高三物理-《熱力學(xué)定律與能量守恒》教學(xué)一體練

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載熱力學(xué)定律與能量守恒熱力學(xué)第肯定律1. 轉(zhuǎn)變物體內(nèi)能的兩種方式 1 做功； 2 熱傳遞 2 熱力學(xué)第肯定律 1 內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和 2 表達(dá)式： uq w.3 uw q中正、負(fù)號法就物理量意義符號wq u外界對物體做功物體吸取熱量內(nèi)能增加物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能削減1內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞有關(guān)，只確定一個因素不能判定內(nèi)能增加或削減.2應(yīng)用熱力學(xué)第肯定律，肯定要弄清各物理量的符號.【針對訓(xùn)練】1 2021· 廣東高考 景頗族的祖先創(chuàng)造的點(diǎn)火器如圖11 31 所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿

2、，艾絨即可點(diǎn)燃對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中圖 11 3 1a 氣體溫度上升，壓強(qiáng)不變b 氣體溫度上升，壓強(qiáng)變大c 氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加 d 外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能削減【解析】筒內(nèi)封閉氣體被壓縮過程中，外界對氣體做正功由熱力學(xué)第肯定律 upvwq知， 氣體內(nèi)能增加， 溫度上升 由抱負(fù)氣體狀態(tài)方程c、d 錯誤，選項b 正確【答案】bt c 知，氣體壓強(qiáng)增大 選項 a、1. 熱力學(xué)其次定律的兩種表述熱力學(xué)其次定律及微觀意義 1 克勞修斯表述：不行能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化 2 開爾文表述：不行能從單一熱源吸取熱量，并把它全部用來做功，而不引起其他變化或表述為

3、“ 其次類永動機(jī)是不行能制成的”2 用熵的概念表示熱力學(xué)其次定律學(xué)習(xí)必備歡迎下載在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小 填“ 增大 ” 或“ 減小 ” 3 熱力學(xué)其次定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行【針對訓(xùn)練】2 關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確選項a 在肯定條件下物體的溫度可以降到0 kb 物體從單一熱源吸取的熱量可全部用于做功c 吸取了熱量的物體，其內(nèi)能肯定增加d 壓縮氣體總能使氣體的溫度上升【解析】由熱力學(xué)第三定律知，肯定零度不行能達(dá)到，a 錯；由熱力學(xué)其次定律知，物體從單一熱源吸取的熱量可全部用于做功，但是將產(chǎn)生其他影響，b 對；物體吸取了熱量，如全

4、部用于對外做功，其內(nèi)能不變，c錯；壓縮氣體，如氣體向外放熱，氣體的溫度不肯定 上升， d 錯【答案】b1. 能量守恒定律能量守恒定律和兩類永動機(jī)能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消逝，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個系統(tǒng) 物體 轉(zhuǎn)移到別的系統(tǒng) 物體 ，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，其總量保持不變2 能源的利用 1 存在能量耗散和品質(zhì)下降 2 重視利用能源時對環(huán)境的影響 3 要開發(fā)新能源 如太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水流能等 3 兩類永動機(jī) 1 第一類永動機(jī)：不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機(jī)器 違反能量守恒定律，因此不行能實(shí)現(xiàn) 2 其次類永動機(jī)：從單一熱源吸取熱量并把它全部用來對外做功，而

5、不引起其他變化的機(jī)器違反熱力學(xué)其次定律，不行能實(shí)現(xiàn)【針對訓(xùn)練】3.圖 11 3 2 2021· 江蘇高考 如圖 11 3 2 所示，一演示用的“ 永動機(jī) ” 轉(zhuǎn)輪由 5 根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成， 輕桿的末端裝有用外形記憶合金制成的葉片輕推轉(zhuǎn)輪后， 進(jìn)入熱水的葉片因舒展而“劃水 ” ，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動離開熱水后，葉片外形快速復(fù)原，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動以下說法正確選項a 轉(zhuǎn)輪依 靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量b 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動 所需能量來自外形記憶合金自身c 轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫上升d 葉片在熱水中吸取的熱量肯定大于在空氣中釋放的熱量【解析】外形記憶合金從熱水中吸取熱量后，舒展劃水時一部分

6、熱量轉(zhuǎn)變?yōu)樗娃D(zhuǎn)輪的動能，另一部分釋放到空氣中，依據(jù)能量守恒定律可知只有d項正確【答案】d學(xué)習(xí)必備歡迎下載 對應(yīng)同學(xué)用書第192 頁熱力學(xué)第肯定律的懂得和應(yīng)用1. 轉(zhuǎn)變物體內(nèi)能的兩種方式方式區(qū)分做功熱傳遞外界對物體做功， 物體的內(nèi)能內(nèi)能變化物體對外界做功， 物體的內(nèi)能削減物體放出熱量，內(nèi)能削減增加物體吸 收熱量，內(nèi)能增加物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系2. 對熱力學(xué)第肯定律的懂得做肯定量的功或傳遞肯定量的熱在轉(zhuǎn)變內(nèi)能的成效上是相同的 1 在 u q w中，w表示做功情形， 說明內(nèi)能和其他形式的能可以相互轉(zhuǎn)化； q表示吸熱或放熱的情形，說明內(nèi)

7、能可 以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而 u q w 是能量守恒定律的詳細(xì)表達(dá) 2 三種特別情形 如過程是絕熱的，就q0， w u，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 如過程中不做功，即w0， q u，物體吸取的熱量等于物體內(nèi)能的增加 如過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即u 0，就 wq 0 或 w q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量 2021· 新課 標(biāo)全國高考 關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確選項a 為了增加物體的內(nèi)能，必需對物體做功或向它傳遞熱量b 對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加c 可以從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)楣 不行能使熱量從低溫物體傳向高溫物體e 功轉(zhuǎn)變?yōu)闊?/p>

8、的實(shí)際宏觀過程是不行逆過程【解析】依據(jù)熱力學(xué)第肯定律uq w.a 正確， b 錯誤依據(jù)熱力學(xué)其次定律，c、e 正確， d錯誤【答案】ace熱力學(xué)其次定律的懂得和應(yīng)用1. 在熱力學(xué)其次定律的表述中，“ 不引起其他變化” 的含義“ 不引起其他變化” 的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對四周環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響如吸熱、放熱、做功等2 熱力學(xué)其次定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)其次定律的每一種表述，都揭示了大量分子參加宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們熟悉到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性3 熱力學(xué)過程方向性實(shí)例學(xué)習(xí)必備歡迎下載 1 高溫物體熱量 q能自發(fā)傳給熱量 q不能自發(fā)傳給能自發(fā)地完全

9、轉(zhuǎn)化為低溫物體 2 功不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為熱能自發(fā)膨脹到 3 氣體體積v1不能自發(fā)收縮到氣體體積v2 較大 能自發(fā)混合成 4 不同氣體a 和 b不能自發(fā)分別成混合氣體ab.在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱； 在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程圖 11 3 3我國神七航天員的閑逛太空已變成現(xiàn)實(shí)神七航天閑逛太空，此舉震動世界， 意義重大無比 其中， 飛船在航天員出艙前先要“ 減壓 ” ，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“ 升壓” ，因此飛船將此設(shè)施特地做成了一個艙，叫“ 氣閘艙 ”，其原理圖如圖11 33 所示，兩個相通的艙a、

10、b 間裝有閥門k，指令艙a 中布滿氣體，氣閘艙b 內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與 外界沒有熱交換打開閥門k 后， a 中的氣體進(jìn)入b 中，最終達(dá)到平穩(wěn)，就a 氣體體積膨脹，對外做功b 氣體分子勢能削減，內(nèi)能增加c 體 積 變 大 ， 溫 度 降 低d b 中氣體不行能自發(fā)地全部退回到a 中【解析】當(dāng)閥 門 k 被打開時， a 中的氣體進(jìn)入b 中，由于 b 中為真空，所以a 中的氣體不會做功，就a 選項是錯誤的；又由于系統(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，就氣體的溫度也不變，就選項b、c 錯誤；由熱力學(xué)其次定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時，b 中氣體不能自發(fā)地全部回到a 中，故 d 正確【

11、答案】d氣體試驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律綜合圖 11 3 4如圖 113 4，體積為 v、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽視的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4t 0、壓強(qiáng)為1.2p 0 的抱負(fù)氣體，p0 和 t0 分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度已知：氣體內(nèi)能u 與溫度 t 的關(guān)系為 u t， 為正的常量；容器內(nèi)氣體的全部變化過程都是緩慢的求：學(xué)習(xí)必備歡迎下載 1 汽缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平穩(wěn)時的體積v1； 2 在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量q.【解析】 1 在氣體由p 1.2p 0 下降到 p0 的過程中，氣體體積不變，溫度由t 2.4t 0變?yōu)?t1，t1p0由查理定律得t p在氣體溫度由

12、t1 變?yōu)?t0 的過程中，體積由v 減小到 v1，氣體壓強(qiáng)不變，t1 2t0vt1由蓋 呂薩克定律得v t ，解得110v1 2v 2 在活塞下降過程中，活塞對氣體做的功為w p0 v v1在這一過程中，氣體內(nèi)能的削減為 u t1t0由熱力學(xué)第肯定律得，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為q w u，1解得 qp0v t0 211【答案】 1 2v 2 2p0v t0熱力學(xué)第肯定律在氣體狀態(tài)變化中的應(yīng)用 1 抱負(fù)氣體無分子勢能，只有分子動能，肯定質(zhì)量的氣體，其內(nèi)能只取決于溫度，而與體積無關(guān)p1v1p2v2 2 在氣體狀態(tài)變化過程中，三個狀態(tài)參量 p、v、t 遵循抱負(fù)氣體狀態(tài)方程pv 或t1t2 c常數(shù) ，

13、判定氣體的內(nèi)能的變化只需分析氣體的溫度，溫度上升 或降低 ，內(nèi)能增大 或t減小 3 由氣體體積變化情形分析做功情形， 氣體體積增大， 氣體對外做功，氣體體積減小， 外界對氣體做功 然后由熱力學(xué)第肯定律 u qw確定熱量 q的正、負(fù)，判定出吸熱、放熱 對應(yīng)同學(xué)用書第193 頁1 20xx屆太原一中檢測 二氧化碳是導(dǎo)致“ 溫室效應(yīng) ” 的主要緣由之一，人類在實(shí)行節(jié)能減排措施的同時，也在討論掌握溫室氣體的新方法，目前專家們正在討論二氧化碳的深海處理技術(shù)在某次試驗(yàn)中，將肯定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中， 將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原先的一半，不計溫度變化，就此過程中 a

14、 封閉氣體對外界做正功b 封閉氣體向外界傳遞熱量學(xué)習(xí)必備歡迎下載c 封閉氣體分子的平均動能增大d 封閉氣體從外界吸取熱量【解析】由于氣體的溫度不變，所以氣體分子的平均動能不變，c 錯誤；當(dāng)氣體體積減小時，外界對氣體做功，a 錯誤；由熱力學(xué)第肯定律可得，封閉氣體將向外界傳遞熱量，d錯 b 正確【答案】b 2.圖 11 3 5 2021· 渭南二模 如圖 11 35 所示中汽缸內(nèi)盛有肯定量的抱負(fù)氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣現(xiàn)將活塞桿與外界連 接并使之緩慢地向右移動這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功如已知抱負(fù)氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，就以下說法

15、正確選項a 氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學(xué)其次定律b氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)其次定律c 氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學(xué)其次定律d a、b、c 三種說法都不對【答案】c 3.圖 11 3 6如圖 113 6 所示為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機(jī)工作時，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán) 在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸取箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外以下說法正確選項a 熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外b 電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是由于其消耗了電能c 電冰箱的工

16、作原理違反熱力學(xué)第肯定律d 電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)其次定律【解析】由熱力學(xué)其次定律可知，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫忙電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)工作并消耗電 能【答案】b4 2021· 大綱全國高考 關(guān)于肯定量的氣體，以下表達(dá)正確選項a 氣體吸取的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功 b 氣體體積增大時，其內(nèi)能肯定削減c 氣體從外界吸取熱量，其內(nèi)能肯定增加d 外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能削減【解析】由熱力學(xué)其次定律知吸取的熱不能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為功，但通過其他方法可以全部轉(zhuǎn)化為功，故a 正確；氣體體積增大，對外做功，如同時相伴有吸熱，其內(nèi)能不肯

17、定削減， b 錯誤；氣體從外界吸熱，如同時相伴有做功，其內(nèi)能不肯定增加，c 錯誤；外界對氣體做功，同時氣體放熱，其內(nèi)能可能削減，d 正確學(xué)習(xí)必備歡迎下載【答案】ad445 2021· 福建高考 肯定量的抱負(fù)氣體在某一過程中，從外界吸取熱量2.5 ×10j ，氣體對外界做功1.0 ×10j ，就該抱負(fù)氣體的a 溫度降低，密度增大b溫度降低，密度減小c 溫度上升，密度增大d 溫度上升，密度減小44【解析】由 u w q 可得抱負(fù)氣體內(nèi)能變化 u 1.0 ×10j 2.5 ×10j 1.5 ×10 4 j>0 ，故溫度上升，a、b 兩

18、項均錯由于氣體對外做功，所以氣體肯定膨脹，體m積變大，由 可知密度變小，故c 項錯誤 d 項正確 v【答案】d6 2021· 江西重點(diǎn)盟校二次聯(lián)考 1 以下說法正確選項a 由阿伏加德羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算出該種氣體分子的大小 b 懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動就越明顯c 分子間的引力隨分子間距離的增大而增大，分子間的斥力隨分子間距離的增大而減小d 依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體圖 11 3 7 2 如圖 11 3 7 所示， 汽缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的某種抱負(fù)氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平穩(wěn)，已知活塞距缸口0.2 m ，活塞面積10

19、cm 2，大氣壓強(qiáng)1.0 ×10 5 pa ，物重50 n ，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計，緩慢上升環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了 60 j 的熱量，就封閉氣體的壓強(qiáng)將氣體內(nèi)能變化量為 j. 選填 “ 增加 ” 、 “ 減小 ” 或“ 不變 ” ，【解析】 1 由于氣體分子間距離大，所以不能估算分子大小，a 錯布朗運(yùn)動的顯著程度與溫度和顆粒大小有關(guān)，b 正確分子引力和斥力都是隨分子間距離的增大而減小的，就 c 錯熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故d 錯g 2 此時氣體壓強(qiáng)p p0恒定s由熱力學(xué)第肯定律 uw q pv q 50 j.【答案】 1 b 2 不變507 1

20、當(dāng) 密 閉 在 氣 球 內(nèi) 的 空 氣 可 視 為 理 想 氣 體 溫 度 緩 慢 升 高 時 a 氣體分子的體積增大b 氣體分子的動能增大c 氣體分子的平均動能增大d 單位體積內(nèi)分子數(shù)增多 2 如只對肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體做1 500 j的功，可使其溫度上升5 k 如改成只用熱傳遞的方式，使氣體溫度同樣上升5 k ，那么氣體應(yīng)吸取 j 的熱量假如對該氣體做了 2 000 j 的功，使其溫度上升了5 k，說明在該過程中，氣體仍或“ 放出 ” 熱量 j.【答案】 1 c 2 1 500放出500 選填 “ 吸取 ”8 1 第一類永動機(jī)不行能制成是由于其違反了 ，其次類永動機(jī)不行能制成是 因?yàn)槠溥`反了

21、 2 在一個大氣壓下，水在沸騰時，1 g水吸取2 263.8 j的熱量后由液態(tài)變成同溫度學(xué)習(xí)必備歡迎下載33的氣態(tài)，其體積由1.043 cm變成 1 676 cm，求：1 g水所含的分子個數(shù)； 體積膨脹時氣體對外界做的功；5a2322 氣體的內(nèi)能變化 大氣壓強(qiáng) p0 1.0 ×10pa ，水的摩爾質(zhì)量為m 18 g/mol ，阿伏加德羅常數(shù)n 6.0 ×10 23 mol 11【解析】 2 1 g水所含的分子個數(shù)為n 18×6×10 3.3 ×10 個 0 氣體體積膨脹時對外做的功為w p × v 105× 1 676 1.

22、043 ×10 6 j167.5j. 依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有： u wq 2 263.8 167.5 j 2 096.3 j.【答案】 1 能量守恒定律熱力學(xué)其次定律22 2 3.3 ×10167.5 j 增加2 096.3 j9 1 以下說法正確選項a 布朗運(yùn)動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)章運(yùn)動的反映b 沒有摩擦的抱負(fù)熱機(jī)可以把吸取的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響c 知道某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度可求出阿伏加德羅常數(shù)d 內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動的平均動能可能相同 2 肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體在某一過程中，外界對氣體做功1.7 ×10 5 j ，氣體內(nèi)能削減51.3 ×10j，就此過程中氣體 填“ 吸取 ” 或“ 放出 ” 的熱量是 j 此后，保持氣體壓強(qiáng)不變，上升溫度，氣體對外界做了5.0 ×10 5 j的功，同時吸取了6.0 ×10 5 j的熱量，就此過程中，氣體內(nèi)能增加了 j.【解析】 1 布朗運(yùn)動是指懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動，并不是指顆粒分子的運(yùn)動， 所以 a 錯誤 熱能不行能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，所以