2018_2019学年高中物理第三章热力学基础章末复习课学案粤教版.docx

第三章 热力学基础章末复习课知识体系主题1热力学第一定律1做功和热传递的区别与联系做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移特别提醒(1)存在温度差是发生热传递的必要条件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量，热量与物体内能的多少、温度的高低无关(2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体内部状态的量两者没有直接关系，但可以相互转化2热力学第一定律热力学第一定律揭示了内能的增量(U)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸热(Q)之间的关系，即UWQ，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的保证(1)外界对物体做功，W0；物体对外做功，W0；(2)物体从外界吸热，QO；物体放出热量，Q0；(3)UO，物体的内能增加；U0，物体的内能减少特别提醒分析题干，确定内能改变的手段(W、Q)判断W、Q的符号代入公式UWQ得出结论【典例1】(2016全国卷)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是_A气体在a、c两状态的体积相等B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功解析：由理想状态方程知ca为等容线，体积相等则A正确；a、c两状态a的温度大于b的温度，则a的内能大于b的内能，故B正确；由热力学第一定律UWQ知，cd过程温度不变(内能不变)则QW，故C错误；da过程温度升高内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，故D错误；bc过程温度降低量和da过程温度的升高量相同则内能的变化量相同，由热力学第一定律知E正确答案：ABE针对训练1某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A外界对胎内气体做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体，分子势能认为是0，内能只看分子动能；中午温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，体积增大，胎内气体对外做功，故选D.答案：D主题2热力学第二定律1热力学第二定律的两种表述(1)热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体(2)机械能与内能转化的方向性：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响2热力学第二定律的微观解释一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少应用时应注意把握“方向性”和“熵增加原理”来正确分析和判定第一类“永动机”：是指设想中的既不消耗能量又能源源不断地对外做功的机器它违背了能量转化和守恒定律，因此，不可能实现第二类“永动机”：是指设想中的效率达到100%的热机第二类永动机虽没有违背能量转化和守恒定律，但违背了热力学第二定律，因此也是不可能实现的3分析问题的方法(1)掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述本章对热力学第二定律的表述很多，但这些不同形式的表述都是等价的(2)自然过程：自然过程是指没有外来干扰自然进行的过程(3)热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化(4)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体绝不会自发地分开，成为两种不同的气体(5)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，自发地在地面上重新运动起来(6)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器内变为真空【典例2】(多选)下列说法中正确的是()A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体C机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功D机械功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为机械功解析：由热传递产生的条件可知热量能够自发地从高温物体传到低温物体，当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸收热量传到高温物体，但不是自发的，所以A错误，B正确；运动物体克服摩擦力做功，最终停止，这个过程机械功全转化为热量在温度不变的膨胀过程中，系统吸热全用于对外做功，所以C错误，D正确答案：BD 针对训练2(多选)下列说法中正确的是()A一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的C由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D一切物理过程都不可能自发地进行解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对。第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错由热力学第二定律的实质知C对在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，D错答案：AC统揽考情本章考查多以选择题的形式出现，主要考查热力学第一定律，改变内能的途径：做功和热传递，并结合理想气体状态方程进行考查对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义真题例析(2016全国卷)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是_A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡解析：气体内能的改变UQW，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W0，由理想气体状态方程pVnRT，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，由UQW，气体过程中一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据平衡性质，E选项正确答案：BDE针对训练 (多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p T图象如图所示，下列判断正确的是()A过程ab中气体一定吸热B过程bc中气体既不吸热也不放热C过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热Da、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小Eb和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析：在ab段体积不变则W0，但温度升高物体内能增大即U0，由热力学第一定律UWQ，则吸热，故A正确过程bc中温度不变则内能不变即U0，但体积增大，气体对外做功W0，由热力学第一定律UWQ，Q0，故吸热，则B错过程ca中温度减小即U0，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律UWQ，两者不会相等，放出的热量多，故C错a、b和c三个状态中，状态a的温度最小，故分子的平均动能最小，则D正确b和c两个状态中温度相同分子平均动能相等，但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小，故E正确答案：ADE1如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac则()ATbTc，QabQacBTbTc，QabQacCTbTc，QabQac DTbTc，QabQac解析：由理想气体状态方程在bc两点：，则TbTc，过程ab和过程ac内能的增量相同且U0.过程ab体积增大则对外做功，即W0，由热力学第一定律UWQ，则吸收的热量QabU|W|，过程ac体积不变W0，则UQac，则C正确答案：C2某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()A室内空气的压强比室外的小B室内空气分子的平均动能比室外的大C室内空气的密度比室外的大D室内空气对室外空气做了负功解析：由于房间是未密封的，它与外界是相通的，故室内的空气压强与室外的空气压强相等，A错误；由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；室内空气的密度小于室外空气的密度，C错误；室内的空气会向室外膨胀，所以室内的空气对室外空气做正功，D错误答案：B3(2016全国卷)(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是_A质量和温度都相同的气体，内能一定相同B气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C气体被压缩时，内能可能不变D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：温度相同，分子平均动能相同，质量虽然相同但两种气体分子个数不一定相同，则内能不一定相同，故A、B错误；理想气体的内能只与温度有关，等压膨胀温度必升高，故D、E正确；由热力学第一定律知，外界对气体做功但可能放热故内能可能不变，则C正确答案：CDE4如图，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体当环境温度升高时，缸内气体()A内能增加B对外做功C压强增大D分子间的引力和斥力都增大解析：对活塞：pp0，知压强不变；由等压变化规律：温度升高体积增大，体积增大则对外做功；导热良好则温度不变，内能便不变；对理想气体不考虑分子间的相互作用力故选B.答案：B5(2017全国卷)(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积假设整个系统不漏气下列说法正确的是()A气体自发扩散前后内能相同B气体在被压缩的过程中内能增大C在自发扩散过程中，气体对外界做功D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变解析：气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为气缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因气缸绝热，则气体内能增大，选项BD正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，选项E错误；故选ABD.答案：ABD6(2017全国卷)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是()A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中