高考物理總復(fù)習(xí)選考部分熱學(xué)基礎(chǔ)課3熱力學(xué)定律與能量守恒定律市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n

基礎(chǔ)課3熱力學(xué)定律與能量守恒定律1/36熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能兩種方式 (1)

；(2)熱傳遞。2.熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能增量等于外界向它傳遞

與外界對(duì)它所做功和。 (2)表示式：ΔU＝

。知識(shí)排查做功熱量Q+W2/36(3)ΔU＝

中正、負(fù)號(hào)法則：Q+W吸收增加放出降低3/36能量守恒定律1.內(nèi)容

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一個(gè)形式

為另一個(gè)形式，或者是從一個(gè)物體

到另一個(gè)物體，在

或

過程中，能量

保持不變。2.條件性

能量守恒定律是自然界

，某一個(gè)形式能是否守恒是有條件。3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成，它違反了

。4/36熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律兩種表述 (1)克勞修斯表述：熱量不能

從低溫物體傳到高溫物體。 (2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而

?；虮硎鰹椤?/p>

永動(dòng)機(jī)是不可能制成”。2.用熵概念表示熱力學(xué)第二定律

在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)總熵不會(huì)

。3.熱力學(xué)第二定律微觀意義

一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)

增大方向進(jìn)行。4.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成原因是違反了

。5/36小題速練1.思索判斷 (1)外界壓縮氣體做功20J，氣體內(nèi)能可能不變。(

) (2)電冰箱工作過程表明，熱量能夠從低溫物體向高溫物體傳遞。(

) (3)科技進(jìn)步能夠使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源熱機(jī)。(

) (4)對(duì)能源過分消耗將使自然界能量不停降低，形成能源危機(jī)。(

) (5)一定量100℃水變成100℃水蒸氣，其分子之間勢(shì)能增加。(

)

答案

(1)√

(2)√

(3)×

(4)×(5)√6/362.(多項(xiàng)選擇)對(duì)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律了解，以下說法正確是(

) A.一定質(zhì)量氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界吸收120J熱量，則它內(nèi)能增大20J B.物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能一定降低 C.凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程都含有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體 D.第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，沒有違反熱力學(xué)第一定律 E.熱現(xiàn)象過程中不可防止地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)第二定律7/36解析依據(jù)熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故選項(xiàng)A正確；依據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能不一定降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；經(jīng)過做功方式能夠讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中反應(yīng)，所以第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反熱力學(xué)第一定律，不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，故選項(xiàng)D正確；能量耗散過程表達(dá)了宏觀自然過程方向性，符合熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)E正確。答案

ADE8/36熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律1.做功和熱傳遞區(qū)分

做功與熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是相同，不過從運(yùn)動(dòng)形式、能量轉(zhuǎn)化角度上看是不一樣。做功是其它形式運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，是其它形式能與內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移。2.三種特殊情況 (1)若過程是絕熱，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做功等于物體內(nèi)能增加量。 (2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收熱量等于物體內(nèi)能增加量。 (3)若過程始末狀態(tài)物體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q。外界對(duì)物體做功等于物體放出熱量。9/361.(·襄陽模擬)(多項(xiàng)選擇)以下對(duì)熱力學(xué)定律了解正確是(

)A.能夠從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能C.空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收熱量少于向室外放出熱量D.熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體E.假如物體從外界吸收了熱量，物體內(nèi)能也可能降低10/36解析在引發(fā)其它改變情況下，從單一熱源吸收熱量能夠?qū)⑵淙孔優(yōu)楣?，選項(xiàng)A正確；由熱力學(xué)第一定律可知，當(dāng)W≠0，Q≠0時(shí)，ΔU＝W＋Q能夠等于0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；空調(diào)機(jī)在制冷過程中消耗了電能，總體上是放出熱量，選項(xiàng)C正確；熱量能夠由低溫物體傳給高溫物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；物體從外界吸收熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功，假如對(duì)外做功大于從外界吸收熱量，則物體內(nèi)能降低，選項(xiàng)E正確。答案

ACE11/362.(·吉林長(zhǎng)春質(zhì)檢)(多項(xiàng)選擇)以下各說法正確是(

)A.氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力B.對(duì)于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C.熱量總是自發(fā)地從分子平均動(dòng)能大物體傳遞到分子平均動(dòng)能小物體D.用活塞壓縮汽缸內(nèi)理想氣體，對(duì)氣體做了3.0×105J功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105JE.飽和汽壓與分子密度相關(guān)，與溫度無關(guān)12/36解析氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能標(biāo)志，故對(duì)于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；分子平均動(dòng)能大，則說明物體溫度高，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，選項(xiàng)C正確；用活塞壓縮汽缸內(nèi)理想氣體，依據(jù)熱力學(xué)第一定律，對(duì)氣體做了3.0×105J功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105J，選項(xiàng)D正確；飽和汽壓與溫度相關(guān)，且伴隨溫度升高而增大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。答案

BCD13/363.[·全國卷Ⅲ，33(1)](多項(xiàng)選擇)如圖1，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab抵達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc抵達(dá)狀態(tài)c，最終經(jīng)等壓過程ca回到初態(tài)a。以下說法正確是(

)A.在過程ab中氣體內(nèi)能增加B.在過程ca中外界對(duì)氣體做功C.在過程ab中氣體對(duì)外界做功D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量圖114/36解析在過程ab中，體積不變，氣體對(duì)外界不做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；在過程ca中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能變小，氣體向外界放出熱量，故選項(xiàng)B正確，E錯(cuò)誤；在過程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故選項(xiàng)D正確。答案ABD15/364.[·全國卷Ⅱ，33(1)](多項(xiàng)選擇)如圖2，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體到達(dá)穩(wěn)定后，遲緩?fù)茐夯钊?，將氣體壓回到原來體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。以下說法正確是(

)A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮過程中，氣體分子平均動(dòng)能不變圖216/36解析因?yàn)槠?、活塞都是絕熱，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散過程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。依據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體被壓縮過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體內(nèi)能只與溫度相關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大

，選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。答案

ABD17/36應(yīng)用熱力學(xué)第一定律三點(diǎn)注意(1)做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正。氣體向真空中自由膨脹，對(duì)外界不做功，W＝0。(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0。(3)因?yàn)槔硐霘怏w沒有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它內(nèi)能改變時(shí)，主要表達(dá)在分子動(dòng)能改變上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了改變。

18/36對(duì)熱力學(xué)第二定律了解在熱力學(xué)第二定律表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其它影響”涵義。(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象方向性，不需要借助外界提供能量幫助。(2)“不產(chǎn)生其它影響”涵義是發(fā)生熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面影響。如吸熱、放熱、做功等。1.對(duì)熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞了解19/362.熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)自然界中進(jìn)行包括熱現(xiàn)象宏觀過程都含有方向性。如20/363.兩類永動(dòng)機(jī)比較分類第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不停地對(duì)外做功機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其它影響機(jī)器不可能制成原因違反能量守恒不違反能量守恒，違反熱力學(xué)第二定律21/361.(多項(xiàng)選擇)以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律說法正確是(

) A.全部符合能量守恒定律宏觀過程都能發(fā)生 B.一切與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀自然過程都是不可逆 C.機(jī)械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D.氣體向真空自由膨脹是可逆 E.熱運(yùn)動(dòng)宏觀過程有一定方向性22/36解析符合能量守恒定律，但違反熱力學(xué)第二定律宏觀過程不能發(fā)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一切與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀自然過程都是不可逆，選項(xiàng)B正確；機(jī)械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng)C正確；氣體向真空自由膨脹是不可逆，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；熱運(yùn)動(dòng)宏觀過程有一定方向性，選項(xiàng)E正確。答案BCE23/362.[·全國卷Ⅰ，33(1)](多項(xiàng)選擇)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確是(

) A.氣體吸熱后溫度一定升高 B.對(duì)氣體做功能夠改變其內(nèi)能 C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱 D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E.假如兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)熱平衡24/36答案BDE25/363.(多項(xiàng)選擇)依據(jù)熱力學(xué)定律，以下說法正確是(

) A.電冰箱工作表明，熱量能夠從低溫物體向高溫物體傳遞 B.空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收熱量少于向室外放出熱量 C.科技不停進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不引發(fā)其它改變熱機(jī) D.即使沒有漏氣、摩擦、無須要散熱等損失，熱機(jī)也不能夠把燃料產(chǎn)生內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 E.對(duì)能源過分消耗使自然界能量不停降低，形成“能源危機(jī)”26/36解析熱量能夠在外界做功情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進(jìn)行，選項(xiàng)A正確；空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收熱量少于向室外放出熱量，選項(xiàng)B正確；不可能從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不引發(fā)其它改變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、無須要散熱等損失，熱機(jī)也不能夠把燃料產(chǎn)生內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故選項(xiàng)D正確；對(duì)能源過分消耗將形成“能源危機(jī)”，但自然界總能量守恒，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。答案

ABD27/36處理熱力學(xué)定律與氣體試驗(yàn)定律綜合問題思緒熱力學(xué)定律與氣體試驗(yàn)定律綜合應(yīng)用28/361.(多項(xiàng)選擇)如圖3所表示，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。該循環(huán)過程中，以下說法正確是(

)A.A→B過程中，氣體內(nèi)能不變B.B→C過程中，氣體分子平均動(dòng)能增大C.C→D過程中，氣體分子數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁分子數(shù)增多D.D→A過程中，外界對(duì)氣體做功小于氣體內(nèi)能增加量E.若氣體在A→B過程中吸收63kJ熱量，在C→D過程中放出38kJ熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做功為25kJ圖329/36解析A→B為等溫過程，氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確；B→C為絕熱過程，氣體沒有與外界熱交換，體積增大，氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小，所以B→C過程中，氣體分子平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C→D為等溫過程，C→D過程中，氣體體積減小，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁分子數(shù)增多，選項(xiàng)C正確；D→A過程中，氣體與外界無熱量交換，體積減小，外界對(duì)氣體做功，外界對(duì)氣體做功等于氣體內(nèi)能增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；氣體完成一次循環(huán)，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可如，氣體對(duì)外做功為63kJ－38kJ＝25kJ，選項(xiàng)E正確。答案

ACE30/362.(·河南鄭州質(zhì)檢)一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B，再改變到狀態(tài)C，其狀態(tài)改變過程p－V圖象如圖4所表示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為27℃。求：(1)該氣體在狀態(tài)B時(shí)溫度；(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中與外界交換熱量。圖431/36解析(1)對(duì)于理想氣體：A→B過程，所以tB＝TB－273℃＝－173℃。得TC＝300K，所以tC＝TC－273℃＝27℃。因?yàn)闋顟B(tài)A與狀態(tài)C溫度相同，氣體內(nèi)能相等，而A→B過程是等容改變氣體對(duì)外不做功，B→C過程中氣體體積膨脹對(duì)外做功，即從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體對(duì)外做功，故氣體應(yīng)從外界吸收熱量，即Q＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J＝200J。答案

(1)－173℃

(2)200J32/363.如圖5所表示，豎直放置汽缸，活塞橫截面積為S＝0.10m2，活塞質(zhì)量忽略不計(jì)，氣缸側(cè)壁有一個(gè)小孔與裝有水銀U形玻璃管相通。開