高中物理热力学第一定律教学演示课件ppt

这是一份高中物理热力学第一定律教学演示课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了BCD，随堂对点自测，课后巩固训练等内容，欢迎下载使用。
1.会分析热学图像的物理意义,并结合热力学第一定律分析有关能量问题。 2.会综合分析热力学第一定律和气体实验定律结合的有关问题。
提升2　热力学第一定律和气体实验定律的综合
提升1　热力学第一定律和热学图像的综合
例1 (多选)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-T图像上从a到b的线段所示。在此过程中(　 　)
A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其内能的增加量
解析　由题图可知,一定质量的理想气体从状态a到状态b的过程中,体积不变,则既不对外做功,选项A错误;理想气体的内能只与温度有关,从状态a到状态b,气体的温度一直升高,则气体的内能一直增加,选项B正确;由热力学第一定律可知,气体一直从外界吸热,并且气体吸收的热量等于其内能的增加量,选项C、D正确。
例2 (2023·广东卷,13)在驻波声场作用下,水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化,使小气泡周期性膨胀和收缩,气泡内气体可视为质量不变的理想气体,其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像,气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B,然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C,B到C过程中外界对气体做功为W,已知p0、V0、T0和W。求:
气体或外界做功情况一般看气体体积的变化,体积增大则气体对外界做功,体积减小则外界对气体做功;p-V图像中图线与横轴所围图形的面积等于气体或外界做功的数值。
训练1 在如图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体,图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知图线AB的反向延长线通过坐标原点,气体在A点的压强为p=1.0×105 Pa,在从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收的热量Q=600 J,求:
(1)气体在状态B的体积VB;(2)此过程中气体内能的增量ΔU。答案　(1)8.0×10-3 m3　(2)400 J
例3 如图所示,绝热容器中封闭一定质量的理想气体,开始时活塞距底部高度h=27 cm,容器内气体温度为t1=27 ℃。现给电热丝通电,经过一段时间,气体温度缓慢升高至t2=127 ℃,已知活塞质量m=4 kg,横截面积S=2 cm2,大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2,不计活塞与器壁间摩擦,求:
训练2 (2025·八省联考云南卷,14)如图所示,一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体(可视为理想气体)、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止,其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变,将一质量为M的物体轻放到活塞上,经过足够长的时间,活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S,大气压强为p0,重力加速度大小为g,忽略活塞厚度。求:
1.(热力学第一定律和热学图像的综合)(2022·江苏卷)如图所示,一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程,其中a→b为等温过程,状态b、c的体积相同,则(　　)
A.状态a的内能大于状态bB.状态a的温度高于状态cC.a→c过程中气体吸收热量D.a→c过程中外界对气体做正功
2.(热力学第一定律和气体实验定律的综合)水枪是孩子们喜爱的玩具,常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体,达到一定压强后,关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开,水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持不变,则气体(　　)
A.压强变大B.对外界做功C.对外界放热D.分子平均动能变大
解析　在水向外不断喷出的过程中,罐内气体体积增大,根据玻意耳定律可知,罐内气体的压强减小,选项A错误;罐内气体温度不变,内能不变,由于体积增大,气体对外界做功,则根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,选项B正确,C错误;根据温度是分子平均动能的标志可知,温度不变,分子平均动能不变,选项D错误。
3.(热力学第一定律和气体实验定律的综合)(2023·6月浙江选考,17)如图所示,导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触,平衡时圆筒内气体处于状态A,其体积VA=600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B,此时体积VB=500 cm3。固定活塞,升高热源温度,气体达到状态C,此时压强pC=1.4×105 Pa。已知从状态A到状态C,气体从外界吸收热量Q=14 J;从状态B到状态C,气体内能增加ΔU=25 J,大气压p0=1.01×105 Pa。
(1)气体从状态A到状态B,其分子平均动能　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”),圆筒内壁单位面积受到的压力　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)求气体在状态C的温度TC。(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。答案　(1)不变　增大　(2)350 K　(3)11 J解析　(1)气体从状态A到状态B发生等温压缩变化,内能不变,分子平均动能不变;体积减小,压强增大,圆筒内壁单位面积受到的压力增大。
(3)气体从状态B到状态C,外界对气体不做功,所以W等于气体从状态A到状态C外界对气体做的功。由(1)问分析可知,从状态A到状态C内能的变化量等于从状态B到状态C内能的变化量,从状态A到状态C,由热力学第一定律有ΔU=Q+W解得W=11 J。
对点题组练题组一　热力学第一定律和热学图像的综合1.(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b。在此过程中(　　)
A.气体温度一直降低B.气体内能一直增加C.气体一直对外做功D.气体一直向外界放热
2.(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示。下列说法正确的有(　　)
A.A→B的过程中,气体对外界做功B.A→B的过程中,气体放出热量C.B→C的过程中,气体压强不变D.A→B→C的过程中,气体内能增加
解析　由题图知A→B的过程中,气体温度不变,则内能不变,即ΔU=0,而体积减小,所以外界对气体做功,即W>0,根据热力学第一定律知,Q