2024年新高考物理第一輪復(fù)習(xí)：選修3-3 第3講

第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律

I知識(shí)椅理?雙基過(guò)關(guān)緊抓教材自主落實(shí)

知識(shí)排查

知識(shí)點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律

1.改變物體內(nèi)能的兩種方式

(1)做功;(2)熱傳遞。

2.熱力學(xué)第一定律

(I)內(nèi)容：一個(gè)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(duì)它所做

的功的和。

(2)表達(dá)式：△U=2±V。

(3)AU=C+W中正、負(fù)號(hào)法則：

物理量

WQ

外界對(duì)物體做

+物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加

功

物體對(duì)外界做

—物體放出熱量?jī)?nèi)能減少

功

知識(shí)點(diǎn)二能量守恒定律

1.內(nèi)容

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,

或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量保持不

變。

2.條件性

能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律,某一種形式的能是否守恒是有條件的。

3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。

知識(shí)點(diǎn)三熱力學(xué)第二定律

1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述

（1）克勞修斯表述：熱量不能宜發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。

（2）開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他

影響?；虮硎鰹椤绑?類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”。

2.用焰的概念表示熱力學(xué)第二定律

在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總燧不會(huì)減小。

3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義

一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。

4.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。

小題速練

1.（多選）卜列說(shuō)法正確的是（）

A.外界壓縮氣體做功2（）J,氣體的內(nèi)能可能不變

B.電冰箱的工作過(guò)程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞

C.科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)

D.對(duì)能源的過(guò)度消耗將使自然界的能量不斷減少，形成能源危機(jī)

E.一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能增加

答案ABE

2.（多選）下列說(shuō)法正確的是（）

A.分子間距離增大時(shí)，分子間的引力減小，斥力增大

B.當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，隨分子間距離的減小分子勢(shì)能增大

C.一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，一定從外界吸收熱量

D.一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，一定向外界放出熱量

E.端的大小可以反映物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序程度

解析分子間距離增大時(shí)，分子間的引力、斥力都減小，A錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的作

用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，隨分子間距離的減小，斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，B正確，

等溫膨脹，溫度不變，氣體內(nèi)能不變，體積增大，對(duì)外做功。內(nèi)能要減小，要保

持內(nèi)能不變，所以需要從外界吸收熱量，C正確，等壓膨脹，壓強(qiáng)不變，體積增

大，根據(jù)公式光=?？傻脺囟壬?，內(nèi)能增大，需要吸收熱量，故D錯(cuò)誤，嫡

的物理意義反映了宏觀過(guò)程對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)的多少，標(biāo)志著宏觀狀態(tài)的無(wú)序程

度，即炳是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度，E正確。

答案BCE

3.(多選)對(duì)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說(shuō)法正確的是

()

A.一定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100J,同時(shí)從外界吸收120J的熱量，則它的

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)能一定減少

C.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，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(méi)有違反熱力學(xué)第一定律

F.熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)第二定律

解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律知AU=W+Q=-100J+120J=20J,故選項(xiàng)A正

確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=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)能不一定減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過(guò)做功的方式

可以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(méi)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)中的反

映，因此第二類永動(dòng)機(jī)沒(méi)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(guò)程體現(xiàn)了宏觀自然過(guò)程的方向性，符

合熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)E正確。

答案ADE

I課堂互動(dòng)?研透考點(diǎn)不同考點(diǎn)不同講法

音點(diǎn)J1熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律

1.做功和熱傳遞的區(qū)別

做功與熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是相同的，但是從運(yùn)動(dòng)形式、能量轉(zhuǎn)化的用度

上看是不同的。做功是其他形式的運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，是其他形式的能與內(nèi)能

之間的轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。

2.三種特殊情況

(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q=0,W=MJ,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加

A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同

B.氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大

C.在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功

D.氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功

E.氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變

解析因?yàn)槠住⒒钊际墙^熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散

的過(guò)程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。根據(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；氣體被壓縮的過(guò)程中，

外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有

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)-吳。

答案ABD

規(guī)律方法|

應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(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，VV=Oo

(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)。=0。

(3)由于理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能

的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。

I多維訓(xùn)練精選練透

1.(多選)關(guān)于能量和能量守恒，下列表述正確的是()

A.能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式

B.能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體

C.能量是守恒的，所以能源永不枯竭

D.滿足能量守恒定律的物理過(guò)程一定能自發(fā)進(jìn)行

E.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了能量守恒定律

解析根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一

個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨

著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會(huì)下降，故依然要節(jié)約能源，C錯(cuò)誤；自然

界的宏現(xiàn)熱現(xiàn)象的過(guò)程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過(guò)程不一定能自發(fā)

進(jìn)行，D錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，E正確。

答案ABE

2.（多選）一定量的理想氣體從狀態(tài)。開(kāi)始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程"、be、CQ回到原狀

態(tài)，其〃一T圖象如圖3所示。下列判斷正確的是（）

圖3

A.過(guò)程外中氣體一定吸熱

B.過(guò)程反中氣體既不吸熱也不放熱

C.過(guò)程館中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱

D.〃、8和c,三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)。分子的平均動(dòng)能最小

E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不

同

解析對(duì)封閉氣體，由題圖可知〃過(guò)程，氣體體積V不變，沒(méi)有做功，而溫

度7升高，則為吸熱過(guò)程，選項(xiàng)A正確；〃一c過(guò)程為等溫變化，壓強(qiáng)減小，體

積增大，對(duì)外做功，則可能為吸熱過(guò)程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；過(guò)程為等壓變化，

溫度7降低，內(nèi)能減少，體積V減小，外界對(duì)氣體做功，依據(jù)W+Q=AU,外

界對(duì)氣體所做的功小于氣體所放的熱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)

志，Ta<n=TCf故選項(xiàng)D正確；同種氣體的壓強(qiáng)由氣體的分子數(shù)密度2和溫度

T決定，由題圖可知pb>pc,顯然選項(xiàng)E正確。

答案ADE

3.（多選）一定質(zhì)量的理想氣體分別在刀、乃溫度下發(fā)生等溫變化，相應(yīng)的兩條

等溫線如圖4所示，乃對(duì)應(yīng)的圖線上A、B兩點(diǎn)表示氣體的兩個(gè)狀態(tài)，則（）

圖4

A.溫度為。時(shí)氣體分子的平均動(dòng)能比不時(shí)大

B.A到8的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加

C.A到8的過(guò)程中，氣體從外界吸收熱量

D.A到3的過(guò)程中，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積上的碰撞次數(shù)減少

E.A到5的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功

解析由圖可知.當(dāng)體積相同時(shí)，有〃加，根據(jù)今=%得，2＞乃，故A正確;

對(duì)理想氣體，其內(nèi)能僅由溫度決定，A到6的過(guò)程是等溫變化的過(guò)程，所以氣體

的溫度不變，內(nèi)能不變，故B錯(cuò)誤；4到B的過(guò)程中，氣體的體積增大，對(duì)外

做功而內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律：AU=W+Q可得，氣體一定從外界吸收

熱量，故C正確，E錯(cuò)誤；A到B的過(guò)程中，氣體溫度不變，則分子運(yùn)動(dòng)的激烈

程度不變，而氣體的體積增大，分子密度減小，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位

面積上的碰撞次數(shù)減少，故D正確。

答案ACD

考點(diǎn)21熱力學(xué)第二定律的理解

1.對(duì)熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞的理解

在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的涵義。

（1）“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供

能量的幫助。

（2）“不產(chǎn)生其他影響”的涵意是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)

周?chē)h(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)第二定律的實(shí)質(zhì)

自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。如

%5M/士熱最Q能自發(fā)地傳給打、口心心

）舊&物體不量Q不能自發(fā)地傳給'低加物體

能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為

（2）功q―、熱

不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為

一能自發(fā)地膨脹到一江山5皿工

⑶氣體體積匕殊能自發(fā)地收縮到、氣體體積匕（較大）

（4）不同氣體人和B%饕產(chǎn)混合氣體A3

小能自發(fā)地分離成

3.兩類永動(dòng)機(jī)的比較

分類第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)

從單一熱源吸收熱量，使之完全

不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不

設(shè)計(jì)要求變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)

斷地對(duì)?外做功的機(jī)器

器

不可能制不違背能量守恒，違背熱力學(xué)第

違背能量守恒

成的原因二定律

【例3］（多選）下列說(shuō)法正確的是（）

A.兩個(gè)物體只要溫度相等，那么它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就相等

B.在自然界能量的總量是守恒的，所以不存在能源危機(jī)

C.熱力學(xué)第一定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成

D.熱力學(xué)第二定律可描述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體”

E.1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的內(nèi)能小些

解析溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，兩個(gè)物體只要溫度相等，那么它們分

子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能相等，A正確；雖然在自然界能量的總量是守恒的，但能量

的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，B錯(cuò)誤；熱力學(xué)第一定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不

可能制成，C正確；熱力學(xué)第二定律可描述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到

高溫物體，而不引起其他的變化”，D錯(cuò)誤；1kg的0℃的冰變成1kg的0℃

的水要吸收熱量，E正確。

答案ACE

I多維訓(xùn)練精選練透

1.（多選）下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說(shuō)法正確的是（）

A.所有符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能發(fā)生

B.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的

C.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生具他影響的情況3內(nèi)能無(wú)法全部用

來(lái)做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能

D.氣體向真空的自由膨脹是可逆的

E.熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程有一定的方向性

解析符合能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律的宏觀過(guò)程不能發(fā)生，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的，選項(xiàng)B正確；機(jī)械能

可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，但內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功而

轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng)C正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;

熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程有一定的方向性，選項(xiàng)E正確。

答案BCE

2.（多選）根據(jù)熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是（）

A.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能

B.自發(fā)的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的

C.盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)卻可以使溫度降

到一293℃

D.第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著

科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以被制造出來(lái)

E.空調(diào)既能制熱又能制冷，說(shuō)明在不自發(fā)的條件下，熱量可以逆向傳遞

解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只是在這

個(gè)過(guò)程中會(huì)引起其他變化，A正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自發(fā)的熱傳遞過(guò)

程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的，B正確；盡管科技不斷進(jìn)步，熱

機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)也不能使溫度降到一293℃,只能接近一

273.15℃,卻不可能達(dá)到，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永

動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能被

制造出來(lái)，D錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞

到低溫物體，但在不自發(fā)的條件下，能從低溫物體傳遞到高溫物體，E正確。

答案ABE

考點(diǎn)3熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用

解決熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問(wèn)題的思路

|一定質(zhì)證的氣定

汽缸.活塞、液訪-

初態(tài):小、％、(

______________，:狀態(tài)參試I

末態(tài):也、％、

氣體實(shí)臉定律-________________________4

------------q初、末態(tài)之間發(fā)生的變化

______________:做功情況

熱力學(xué)定律卜上吸放熱情況

■1內(nèi)能變化情況

選用規(guī)律氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律、理息氣體狀態(tài)方

列方程求解程、熱力學(xué)第一定律

【例4】如圖5所示，厚度和質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為S=10cn?的絕熱汽缸倒

扣在水平桌面上，汽缸內(nèi)有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上，活塞與汽缸封閉

一定質(zhì)量的理想氣體，開(kāi)始時(shí)，氣體的溫度為7b=300K,壓強(qiáng)為p=0.5X1()5pa,

活塞與汽缸底的距離為〃=10cm,活塞與汽缸可無(wú)摩擦滑動(dòng)且不漏氣，大氣壓

強(qiáng)為po=1.0X105pa。

圖5

(1)求此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力外；

(2)現(xiàn)通過(guò)電熱絲將氣體緩慢加熱到r,此過(guò)程中氣體吸收熱量為。=7J,內(nèi)能增

加了AU=5J,整個(gè)過(guò)程活塞都在汽缸內(nèi)，求r的值。

解析(1)對(duì)汽缸受力分析，由平衡條件有尸N+pS=poS,

55-42

解得FN=(po-p)S=(l.OXIOPa-0.5X10Pa)X10X10m=5ONo

(2)設(shè)溫度升高至r時(shí)活塞距離汽缸底距離為H,則氣體對(duì)外界做功W=poAV=

poS(H—h),

由熱力學(xué)第一定律得AUnQ-W,解得"=12cm。

氣體溫度從71)升高到r的過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程得第=0料，

poH1O5XO.12

解得7=^=0.5X10^0J0><3Q0K=72°K°

答案(1)50N(2)720K

方法技巧I

有關(guān)熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問(wèn)題的處理方法

(1)氣體實(shí)驗(yàn):定律的研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體。

(2)解決具體問(wèn)題時(shí)，弄清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，

找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。

(3)對(duì)理想氣體，通常只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)要做功，如果

是等壓變化，W=p\V\只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化。

(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律△U=W+。求解問(wèn)題。

I多維訓(xùn)練精選練透

1.(多選)(2019?遼寧六校聯(lián)考)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8,再

變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過(guò)程的〃一V圖象如圖6所示，已知?dú)怏w處于狀態(tài)A

時(shí)的溫度為30()K,則下列判斷正確的是()

p/atm

3--------

2-：

1--i............

!?I一

0123v/(10-;,mr?

圖6

A.氣體處于狀態(tài)B時(shí)的溫度為900K

B.氣體處于狀態(tài)。時(shí)的溫度為300K

C.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過(guò)程氣體內(nèi)能一直增大

D.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8過(guò)程氣體放熱

E.從狀態(tài)3變化到狀態(tài)C過(guò)程氣體放熱

解析由題知7>=300K,4fB過(guò)程為等壓變化，則根據(jù)卷=養(yǎng)解得丁產(chǎn)需力

=3需>300K=900K,故A正確；8-。過(guò)程為等容變化，則有償=會(huì)，得

iA1UpC1C

7c=^=|x900K=300K,故B正確；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)。的過(guò)程，氣體

的溫度先升高后降低，則氣體的內(nèi)能先增大后減小，故C錯(cuò)誤；由A-B氣體的

溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律AU=W+

。知，氣體吸熱，故D錯(cuò)誤；B-C過(guò)程氣體的體積不變，不做功，溫度降低，

氣體的內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q知，氣體放熱，故E正確。

答案ABE

2.如圖7所示，用帶孔腺皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶?jī)?nèi)迅速打氣，在瓶塞彈出前,

外界對(duì)氣體做功15J,橡皮塞的質(zhì)量為20g,橡皮塞被彈出的速度為10m/s,若

橡皮塞增加的動(dòng)能占?xì)怏w對(duì)外做功的10%,瓶?jī)?nèi)的氣體可視為理想氣體。則瓶?jī)?nèi)

氣體的內(nèi)能變化量為J，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度（選填“升高”“不

變”或“降低”）。

圖7

解析由題意可知，氣體對(duì)外做的功

1x0.02X102

W對(duì)外=丁=----a------J=10J,由題意可知，向瓶?jī)?nèi)迅速打氣，在整個(gè)過(guò)

程中，可認(rèn)為氣體與外界沒(méi)有熱交換，即Q=0,則氣體內(nèi)能的變化量AU=W+

2=15J-10J+0=5J,氣體內(nèi)能增加，溫度升高。

答案5升高

3.如圖8所示，用輕質(zhì)活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁

間摩擦忽略不計(jì)，開(kāi)始時(shí)活塞距離汽缸底部高度歷=0.50m,氣體的溫度tx=

27ro給汽缸緩慢加熱至々=207℃,活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度〃2

處，此過(guò)程中缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能AU=300J,已知大氣壓強(qiáng)po=l.()X1(PPa,

活塞橫截面積5=5.0義10一m?。求：

圖8

(i)活塞距離汽缸底部的高度/72；

(ii)此過(guò)程中缸內(nèi)氣體吸收的熱量

解析(i)氣體做等壓變化，根據(jù)蓋一呂薩克定律可得

哈二哈,解得〃2=0.80m。

1112

(ii)在氣體膨脹的過(guò)程中，氣體對(duì)外做功為

5-3

1%=〃)?AV=[1.0X10X(0.80—0.50)X5.0X10]J=150Jo

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得氣體內(nèi)能的變化為

△U=—Wb+Q,得。=AU+Wo=45OL

答案(i)0.80m(ii)450J

課時(shí)作業(yè)

(時(shí)間：4()分鐘)

基礎(chǔ)鞏固綜

1.(多選)關(guān)于內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是()

A.物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能

B.一個(gè)物體的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能不一定發(fā)生變化

C.若外界對(duì)系統(tǒng)做的功為W,則系統(tǒng)的內(nèi)能增加卬

D.若系統(tǒng)從外界吸收的熱量為。，則系統(tǒng)的內(nèi)能增加Q

E.做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能方面是等效的

解析在分子動(dòng)理論中，我們把物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和定義為

物體的內(nèi)能，A正確；內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念，如物體的速度增加

了，機(jī)械能可能增加，但物體的內(nèi)能可能不變，故B正確；只有當(dāng)系統(tǒng)與外界

絕熱時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做的功才等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，同理，只有在單純的熱傳

遞過(guò)程中，系統(tǒng)吸收（或放出）的熱量才等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量（或減少量），故C、

D錯(cuò)誤；做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能方面是等效的，我們可以用做功的方式使

一個(gè)物體的內(nèi)能增大，溫度升高，也可以用熱傳遞的方式使它升高到相同的溫度，

E正確。

答案ABE

2.（多選）根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞

B.空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量

C.科技的不斷進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來(lái)對(duì)外做功而

不引起其他變化的機(jī)器

D.即使沒(méi)有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生為內(nèi)

能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

E.對(duì)能源的過(guò)度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”

解析熱量可以在外界做功的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(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的

熱量，選項(xiàng)B正確；不可能從單一熱源吸熱全當(dāng)用來(lái)對(duì)外做功而不引起其他變

化，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒(méi)有漏氣、摩擦、不必要的散

熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故選項(xiàng)D正確;

對(duì)能源的過(guò)度消耗將形成“能源危機(jī)”，但自然界的總能量守恒，故選項(xiàng)E錯(cuò)

誤。

答案ABD

3.（多選）關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（）

A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的

B.分子動(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的

C.僅對(duì)系統(tǒng)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)

能

D.氣體做絕熱膨脹時(shí)對(duì)外界做了功，系統(tǒng)的內(nèi)能要減少

E.一定質(zhì)量的理想氣體在等溫變化時(shí)，內(nèi)能不改變，故與外界不發(fā)生熱交換

解析系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，由系統(tǒng)的狀態(tài)決定，

選項(xiàng)A正確；因?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，所以分子動(dòng)理論中引入的內(nèi)能

和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的，選項(xiàng)B正確；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)

的內(nèi)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體做絕熱膨脹時(shí)對(duì)外界做了功，與外界沒(méi)有熱交換，

所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減少，故選項(xiàng)D正確；一定質(zhì)量的理想氣體在等溫變化時(shí)，

內(nèi)能不改變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有AUnW+Q,可能是吸收熱量的同時(shí)對(duì)外

做了功，也可能是放出熱量的同時(shí)外界對(duì)其做了功，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

答案ARD

4.（多選）［2017?全國(guó)卷山，33（1）］如圖1,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)

過(guò)等容過(guò)程而到達(dá)狀態(tài)九再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程兒到達(dá)狀態(tài)的最后經(jīng)等壓過(guò)程想

回到初態(tài)或下列說(shuō)法正確的是（）

圖1

A.在過(guò)程外中氣體的內(nèi)能增加

B.在過(guò)程s中外界對(duì)氣體做功

C.在過(guò)程外中氣體對(duì)外界做功

D.在過(guò)程收?中氣體從外界吸收熱量

E.在過(guò)程以中氣體從外界吸收熱量

解析在過(guò)程4〃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(guò)程以中，氣體的體積縮小，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(guò)程方。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ABD

5.（多選）下列各說(shuō)法正確的是（）

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)能大的物體傳遞到分子平均動(dòng)能小的物體

D.用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體，對(duì)氣體做了3.0X105j的功，同時(shí)氣體向外

界放出isxio51的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5X10”

E.飽和汽壓與分子密度有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)

解析氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于溫度是

分子平均動(dòng)能的標(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)R正確:分子的平均動(dòng)能大，則說(shuō)明物體的溫度高，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)的理想氣體，根據(jù)熱力

學(xué)第一定律，對(duì)氣體做了3.0X105j的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5X105j的熱

量，則氣體內(nèi)能增加了1.5X105J,選項(xiàng)D正確；飽和汽壓與溫度有關(guān)，且隨著

溫度的升高而增大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

答案BCD

6.（多選）關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.某氣體的摩爾體積為V,每個(gè)氣體分子的體積為Vo,則阿伏伽德羅常數(shù)NA

V

=而

B.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是違背了能量守恒定律

C.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總嫡一定不會(huì)減小

D.當(dāng)兩分子間的距離小于平衡位置的距離八）時(shí)，分子間的斥力大于分子間的引

力

E.氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)

解析因?yàn)闅怏w分子不是緊密靠在一起的，對(duì)于氣體，不能通過(guò)以=點(diǎn)求出阿

伏伽德羅常數(shù)，故A錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是違背了熱力

學(xué)第二定律而不違背能量守恒定律，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用精的概念對(duì)熱力學(xué)第二定

律的表述，選項(xiàng)C正確：當(dāng)兩分子間的距離小于m時(shí)，分子間的斥力大于分子

間的引力，D正確；氣體溫度每升高1K,氣體內(nèi)能增加一定，可通過(guò)不同的變

化過(guò)程，所以氣體吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)，E正確。

答案CDE

7.（多選）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一系列變化過(guò)程，如圖2所示，下列說(shuō)法正

確的是（）

圖2

A.人一。過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大

B.。一〃過(guò)程中，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小

C.過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體枳不變

D.過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大，體積變小

E.過(guò)程中，氣體從外界吸熱，內(nèi)能增大

V

解析人一c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，根據(jù)蓋一呂薩克定律彳=C得知,

體積應(yīng)減小，故A錯(cuò)誤；。一〃過(guò)程中氣體的溫度保持不變，即氣體發(fā)生等溫變

化，壓強(qiáng)減小，根據(jù)玻意耳定律〃V=C得知，體積增大，故B正確；c,一。過(guò)程

中，由圖可知，〃與7成正比，則氣體發(fā)生等容變化，體積不變，故C正確，D

錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與氣體溫度有關(guān)，并且溫度升高氣體的內(nèi)能增

大，則知。一。過(guò)程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，而體積不變，氣體沒(méi)有對(duì)外

做功，外界也沒(méi)有對(duì)氣體做功，所以氣體一定吸收熱量，故E正確。

答案BCE

8.（多選）［2016?全國(guó)卷I,33（1）］關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是（）

A.氣體吸熱后溫度一定升高

B.對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能

C.理想氣體等壓膨脹過(guò)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.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼

此之間也必定達(dá)到熱平衡

解析氣體內(nèi)能的改變AU=Q+W,故對(duì)氣體做功可改變氣體內(nèi)能，選項(xiàng)B正

確；氣體吸熱為。，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度的變化,

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；理想氣體等壓膨脹，VV<0,由理想氣體狀態(tài)方程竿=C,〃不變，

V增大，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，AU>0,由AU=Q+W,知Q>0,氣體一定

吸熱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D正確；根據(jù)熱平衡原理，選項(xiàng)

E正確。

答案BDE

綜合提能練

9.（多選）（2019?黑龍江哈三中模擬）我國(guó)航天員漫步太空已變成現(xiàn)實(shí)。已知飛船

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”，

飛船專門(mén)用來(lái)完成此功能的艙叫“氣閘艙”，其原理圖如圖3所示，相通的艙A、

B間裝有閥門(mén)K,指令艙A中充滿氣體，氣閘艙5內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)

有熱交換，打開(kāi)閥門(mén)K后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡。若將此氣體

近似看成為理想氣體，則下列說(shuō)法正確的是（）

圖3

A.氣體體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能減小

B.氣體體積變大，氣體分子單位時(shí)間對(duì)艙壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少

C.氣體并沒(méi)有對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變

D.B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中

E.氣體溫度變小，體積增大，壓強(qiáng)減小

解析氣體自由膨脹，沒(méi)有對(duì)外做功，故內(nèi)能不變