高考物理一輪復習 專題十三 第3講 熱力學定律 能量守恒課件

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1、第3講熱力學定律 能量守恒方式做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加物體對外做功，物體的內(nèi)能減小物體吸收熱量，內(nèi)能增加物體放出熱量，內(nèi)能減小本質(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間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的考點 1熱力學第一定律1改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較概念溫度內(nèi)能(熱能)熱量功涵義物體分子平均動能大小的標志，對個別分子來說，溫度沒有意義物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量機械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程2.溫度、內(nèi)能、熱量、功的區(qū)別3.熱力學第一定律(1)內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量U 等于外

2、界對物體做的功 W 和物體吸收的熱量 Q 的總和(2)表達式：.WQU(3)符號法則：吸放功 W0，外界對系統(tǒng)做功；W0，系統(tǒng)對外界做功；熱量 Q0，物體熱；Q0，物體 熱；內(nèi)能U0，內(nèi)能增加；U0，內(nèi)能減少在應用熱力學第一定律時，應特別分清 W、Q 的正負號，以便準確地判斷U 的正、負(4)容易出錯的幾種特殊情況若是絕熱過程，則 Q0、WU，即外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；若過程中不做功，即 W0，則 QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則 WQ0 或 WQ，外界對物體做的功等于物體放出的熱量D1(單選)關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的

3、是( )A熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多B溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大C在熱傳遞過程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等D熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度C 2(單選)關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法中正確的是( ) A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大 B物體對外做功，內(nèi)能一定減小 C物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變 D物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變 3(雙選)某體育館內(nèi)有一恒溫游泳池，水溫等于室溫，現(xiàn)有一個氣泡從水池底部緩緩上升，那么在上升過程中，泡內(nèi)氣體(可視為理想氣體)( )A分子間的平均距離減小B分子平均動能減小C不斷吸熱D壓強不斷減小

4、CD解析：氣泡處在恒溫的水池中，可認為溫度不變，故平均動能不變，選項 B 錯；氣泡從水池底部緩緩上升過程中，其壓強在不斷減小，由氣體壓強的微觀解釋可知，體積必在增大，對外做功，而溫度不變，對理想氣體而言，其內(nèi)能不變，由熱力學第一定律知，氣體必不斷從外部環(huán)境中吸熱，故選項 A 錯，C、D 正確圖 1331A氣體壓強減小，氣體對外界做功B氣體壓強增大，外界對氣體做功C氣體體積減小，氣體內(nèi)能減小D氣體體積增大，氣體內(nèi)能減小4(單選)如圖 1331 所示，用一根與絕熱活塞相連的細線將絕熱汽缸懸掛在某一高度靜止不動，汽缸開口向上，缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，缸內(nèi)活塞可以無摩擦移動且不漏氣，現(xiàn)將細線剪斷，讓汽

5、缸自由下落，則下列說法正確的是( ) B考點 2熱力學第二定律、能量守恒定律1熱力學第二定律(1)兩種表述：解析： 在沒有剪斷線前，汽缸內(nèi)密封氣體的 壓強 pp0GS；剪斷線后，汽缸及活塞都做自由落體運動，系統(tǒng)完全失重，pp0，即壓強增大，故 A 錯剪斷線后，由于氣體壓強增大到等于大氣壓，活塞相對汽缸向下運動動，氣體體積減小，外界對氣體做功，故 B 對由熱力學第一定律可知，氣體內(nèi)能增大，故 C、D 錯 按熱傳遞的方向性來表述：熱量不能地從低溫物體傳到高溫物體自發(fā)不產(chǎn)生其他影響按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而(2)熱力學第二定律的意義：揭示了有大

6、量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學第一定律的一個重要自然規(guī)律(3)熱力學第二定律的微觀解釋一切自然過程總是沿著分子熱運動的進行這是熱力學第二定律的微觀意義性增大的方向從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律：一無序個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展2能量守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體這就是能的轉(zhuǎn)化和在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量守恒定律保持不變(2)對能量守恒定律的理解：某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少第

7、一類永動機第二類永動機不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機器從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他變化的機器違背能量守恒，不可能實現(xiàn)不違背能量守恒，違背熱力學第二定律，不可能實現(xiàn)量與增加量相等某個物體能量的減少，一定存在其他物體能量的增加，且減少量和增加量一定相等在利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題時，要注意先搞清過程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，分析初、末狀態(tài)確定E 增、E 減各為多少，再由E 增E 減列式計算3兩類永動機的比較5(雙選)下列說法中正確的是()ACA一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可以實現(xiàn)的C由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否

8、自發(fā)進行D. 一切物理過程都不可能自發(fā)地進行解析：由熱力學第二定律和能量守恒定律易判斷 A 、C是正確的 6(單選)關(guān)于對永動機的認識，下列說法正確的是()A第一類永動機和第二類永動機都違背了能量守恒定律，所以都不可能制成CB第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機沒有違背能量守恒定律，因此，隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，第二類永動機是可以制成的C第一類永動機違反了熱力學第一定律，第二類永動機違反了熱力學第二定律，這兩類永動機都不可能制成D兩類永動機的實質(zhì)和工作原理是相同的，都是人們的美好設想，是永遠不會實現(xiàn)的解析：第一類永動機違背了能量守恒定律，不可能制成；第二類永動機違反了熱力學第二定律，也

9、不能制成 7(單選)如圖 1332 所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的 A、B 兩部分氣體，A 的密度小，B 的密度較大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設在此過程氣體吸熱 Q，氣體內(nèi)能增量為U，則()圖 1332AUQBUQD無法比較解析：A、B 氣體開始的合重心在中線下，混合均勻后在中線，所以系統(tǒng)重力勢能增大由能量守恒知：吸收熱量一部分增加氣體內(nèi)能，一部分增加重力勢能故UQ.B熱點 熱力學定律綜合問題【例 1】(雙選)(2009 年全國)如圖 1333，水平放置的密封汽缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲汽缸壁和隔板均絕熱初始時隔板

10、靜止，左右兩邊氣體溫度相等現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源當缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比()圖 1333A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案：BC解析：當電熱絲通電后，右邊的氣體溫度升高，氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，再根據(jù)氣體實驗定律，左邊的氣體壓強增大A 錯，B、C 正確右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功，D 錯故選 BC.B布朗運動就是液體分子的運動CC一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)

11、能可能不變D熱量不可能從低溫物體傳遞給高溫物體1(單選)(2011 年深圳一模)下列敘述中，正確的是( ) A物體溫度越高，每個分子的動能也越大解析：溫度是大量分子平均動能的標志，對一個分子沒有意義；布朗運動是液體分子無規(guī)運動的間接反映；熱量不能從低溫物體傳遞給高溫物體，而不引發(fā)其他變化說法中正確的是()CDA只要知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的質(zhì)量B第二類永動機不可能制成是因為它違反了能量守恒定律C一定質(zhì)量的理想氣體，保持氣體的壓強不變，溫度越高，體積越大D液體的表面張力是由于液體分子間的相互作用引起的2(雙選)(2011 年湛江調(diào)研)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列易錯點

12、：熱力學定律【例 1】(單選)將一裝有壓縮空氣的金屬瓶的瓶塞突然打開，使壓縮空氣迅速跑出，當瓶內(nèi)氣體壓強降至等于大氣壓 p0 時，立即蓋緊瓶塞，過一段時間后，瓶內(nèi)壓強將(設瓶外環(huán)境溫度不變)()BA仍為 p0B大于 p0C小于 p0D無法確定錯解分析：由于是在內(nèi)外氣壓相等的情況下塞上瓶塞的，所以過一段時間后，內(nèi)外壓強應該仍然相等，所以答案應該選A.上述解答中沒有從熱力學規(guī)律出發(fā)，不能把生活語言，如”突然”，”空氣迅速跑出”等詞語，”翻譯”成”物理語言”上述表達的物理語言可表述為：壓縮氣體對外做功，與外界來不及進行熱交換，即所謂的絕熱過程另外就是”過一段時間”，這是一個可能有熱交換的過程，因為瓶

13、子是金屬的，金屬一般都是熱的良導體上述錯誤正是因為沒有分析這兩個熱力學過程所致.正確解析：拔開瓶塞，瓶內(nèi)空氣急速膨脹跑出來，這是一個近似的絕熱膨脹過程，氣體對外做功根據(jù)熱力學第一定律，氣體的內(nèi)能一定減少，即溫度迅速降低由于是在室溫下拔開瓶塞的，所以瓶內(nèi)氣體的溫度一定低于室溫當瓶內(nèi)外氣體壓強相等后，塞上瓶塞，立刻又出現(xiàn)了一個新的熱力學過程，由于瓶內(nèi)氣溫低于室溫，必將有熱量從外界傳向瓶內(nèi)空氣，使瓶內(nèi)空氣的溫度升高，瓶內(nèi)空氣的壓強也就隨著溫度的升高而增大所以，正確答案應為 B.解此類題時要注意把握住題設的關(guān)鍵詞所反映的隱含條件，注意分析物理過程，只是根據(jù)自己的生活經(jīng)驗想當然一般是要出錯的1(單選)下

14、列說法中正確的是()DA溫度低的物體內(nèi)能小B溫度低的物體分子運動的平均速率小C做加速運動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大D外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不一定增加解析：由于物體內(nèi)能的變化與兩個因素有關(guān)，即做功和熱傳遞兩方面內(nèi)能是否改變要從這兩方面綜合考慮若做功轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能等于或小于物體放出的熱量，則物體的內(nèi)能不變或減少即外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不一定增加，選項 D是正確的 2(單選)(2011 年廣州天河區(qū)二模)下列說法正確的是()A熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B一定質(zhì)量的理想氣體在等溫變化時，內(nèi)能不改變，因而與外界不發(fā)生熱交換AC布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做規(guī)則運動D擴散現(xiàn)象說明分子間存在斥力解析：外界對氣體做功，要保持內(nèi)能不改變，則氣體必定與外界發(fā)生熱交換；布朗運動是液體分子熱運動的間接反映；擴散現(xiàn)象和布朗運動都說明分子永不停息地做無規(guī)則運動