內(nèi)能先增加，后減小，最后不變，故D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二能量守恒定律永動(dòng)機(jī)不可能制成5．“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．它違背了能量守恒定律C．沒(méi)有合理的設(shè)計(jì)方案D．找不到合適的材料答案B解析第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了能量守恒定律，故B正確．6.(多選)細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，如圖3所示．使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()圖3A．小球機(jī)械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球擺動(dòng)過(guò)程中，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D．總能量守恒，但小球的機(jī)械能減少答案AD解析小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，說(shuō)明機(jī)械能通過(guò)克服阻力做功不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機(jī)械能不守恒，故A正確；小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量的種類變了，但能量不會(huì)消失，故B錯(cuò)誤；小球長(zhǎng)時(shí)間擺動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小，但總能量守恒，故C錯(cuò)誤，D正確．考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用7.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖4所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，則袋內(nèi)氣體()圖4A．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解析實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大時(shí)可看作理想氣體．充氣袋被擠壓，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，則W>0，即氣體對(duì)外界做負(fù)功，由于袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，即Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，內(nèi)能增大，選項(xiàng)A、C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可判斷壓強(qiáng)一定增大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．8.(2020·天津市期中)如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a等壓變化到狀態(tài)b，再?gòu)腷等容變化到狀態(tài)c，a、c兩狀態(tài)溫度相等．下列說(shuō)法正確的是()圖5A．從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過(guò)程中氣體吸熱B．氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能大于在狀態(tài)c的內(nèi)能C．氣體在狀態(tài)b的溫度小于在狀態(tài)a的溫度D．從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過(guò)程中氣體對(duì)外做正功答案D解析從狀態(tài)b等容變化到狀態(tài)c，根據(jù)eq\f(pb,Tb)＝eq\f(pc,Tc)，可知Tc<Tb.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體沒(méi)有對(duì)外做功，而溫度降低，則內(nèi)能減小，因此一定放出熱量，A錯(cuò)誤；理想氣體的內(nèi)能是由溫度決定的，a、c兩狀態(tài)溫度相等，因此內(nèi)能相等，而c的溫度小于b的溫度，因此a的溫度小于b的溫度，B、C錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過(guò)程中，氣體體積膨脹，對(duì)外做功，D正確．9．(多選)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則下列關(guān)于理想氣體的說(shuō)法正確的是()A．氣體溫度一定升高B．氣體的內(nèi)能一定減少C．氣體的壓強(qiáng)一定不變D．分子間平均距離一定增大答案AD解析氣體從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則氣體內(nèi)能增加1.5×104J；氣體的內(nèi)能增加，則溫度一定升高，A正確，B錯(cuò)誤．氣體對(duì)外界做功，體積變大，則分子間平均距離一定變大，溫度升高，由eq\f(pV,T)＝C可知，壓強(qiáng)可能變化，C錯(cuò)誤，D正確．10．(2021·黃梅國(guó)際育才高級(jí)中學(xué)高二期中)氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置．如圖6所示，座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門(mén)K，座艙A中充滿一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，氣閘艙B內(nèi)為真空．航天員從太空返回氣閘艙時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)K，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡．假設(shè)此過(guò)程中系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換．下列說(shuō)法正確的是()圖6A．在完全失重的情況下，座艙A內(nèi)的空氣對(duì)器壁的頂部沒(méi)有作用力B．氣體對(duì)外做功，平衡后氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外不做功，平衡后氣體溫度不變D．氣體體積變小，平衡后壓強(qiáng)增大答案C解析氣體壓強(qiáng)是大量分子對(duì)容器壁的碰撞造成的，與是否失重?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；該過(guò)程中氣體自由擴(kuò)散，沒(méi)有對(duì)外做功，又因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，根據(jù)ΔU＝W＋Q，可知內(nèi)能不變；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變，故C正確，B錯(cuò)誤；由于氣體體積變大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知壓強(qiáng)減小，故D錯(cuò)誤．11.(多選)(2020·南和縣第一中學(xué)高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖7所示的循環(huán)，該過(guò)程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示，已知a狀態(tài)的體積為2.0×10－3m3，則下列說(shuō)法正確的是()圖7A．各狀態(tài)氣體體積Va＝Vb＞Vc＝VdB．b→c過(guò)程中，氣體吸熱C．c→d過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加D．d→a過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功200J答案BD解析根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知過(guò)原點(diǎn)的直線為等容線，且斜率越大的等容線對(duì)應(yīng)的氣體的體積越小，由題圖可知Va＝Vb＜Vc＝Vd，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；b→c過(guò)程中