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3.1功、热和内能的改变
1. 了解焦耳的两个实验．
2. 知道做功和热传递与内能改变的数量关系．
3. 掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．
如图所示，生活中，人们用下列方式能使物体的温度升高．
19世纪30年代，人们逐渐认识到，为了使系统的热力学状态发生变化，既可以向它传热，也可以对它做功．阅读教材“焦耳的实验”部分，回答下列问题：
1. 系统不从外界吸热，也不向外界放热，这样与外界无热量交换的过程叫　　　　过程．
2. 焦耳第一个实验的结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是　　　　的，即系统状态的变化是　　　　的．
3. 焦耳第二个实验的结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是　　　　的，即系统的状态变化是　　　　的．
4. 从焦耳的两个实验可以得出的结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的　　　　　　　　决定，不依赖于做功的具体过程和方式．
1. (1)高中阶段　　　　　　　　（填写一些力）做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关．
(2)应用类比法得出做功与内能改变的关系．
做功改变物体内能的过程是其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程．在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即ΔU＝U2－U1＝W，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，　　　　对　　　　做功；末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，　　　　对　　　　做功．（均选填“外界”或“系统”）
2. 如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气．以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(　　)
A. U甲不变，U乙减小
B. U甲不变，U乙增大
C. U甲增大，U乙不变
D. U甲增大，U乙减小
3. 仔细观察下列图中热传导、热对流、热辐射三种热传递方式，它们发生的条件是________________________________________________________________
_____________________________________________________________________.
甲：热传导 乙：热对流 丙：热辐射
4. 热传递的热量Q与内能变化ΔU的关系：ΔU＝　　　　．若物体吸热，Q为　　　　（选填“正”或“负”）；若物体放热，Q为　　　　（选填“正”或“负”）.
5. 关于热传递，下列说法中正确的是(　　)
A. 热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体
B. 两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差
C. 在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体
D. 内能相等的两个物体相互接触时，不可能发生热传递
6. 比较热传递和做功对物体内能的改变．
比较项目 做功 热传递
内能变化 外界对物体做功，物体的内能　　　　；物体对外界做功，物体的内能　　　　 物体吸收热量，内能　　　　；物体放出热量，内能　　　　
物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是　　　　的
1. 比较下列物理量的区别和联系．
(1)内能与热量：内能是　　　　（选填“状态”或“过程”）量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是　　　　（选填“状态”或“过程”）量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．
(2)热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是　　　　（选填“热量”或“温度”），不是　　　　（选填“热量”或“温度”）.
(3)热量与功：热量和功，都是系统内能变化的量度，都是　　　　（选填“状态”或“过程”）量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别．
2. 下列对于热量、功和内能三者的说法中正确的是(　　)
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. 功由过程决定，而热量和内能由物体状态决定
D. 系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传热100 J
1. 在下述各种现象中，由做功引起系统温度变化的是(　　)
A. 在阳光照射下，水的温度升高
B. 用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高
C. 在炉火上烧水，水的温度升高
D. 放到冰箱里的食物温度降低
2. 一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定减小的物理量是（不计气体分子势能）(　　)
A. 气体体积 B. 气体分子的数密度
C. 气体内能 D. 气体分子的平均动能
3. 如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　)
A. 外界对气体做功，气体内能增大
B. 外界对气体做功，气体内能减小
C. 气体对外界做功，气体内能增大
D. 气体对外界做功，气体内能减小
4. 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后(　　)
A. 温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B. 温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C. 温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D. 温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
5. 在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是(　　)
A. 一定是物体放出了50 J的热量　
B. 一定是物体吸收了50 J的热量
C. 一定是物体分子动能增加了50 J　
D. 一定是物体分子势能增加了50 J
6. 关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是(　　)
A. 物体的温度升高时，一定吸收热量
B. 物体沿斜面下滑时，内能将增大
C. 物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大
D. 内能总是从高温物体传递到低温物体，当内能相等时热传递停止
7. 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，则(　　)
A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小
B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大
C. 胎内气体对外界做功，内能减小
D. 胎内气体对外界做功，内能增大
8. 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，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此次做功直接增加的是谁的内能(　　)
A. 内部气体 B. 活塞
C. 乙醚 D. 棉花
9. (1)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的　　　　，温度　　　　，体积　　　　．
(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收　　　　J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还
　　　　（选填“吸收”或“放出”）热量　　　　J.
10. (1)如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，则在这个过程中　　　　．
A. 汽缸内气体每个分子的动能都增大
B. 封闭气体对外做功
C. 汽缸内气体单位体积内的分子数增多
D. 封闭气体吸收热量
E. 汽缸内气体单位时间内撞击活塞的分子数减少
(2)有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2.
第1节　功、热和内能的改变
【活动方案】
活动一：
1. 绝热
2. 相同　相同
3. 相同　相同
4. 始、末两个状态
活动二：
1. (1)重力、电场力
(2)外界　系统　系统　外界
2. D　甲、乙两气室气体都是经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减小，故D正确．
3. 热量从高温物体传递到低温物体，物体之间或物体的不同部分之间存在温度差
4. Q　正　负
5. B　热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C、D错误．
6. 增加　减少　增加　减少　相同
活动三：
1. (1)状态　过程
(2)热量　温度
(3)过程
2. 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错误．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，B、C错误．对一个绝热过程ΔU＝W＝100 J，对一个单纯热传递过程ΔU＝Q＝100 J，D正确．
【检测反馈】
1. B
2. A　绝热过程外力对系统做功，气体体积减小，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．故A正确．
3. A　因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增大，A正确．
4. C　打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．故C正确．
5. B　在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错误，B正确；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是物体分子动能增加了50 J，也不一定就是物体分子势能增加了50 J，C、D错误．
6. C
7. D　中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，由理想气体状态方程可知，气体体积、压强增加，则胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D正确．
8. A　当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当达到乙醚着火点时，筒内棉花就会燃烧起来．A正确．
9. (1)热量　升高　增大　(2)1 500　放出 500
10. (1)BDE　温度是物体分子平均动能的标志．温度是大量分子热运动的集体表现，不是描述单个分子的，A错误；气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，B正确；由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子数减少，C错误；气体的压强不变，温度升高，吸收热量，气体膨胀，因此汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，D、E正确．
(2)对质量为m的水，根据题意得(mv2＋mgh)×10%＝cmΔt，代入数据解得Δt≈2.4×10-3 ℃.(共36张PPT)
第三章
第1节　功、热和内能的改变
热力学定律
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1．了解焦耳的两个实验．
2．知道做功和热传递与内能改变的数量关系．
3．掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．
活 动 方 案
活动一：了解焦耳的两个实验
如图所示，生活中，人们用下列方式能使物体的温度升高．
19世纪30年代，人们逐渐认识到，为了使系统的热力学状态发生变化，既可以向它传热，也可以对它做功．阅读教材“焦耳的实验”部分，回答下列问题：
1．系统不从外界吸热，也不向外界放热，这样与外界无热量交换的过程叫________过程．
2．焦耳第一个实验的结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是________的，即系统状态的变化是________的．
3．焦耳第二个实验的结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是________的，即系统的状态变化是________的．
4．从焦耳的两个实验可以得出的结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的__________________决定，不依赖于做功的具体过程和方式．
绝热
相同
相同
相同
相同
始、末两个状态
活动二：知道做功和热传递与内能改变的数量关系
1．(1)高中阶段________________(填写一些力)做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关．
(2)应用类比法得出做功与内能改变的关系．
做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即ΔU＝U2－U1＝W，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，________对________做功；末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，________对________做功．(均选填“外界”或“系统”)
重力、电场力
外界
系统
系统
外界
2．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中 (　　)
A．U甲不变，U乙减小
B．U甲不变，U乙增大
C．U甲增大，U乙不变
D．U甲增大，U乙减小
D
【解析】 甲、乙两气室气体都是经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减小，故D正确．
3．仔细观察下列图中热传导、热对流、热辐射三种热传递方式，它们发生的条件是______________________________________________ ___________________________．
热量从高温物体传递到低温物体，物体之间或物体的不同部分之间存在温度差
甲：热传导
乙：热对流
丙：热辐射
4．热传递的热量Q与内能变化ΔU的关系：ΔU＝______．若物体吸热，Q为______(选填“正”或“负”)；若物体放热，Q为______(选填“正”或“负”)．
Q
正
负
5．关于热传递，下列说法中正确的是 (　　)
A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体
B．两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差
C．在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体
D．内能相等的两个物体相互接触时，不可能发生热传递
B
【解析】 热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C、D错误．
6．比较热传递和做功对物体内能的改变
比较项目 做功 热传递
内能变化 外界对物体做功，物体的内能________；物体对外界做功，物体的内能________ 物体吸收热量，内能________；物体放出热量，内能________
物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是________的
增加
减少
增加
减少
相同
活动三：掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系
1．比较下列物理量的区别和联系．
(1)内能与热量：内能是________(选填“状态”或“过程”)量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是________(选填“状态”或“过程”)量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．
状态
过程
(2)热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是________(选填“热量”或“温度”)，不是________(选填“热量”或“温度”)．
(3)热量与功：热量和功，都是系统内能变化的量度，都是_______ (选填“状态”或“过程”)量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别．
热量
温度
过程
2．下列对于热量、功和内能三者的说法中正确的是 (　　)
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．功由过程决定，而热量和内能由物体状态决定
D．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传热100 J
D
【解析】 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错误．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，B、C错误．对一个绝热过程ΔU＝W＝100 J，对一个单纯热传递过程ΔU＝Q＝100 J，D正确．
检 测 反 馈
1．在下述各种现象中，由做功引起系统温度变化的是 (　　)
A．在阳光照射下，水的温度升高
B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高
C．在炉火上烧水，水的温度升高
D．放到冰箱里的食物温度降低
1
B
2．一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定减小的物理量是(不计气体分子势能) (　　)
A．气体体积 B．气体分子的数密度
C．气体内能 D．气体分子的平均动能
2
A
【解析】 绝热过程外力对系统做功，气体体积减小，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．故A正确．
3．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中 (　　)
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
3
A
3
【解析】 因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU＞0，气体内能增大，A正确．
4．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后 (　　)
4
A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
C
4
【解析】 打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．故C正确．
5．在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是 (　　)
A．一定是物体放出了50 J的热量
B．一定是物体吸收了50 J的热量
C．一定是物体分子动能增加了50 J
D．一定是物体分子势能增加了50 J
5
B
5
【解析】 在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错误，B正确；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是物体分子动能增加了50 J，也不一定就是物体分子势能增加了50 J，C、D错误．
6．关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是 (　　)
A．物体的温度升高时，一定吸收热量
B．物体沿斜面下滑时，内能将增大
C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大
D．内能总是从高温物体传递到低温物体，当内能相等时热传递停止
6
C
7．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，则 (　　)
A．外界对胎内气体做功，气体内能减小
B．外界对胎内气体做功，气体内能增大
C．胎内气体对外界做功，内能减小
D．胎内气体对外界做功，内能增大
7
D
【解析】 中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，由理想气体状态方程可知，气体体积、压强增加，则胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D正确．
8．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，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此次做功直接增加的是谁的内能 (　　)
A．内部气体 B．活塞
C．乙醚 D．棉花
8
A
【解析】当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当达到乙醚着火点时，筒内棉花就会燃烧起来．A正确．
9．(1)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________．
9
热量
升高
增大
(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收_________J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量_______J．
9
1 500
放出
500
10．(1)如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，则在这个过程中_____.
A．汽缸内气体每个分子的动能都增大
B．封闭气体对外做功
C．汽缸内气体单位体积内的分子数增多
D．封闭气体吸收热量
E．汽缸内气体单位时间内撞击活塞的分子数减少
10
BDE
10
【解析】温度是物体分子平均动能的标志．温度是大量分子热运动的集体表现，不是描述单个分子的，A错误；气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，B正确；由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子数减少，C错误；气体的压强不变，温度升高，吸收热量，气体膨胀，因此汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，D、E正确．
(2)有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2．
10
谢谢观看
Thank you for watching3.1功、热和内能的改变
1 (2025南通海门抽测)指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是(　　)
A. 感到手冷时，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
2 (2025盐城阶段测试)做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程：
①汽缸内雾化柴油的压缩点燃　②太阳灶煮饭　③擦火柴　④钻木取火　⑤进入大气层的人造卫星被烧毁
下列判断正确的是(　　)
A. 属于热传递的只有①②⑤
B. 属于热传递的只有②
C. 属于做功过程的只有③④
D. 属于做功过程的只有③④⑤
3 (2025扬州阶段测试)把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到了乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明(　　)
A. 做功可以升高物体的温度
B. 做功可以改变物体的内能
C. 做功一定可以增加物体的内能
D. 做功可以增加物体的热量
4 (2025南通如东阶段测试)关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是(　　)
A. 系统的温度改变时，其内能必定改变
B. 系统对外做功，其内能不一定改变；系统向外传递热量，其内能不一定改变
C. 对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变
D. 若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变
5 (2023南通如皋测试)礼花喷射器原理如图所示．通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛．在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体(　　)
A. 温度保持不变 B. 内能减少
C. 分子热运动加剧 D. 通过热传递方式改变自身的内能
6 (2024南通海门一中阶段测试)若A、B两物体之间没有传热，正确的解释是(　　)
A. 两物体所包含的热量相等
B. 两物体的内能相等
C. 两物体的温度相等
D. 两物体没有接触，且都处在真空中
7 (2025连云港阶段测试)图为利用钨锅炼铁的场景．若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是(　　)
A. 达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低
B. 热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量
C. 达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量
D. 达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量
8 (2023南通启东校联考)如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是(　　)
A. 系统状态的改变只能通过传热来实现
B. 机械能守恒
C. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关
D. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关
9 (2023南通如东练习)金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是(　　)
A. 筒外空气流向筒内
B. 筒内空气流向筒外
C. 筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变
D. 筒内外无空气交换
10 如图所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的理想气体(不考虑分子势能). 将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的电阻表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能，汽缸和活塞间摩擦不计，则(　　)
A. 若发现电阻表示数变大，则汽缸内气体压强不一定减小
B. 若发现电阻表示数变大，则汽缸内气体内能一定减小
C. 若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则电阻表示数将变小
D. 若拉动活塞使汽缸内气体体积增大时，则需加一定的力，这说明气体分子间有引力
11 (教材习题改编)铅弹以速度v＝200 m/s 射入木块后停在木块中，木块没有移动．其中80%增加的内能使铅弹的温度升高．
(1) 设铅弹的质量为m，写出木块和铅弹总共增加的内能表达式；
(2) 铅弹温度能升高多少？[c＝1.3×102 J/(kg·℃)]
第2节　热力学第一定律
1. C　橡胶塞迅速跳出，瓶内气体膨胀，推动橡胶塞运动，瓶内气体对外界做功，做的是正功，故A错误；瓶内气体膨胀对外做功，在这个过程中时间很短，可近似认为没有热传递，即Q＝0，并不是向外界放热，故B错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于Q＝0，气体对外做功W<0，所以气体内能ΔU<0，内能减小，温度迅速下降，故C正确；瓶内气体温度下降，分子平均动能减小，同时气体体积膨胀，分子数密度减小，所以气体分子单位时间对瓶壁单位面积碰撞的个数减小，故D错误．
2. B　根据液体压强公式p＝p0＋ρgh(p0为大气压强，ρ为液体密度，h为深度)，气泡在上升过程中深度h减小，气泡内压强p减小．由玻意耳定律pV＝C，可知压强减小则体积增大，所以气泡应该越往上越大，图乙合理，图甲不合理，故A、C错误；气泡上升过程中，体积增大，气体对外界做功(即液体对气泡做负功)，即W<0，因为忽略温度变化，内能不变(ΔU＝0) ，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可得Q>0，这表明泡内气体从外界吸热，故B正确，D错误．
3. B　对一定量的气体内能由温度决定，两种情况下气体温度变化情况相同，气体内能变化量相等，即ΔU1＝ΔU2＝ΔU，第一种情况，汽缸与活塞都固定不动，气体体积不变，气体不做功W1＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU，第二种情况，活塞自由移动，气体受热膨胀，体积增大，气体对外做功W2＜0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2＞ΔU＝Q1，故B正确．
4. C　食品包装袋会发生膨胀，气体体积变大，则袋内空气对外界做功，气体膨胀过程中温度不变，内能不变，故A错误；气体膨胀过程中温度不变，所以袋内空气分子的平均动能不变，故B错误；根据 ＝C，袋内空气温度不变，体积变大， 所以压强减小，故C正确；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，温度不变，则ΔU＝0，体积变大，则W<0，所以Q>0，袋内空气一定对外界吸热，故D错误．
5. D　a→b过程是等压过程，由图可知，气体体积变大，根据盖吕萨克定律可知，气体的温度升高，气体分子的速率分布曲线会随之发生变化，A错误；a→b过程压强不变，体积增大，对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知此过程吸收热量，若b→c为等温过程，温度不变，则c→a为绝热过程，Q＝0，而c→a过程体积减小，W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知此过程内能增加，温度继续升高，不可能回到a状态，所以c→a为等温过程，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知此过程放出热量，b→c为绝热过程，没有吸放热，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知此过程内能减小，温度降低，速率大的分子所占比例在减小，B错误；p-V图像中，图像与横坐标所围几何图形的面积表示功，根据图像可知，a→b→c过程，气体体积增大，气体对外界做功，令面积大小为S1，c→a过程，气体体积减小，外界对气体做功，令面积大小为S2，根据图像可知S1>S2，即该循环过程中，全程是气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，整个过程气体吸收热量，c→a过程，气体放出的热量小于a→b过程吸收的热量，C错误；a→b→c过程，气体的内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外做的功，D正确．
6. C　由于汽缸和隔板都是绝热的，电热丝加热过程中，气体a的温度升高，a气体膨胀，b气体被压缩，压强增加，外界对b气体做功，根据热力学第一定律得知b的温度升高了，加热过程中气体a和气体b压强始终相等，都变大，A正确，C错误；由于气体a体积膨胀，气体b被压缩，最终气体a体积大于气体b体积，由于初始时刻两个气室内是同种气体，且体积相等，加热过程中气体a和气体b压强相等，由 ＝C可知，加热后气体a的温度高于气体b的温度，即气体a的分子热运动比气体b更激烈，B正确；由于气体a的最终温度较高，所以内能增加较多，D正确．故选C.
7. D　气柱袋受到快速挤压时，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律得知气体的内能增大，故A、C错误；气体的体积变小，内能增大，温度升高，根据理想气体的状态方程 ＝C，可知气体的压强必定增大，故B错误；气体的体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，分子热运动的平均动能增大，D正确．
8. A　因为轻质导热活塞可自由移动，所以封闭气体的压强等于外界压强．在潜水器缓慢下潜过程中，外界压强增大，气体压强也增大，根据理想气体状态方程 ＝C，海水温度T逐渐降低，压强p增大，所以气体体积V减小，外界对气体做功，W>0，又因为温度降低，气体内能减小，即ΔU<0，由ΔU＝W＋Q，可知气体系统向外界放热，活塞对气体所做的功小于气体向外界放出的热量，故A正确；气体压强增大，虽然温度降低，分子平均动能减小，但压强增大说明单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多，故B错误；设潜水器下潜深度为h，外界压强p＝p0＋ρgh，由 ＝C，可知当温度降低时，V与潜水器下潜的深度h不成反比，故C错误；由外界压强p＝p0＋ρgh，可知压强p与深度h是一次函数关系，但不是成正比关系，故D错误．
9. (1) 等容过程中，气体做功为零，即
ΔU1＝－Q1＝－400 J，
等压过程，内能减小400 J，放出600 J热量，则ΔU2＝W－Q2，
因为是理想气体，下降相同温度时内能变化相同，即ΔU1＝ΔU2，
联立解得W＝200 J.
(2) 根据等压变化可得
＝，W＝p0(V0－V1)，
联立解得V0＝8×10-3 m3.
10. (1) 设缸内气体的初始压强为p1，对活塞受力分析有p1S＋F＝mg＋p0S，
解得p1＝7.5×104 Pa.
(2) 缸内气体的初始体积为
V1＝Sd＝1.2×10-3 m3，
设活塞刚好要离开卡环时，缸内气体温度为T2，压强为p2＝p0＋＝1.25×105 Pa，
气体发生等容变化，有 ＝，
解得T2＝500 K，
继续升温到T3＝800 K，活塞向上移动，气体发生等压变化，则有 ＝，
解得d′＝24 cm，
整个过程中气体对外做功为
W＝p2S(d′－d)＝90 J，
电热丝在时间t内产生热量为
Q＝rt＝800 J，
由热力学第一定律可知，气体内能的增量为
ΔU＝Q－W＝710 J.
11. (1) 对液柱受力分析有
p1S＝p0S＋ρghS，
解得p1＝p0＋ρgh.
(2) 设容器的容积为V，对封闭气体，其初态的体积为V1＝V＋l1S，
其末态体积为V2＝V＋l2S，
由于该过程中气体压强不变，即发生等压变化，有 ＝，
解得V＝.
(3) 由于该过程中发生等压变化，其体积变化为ΔV＝V2－V1＝(l2－l1)S，
该过程外界对系统做功为
W＝－p1·ΔV，
设吸收热量为Q，由热力学第一定律有
ΔU＝W＋Q，
解得Q＝ΔU＋(p0＋ρgh)(l2－l1)S.

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