高二物理热力学专题复习粤教版知识精讲

用心 爱心 专心 高二物理高二物理热力学专题复习热力学专题复习粤教版粤教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 1 热力学专题复习 2 2006 年高考物理与新课标选修 3 3 试题精选 二 知识归纳 总结 一 物体内能的变化 能量守恒定律 1 做功和热传递都能改变物体的内能 这两种方式是等效的 但又有本质的区别 做功是其它形式的能和内能之间的转化 功是内能转化的量度 而热传递是内能的转移 热量是内能转移的量度 2 能量守恒定律 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从 一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量不变 能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一 二 热力学定律 1 热力学第一定律 外界对物体所做的功 W 加上物体从外界吸收的热量 Q 等于物体内能增加量 U 即 U Q W 在这个表达式中 当外界对物体做功时 W 取正 物体克服外力做功时 W 取负 当物体从外界吸热时 Q 取正 物体向外界放热时 Q 取负 U 为正表示物体内能增加 U 为负表示物体内能减小 2 热力学第二定律 1 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 按热传导的方向 性表述 2 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 按机械能 和内能转化过程的方向性表述 3 热力学第二定律使人们认识到 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方 向性 它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性 3 能源的开发和利用 能量耗散 自然界的能量是守恒的 但是很多事例证明 我们无法把流散的内能重新 收集起来加以利用 因此 提醒人们应该合理开发和利用能源 典型例题典型例题 例 1 一木块静止在光滑的水平面上 被水平方向飞来的子弹击中 子弹进入木块的深度 为 2cm 木块相对于桌面移动了 1cm 则子弹与木块摩托产生的热量与木块对子弹损失的 动能之比为 A 1 1 B 2 3 C 1 2 D 1 3 解析 解析 子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功 子弹的位移为打入深度 d 和木块 移动的距离 L 之和 有 EK F d L 产生的热量为 Q F d 用心 爱心 专心 因此选 B 项 k Q E 2 3 d dL 例 2 2003 全国卷第 20 题 如图所示 固定容器及可动活塞 P 都是绝热的 中间有 一导热的固定隔板 B B 的两边分别盛有气体甲和乙 现将活塞 P 缓慢地向 B 移动一段距 离 已知气体的温度随其内能的增加而升高 则在移动 P 的过程中 A 外力对乙做功 甲的内能不变 B 外力对乙做功 乙的内能不变 C 乙传递热量给甲 乙的内能增加 D 乙的内能增加 甲的内能不变 解析 解析 据热力学第一定律 由于外力对乙做功 而容器和活塞 P 绝热 即无热递 所以乙的内能增加 温度升高 甲乙气体间由导热隔板相连 乙温度升高后 乙 甲之间 发生热传递 使甲内能增加 温度上升 乙内能减小 温度下降 当甲 乙的温度相同时 热传递停止 所以 C 正确 例 3 下列说法正确的是 A 热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体 B 热量总是由比热大的物体传递给比热小的物体 C 热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体 D 热量总是由体积大的物体传递给体积小的物体 解析 解析 发生热传递的条件是两物体有温度差 高温物体的内能转移到低温物体 使高 温物体降温 低温物体升温 直到两者温度相同 热传递才停止 与两物体比热 体积 内能的大小均无关 答案 答案 C 例 4 物体 A 和 B 接触 发现 A 放出热量 B 吸收热量 则下列说法正确的是 A A 的温度一定比 B 的温度高 B A 的内能一定比 B 的内能大 C A 的热量一定比 B 的热量多 D A 的比热一定比 B 的比热大 解析 解析 自发进行的热传递的方向 一定是从高温物体传向低温物体 热量是热传递中内能改变的量度 只有在热传递中 热量 才有意义 热量 只能 吸收 放出 而不能 具有 所以只有 A 正确 BCD 错误 例 5 试对热力学第一定律 热力学第二定律进行对比分析 解析 解析 通过摩擦 功可以全部变为热 热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引 起其他变化的情况下完全变成功 热量可以从高温物体自动传向低温物体 而热力学第二 定律却说明热量不能自动从低温物体传向高温物体 热力学第一定律说明在任何过程中能 用心 爱心 专心 量必须守恒 热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现 热力学第二定律是 反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律 它指出自然界中出现的过程是有方向性的 某些方向的过程可以实现 而另一方向的过程则不能实现 在热力学中 热力学第二定律 和第一定律相辅相成 缺一不可 模拟试题模拟试题 1 全国理综 全国理综 I 卷卷 18 下列说法中正确的是 A 气体的温度升高时 分子的热运动变得剧烈 分子的平均动能增大 撞击器壁时对 器壁的作用力增大 从而气体的压强一定增大 B 气体的体积变小时 单位体积的分子数增多 单位时间内打到器壁单位面积上的分 子数增多 从而气体的压强一定增大 C 压缩一定量的气体 气体的内能一定增加 D 分子 a 从远处趋近固定不动的分子 b 当 a 到达受 b 的作用力为零处时 a 的动能 一定最大 2 全国理综 全国理综 II 卷卷 21 对一定量的气体 若用 N 表示单位时间内与器壁单位面积碰撞 的分子数 则 A 当体积减小时 V 必定增加 B 当温度升高时 N 必定增加 C 当压强不变而体积和温度变化时 N 必定变化 D 当压强不变而体积和温度变化时 N 可能不变 3 北京理综卷 北京理综卷 15 如图所示 两个相通的容器 P Q 间装有阀门 K P 中充满气体 Q 为真空 整个系统与外界没有热交换 打开阀门 K 后 P 中的气体进入 Q 中 最终达到 平衡 则 A 气体体积膨胀 内能增加 B 气体分子势能减少 内能增加 C 气体分子势能增加 压强可能不变 D Q 中气体不可能自发地全部退回到 P 中 4 上海物理卷 上海物理卷 9 如图所示 竖直放置的弯曲管 A 端开口 B 端封闭 密度为 的液 体将两段空气封闭在管内 管内液面高度差分别为 h1 h2和 h3 则 B 端气体的压强为 已 知大气压强为 p0 A p0 g h1 h2 h3 B p0 g h1 h3 C p0 g h1 h3 h2 D p0 g h1 h2 用心 爱心 专心 5 天津理综卷 天津理综卷 14 下列说法中正确的是 A 任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和 B 只要对内燃机不断改进 就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C 做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 D 满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 6 广东物理卷 广东物理卷 4 关于永动机和热力学定律的讨论 下列叙述正确的是 A 第二类永动机违反能量守恒定律 B 如果物体从外界吸收了热量 则物体的内能一定增加 C 外界对物体做功 则物体的内能一定增加 D 做功和热传递都可以改变物体的内能 但从能量转化或转移的观点来看这两种改变 方式是有区别的 7 四川理综卷 四川理综卷 19 对一定质量的气体 下列说法中正确的是 A 温度升高 压强一定增大 B 温度升高 分子热运动的平均动能一定增大 C 压强增大 体积一定减小 D 吸收热量 可能使分子热运动加剧 气体体积增大 8 广东物理卷 广东物理卷 8 图为电冰箱的工作原理示意图 压缩机工作时 强迫致冷剂在冰箱 内外的管道中不断循环 在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量 经过冷凝器时致冷剂 液化 放出热量到箱体外 下列说法正确的是 A 热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B 电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界 是因为其消耗了电能 C 电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D 电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 9 重庆理综卷 重庆理综卷 16 如图 某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中 设水温均匀且恒 定 筒内空气无泄漏 不计气体分子间相互作用 则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中 筒内空气体积减小 A 从外界吸热 B 内能增大 C 向外界放热 D 内能减小 用心 爱心 专心 10 上海物理卷 上海物理卷 19A 一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内 开始时气体体积为 V0 温度为 27 在活塞上施加压力 将气体体积压缩到 2V0 3 温度 升高到 57 设大气压强 p0 l 0 105Pa 活塞与气缸壁摩擦不计 1 求此时气体的压强 2 保持温度不变 缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到 V0 求此时气 体的压强 11 上海物理卷 上海物理卷 19B 一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内 初始时气体体积 为 3 0 10 3 m 3 用 DIS 实验系统测得此时气体的温度和压强分别为 300 K 和 1 0 10 5 Pa 推动活塞压缩气体 测得气体的温度和压强分别为 320K 和 1 0 10 5 Pa 1 求此时气体的体积 2 保持温度不变 缓慢改变作用在活塞上的力 使气体压强变为 8 0 10 4 Pa 求 此时气体的体积 用心 爱心 专心 试题答案试题答案 1 D 2 C 3 D 4 B 解析 由图中液面的高度关系可知 p0 p2 gh3 和 p2 p1 gh1 由此解得 p1 p0 g h1 h3 5 C 6 D 解析 第二类永动机并不违反能量守恒定律 跟热现象有关的宏观过程均具有方 向性 做功和热传递是改变物体的内能的两种方式 做功是内能和其他形式的能之间的转 化 热传递是内能之间的转移 故答案为 D 有些考生错误的认为物体从外界吸收了热量 则物体的内能一定增加 有的考生错误的认为外界对物体做功 则物体的内能一定增加 从而得出错误的选项 属于容易题 7 BD 8 BC 解析 由热力学第二定律知 热量不能自发的由低温物体传到高温物体 除非施 加外部的影响和帮助 电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部 需要压缩机的帮助并消 耗电能 故答案为 BC 属于容易题 9 C 10 1 1 65 105Pa 2 1 1 105Pa 解析 1 由气体状态方程知 将 p0 l 0 10 5 1 11 0 00 T Vp T Vp Pa T0 300K T1 330K V1 2 V0 3 代入上式 解得 p1 1 65 105Pa 2 气体发生等温变化 根据玻马定律有 p1V1 p2V2 将 V2 V