（状元课堂）高三物理 （考点透视+典例精析+常见误区+基础演练+实验+综合能力测试）模块八 热学 第二节 物体的内能 热力学定律 新人教版.doc

第二节 物体的内能 热力学定律【考点透视】一、考纲指要1分子热运动的动能。温度是物体分子热运动平均动能的标志，物体分子间的相互作用势能，物体的内能 2做功和热传递是改变物体内能的两种方式，热量，能量守恒定律 3热力学第一定律 4热力学第二定律 5永动机不可能制成 6绝对零度不可达到 7能原的开发和利用。能源的利用与环境保护 二、命题落点 1对物体做功改变物体的内能， 如例1。2物体的内能与机械能没有联系， 如例2。3物体的内能变化与做功的关系，如例34热力学第二定律，如例4。【典例精析】理想气体图821例1如图821所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)，现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（ d ）a全部转换为气体的内能b一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能c全部转换成活塞的重力势能和气体的内能d一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能解析：绳断开，弹簧推动活塞向上运动，则此时弹簧的弹力大于气体对活塞的压强所造成的压力，由于底部是真空，所以最后弹簧肯定是处于压缩状态，所以弹簧的弹性势能没有全部转化为气体的内能，a、c错，同时由于活塞具有质量，又升高一段距离，还要有一部分转化为活塞的重力势能，d正确。例2：下列说法中正确的是 （ ）a.物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大b.物体的机械能为零时内能也为零c.物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小d.气体体积增大时气体分子势能一定增大解析：物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零。所以a、b不正确。物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，例如将处于原长的弹簧压缩，分子势能将增大，所以c也不正确。由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以d正确。图822例3： 钢瓶内装有高压氧气。打开阀门氧气迅速从瓶口喷出，当内外气压相等时立即关闭阀门。过一段时间后再打开阀门，会不会再有氧气逸出？解析：第一次打开阀门氧气“迅速”喷出，是一个绝热过程q=0，同时氧气体积膨胀对外做功w0，由热力学第一定律u0，即关闭阀门时瓶内氧气温度必然低于外界温度，而压强等于外界大气压；“过一段时间”经过热交换，钢瓶内氧气的温度又和外界温度相同了，由于体积未变，所以瓶内氧气压强将增大，即大于大气压，因此再次打开阀门，将会有氧气逸出。例4：（2004年高考科研测试）图823中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是图823a气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程 违反热力学第二定律b气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律c气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不 违反热力学第二定律dabc三种说法都不对解析：气体等温膨胀并通过杆对外做功，由于气体等温，所以内能不变，对外做功，则要吸收热量，即气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律，因为气体的体积发生变化，所以没有违反热力学第二定律。答案：c【常见误区】1物体的内能和机械能没有联系，有的同学认为物体的机械能越大，其内能越大，内能只和物体的温度、摩尔数和体积有关，而与动能和势能无关，如例2。2对热力学第二定律的理解不够透彻，或只记半句话，比如，不可能使热量由高温物体传到低温物体而不引起其他变化。有的同学认为热量不能从高温物体传到低温物体，因此而犯错，如例4。【基础演练】图8241如图824所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可以自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，桶内装满砂子时，活塞恰好静止。现在把砂桶底部钻一个小洞，细砂缓慢流出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则 （ ）a气体压强增大，内能可能不变b气体对外界作功，气体温度可能降低c气体体积减小，压强增大，内能一定减小d外界对气体作功，气体内能一定增加2下列说法正确的是（ ）a物体放出热量，温度一定降低b物体内能增加，温度一定升高c热量能自发地从低温物体传给高温物体d热量能自发地从高温物体传给低温物体3下列说法正确的是（ ）a机械能全部变成内能是不可能的b第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。c根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体d从单一热源吸收的热量全部变成功是可能