人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第3章 热力学定律 专题提升课三 热力学第一定律与气体实验定律的综合问题.ppt

学以致用·随堂检测全达标123C1.(热力学第一定律和气体实验定律的综合问题)(2024江西宜春高二期末)飘在空气中的氢气球,在缓慢上升变大的过程中,不考虑气温的变化,以下说法正确的是()A.外界对气体做功,同时向外界放出热量B.气球内气体对外做功,同时向外界放出热量C.气球内气体对外做功,同时从外界吸收热量D.气球内气体压强增大123解析氢气球缓慢上升,体积变大,则气球内气体对外做功,温度不变,则内能不变,所以气体同时从外界吸收热量,选项C正确,A、B错误。氢气球的体积变大,温度不变,则压强减小,选项D错误。1232.(热力学第一定律与气体图像结合的问题)(2024山东东营高二期末)如图所示,一定质量的理想气体由状态a经等压变化到状态b,再从状态b经等温变化到状态c,最后从状态c变化回到状态a。下列说法正确的是()A.气体在状态a的体积小于在状态b的体积B.气体在状态a的体积等于在状态c的体积C.从状态a到状态b的过程中气体向外界放出热量D.从状态b到状态c的过程外界对气体做正功A123解析气体由状态a经等压变化到状态b,温度升高,则体积变大,即气体在状态a的体积小于在状态b的体积,气体内能增大,对外做功,则气体吸热,选项A正确,C错误;根据,因a点与O点连线的斜率大于c点与O点连线的斜率,可知气体在状态a的体积小于在状态c的体积,选项B错误;从状态b到状态c的过程,温度不变,压强减小,可知体积变大,则气体对外界做正功,选项D错误。1233.(热力学第一定律和气体实验定律的综合问题)(2024广东高二开学考试)图甲所示的空气炸锅是一种新型的烹饪工具,图乙为某型号空气炸锅的简化模型图,空气炸锅中有一气密性良好的内胆,内胆内的气体可视为质量不变的理想气体,已知内胆内初始气体压强为p0=1.0×105Pa,温度为T0=300K,现启动加热模式使气体温度升高到T=450K,此过程中气体吸收的热量为Q=8.0×103J,内胆中气体的体积不变,求:(1)此时内胆中气体的压强p;(2)此过程内胆中气体的内能增加量ΔU。123答案(1)1.5×105Pa(2)8.0×103J解析(1)根据题意可知,气体体积不变,气体为等容变化,根据查理定律可得解得p=1.5×105Pa。(2)根据热力学第一定律有ΔU=W+Q由于气体的体积不变,所以W=0又因Q=8.0×103J所以ΔU=8.0×103J。学习目标1.会分析热力学第一定律与气体图像结合的问题。(科学思维)2.会分析热力学第一定律和气体实验定律的综合问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升目录索引学以致用·随堂检测全达标重难探究·能力素养全提升探究点一热力学第一定律与气体图像结合的问题知识归纳1.应用气体状态变化图像时要注意以下两点信息(1)点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。(2)斜率的物理意义:在V-T图像(或p-T图像)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以通过比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,判断两个状态的压强(或体积)的大小。2.判定物体内能变化的方法(1)内能的变化都要利用热力学第一定律进行综合分析。(2)做功情况要看气体体积的变化情况:体积增大,气体对外做功,W为负;体积缩小,外界对气体做功,W为正。(3)与外界绝热,则不发生传热,此时Q=0。(4)如果研究对象是理想气体,则由于理想气体没有分子势能,所以气体内能的变化主要体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度的变化。典例剖析【例题1】(2024安徽池州市第一中学高二阶段练习)如图是质量为m的理想气体由状态A经状态B、C、D再回到A的V-T图像,其中AB、CD的延长线过坐标原点,BC、DA与横轴平行。已知气体在状态A时压强为p0,该气体的内能U=kT,其中k、V0、T0为已知的定值,T是热力学温度。求:(1)气体从状态C到状态D内能的减少量ΔU;(2)气体从状态A经过一次循环对外放出的热量(放热和吸热抵消之后的总热量)。答案(1)2.5kT0(2)1.5p0V0解析(1)设状态D气体的热力学温度为TD,气体从状态C到状态D,发生等压气体在状态C的内能UC=5kT0气体在状态D的内能UD=kTD气体从状态C到状态D内能的减少量ΔU=UC-UD解得ΔU=2.5kT0。(2)一个循环过程中气体的内能的变化量为0,设气体在状态D时的压强为pD,则由状态