2024－2025学年高中物理第三章热力学第一定律章末盘点知识整合与阶段检测讲义含解析粤教版选修3-3

章末盘点学问整合与阶段检测

〃功和内能：做功可以变更物体的内能

~u=w绝热

内能《热和内能：热传递可以变更物体的内能

AU=Q纯热传递

、做功和热传递的等价性

（内容

热力学第肯定律

表达式：&U=Q+W

能量

’内容

守恒＜

意义：论证r物质运动

定律能量守恒定律＜

热力学基础＜的不灭性和统一性，否

、定了第一类永动机

克劳修斯表述

两种表述，

开尔文表述

微观实质

热力学其次定律＜

燧的物理意义

意义：揭示了宏观自然过程的方向性，否

＜定了其次类永动机

能源与可J能源与环境

持续发展i能量降退与节约能源

热力学第肯定律的理解及应用

1.表达式

2.AU、Q、W.的正负问题

凡有利于物体内能增大的，取正号，如内能增加为正，外界对物体做功"’取正号，

外界给物体传递热量。取止号，反之取负号。

3.粽合问题

要理解内能概念记住影响内能大小的因素，对于气体要抓住体积变更是是否做功的标记

（P变大，对外做功，反之对内做功），对于志向气体要抓住温度变更是内能变更的标记（7h

升，内能变大，反之，内能减小），要特殊留意，该类问题的状态变更规律，往往与气体的试

验定律结合进行推断求解。

4.解题思路

分析题干确定内能变更的手段（队◎一推断『、。的符号一代入公式得出结

论

NU>0,贝内能增力口I

八伏0,则内能削减IA〃l

[例1]（.重庆高考）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组

成.开箱时,密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内

气休与外界无热交换，忽视气体分子间相互作用，则缸内气体（）

A.对外做正功,分子的平均动能减小

B.对外做正功,内能增大

C.对外做负功,分子的平均动能增大

D.对外做负功,内能削减

［解析］气体膨胀，体积增大对外做功：由热力学第肯定律A〃=#+。，由于是绝热过程,

故气体内能削减，气体温度降低，分子的平均动能减小。

［答案］A

热力学其次定律及其微观实质

1.热力学其次定律的克劳修斯和开尔文表述

（1）热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传到高海物体。

（2）机械能与内能转化的方向性：不行能从单一热源汲取热量，使之完全用来做功，而不

产生其他影响。

2.热力学其次定律燧的表述

与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分了•热运动状态无序性增加的方向进行・，即

总是朝着燧增加的方向进行。

3.微观实质

热力学其次定律的几种表述虽然角度不同，但反映的实质是等价的，即都揭示了自然界

宏观过程的方向性。

［例2］下列说法正确的是（）

A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵从热力学其次定律

B.空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等

C.自发的热传导是不行迹的

D.不行能通过给物体加热而使它运动起来，因为违反热力学第肯定律

［解析］有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传到高温物体；空调消耗的电能必

大于室内温度降低所放出的热量：不行能通过给物体加热而使它运动起来，违反了热力学其

次定律。选项C正确。

［答案］C

能量守恒定律的应用

I.意义

能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化，但总能量守恒。

2.应用能量守恒定律解题的方法步骤

（1）认清有多少种形式的能（例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等）在相互转化。

（2）分别写出削减的能量A4雎和增加的能量△少增的表达式，

（3）依据下列两种思路列出能量守恒方程：AE产卜E招

①某种形式的能削减，肯定存在其他形式的能增加，且削减量与增加量肯定相等。

②某个物体的能量削减，肯定存在其他物体的能量增加，且削减量与增加量肯定相等。

（4）解方程，代入数据，计算结果。

［例3］水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布

流量可达到每秒6000而且一年四季流量稳定，瀑布落差50m,若利用这一资源发电，

设其效率为50船估算发电机的输出功率。（g取lOm/s?）

［解析］每秒钟流下的水的质量为：

m=Pr=lX103X6000kg=6X106kg

每秒钟水削减的机械能为：

if=/7^/7=6X106X10X50J=3X10°J

设发电机的输出功率为只则由能量守恒定律可得：

P=En

解得：P=3X10*X50%W=1.5X109Wo

［答案］1.5X10*W

（时间：90分钟满分：100分）

第1卷（选择题，共48分）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中,

只有一个选项符合题目要求）

1.卜述做法能改善空气质量的是（）

A.以煤等燃料作为主要生活燃料

B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源

C.激励私人购买和运用汽车代替公交车

D.限制运用电动车

解析：选B以煤为燃料会有SO?等物质生成，污染空气，燃油车增多，污染物排放越多，

空气质量下降，故A，C错误；运用电动车和用太阳能、风能和氢能，无污染物排放，不影响

空气质量,故BF确,D错误.

2.关于热力学第肯定律和热力学其次定律，下列论述正确的是（）

A.热力学第肯定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学其次定律则指出内

能不行能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互冲突的

B.内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不冲突

C.两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不冲突，而且没有本质区分

D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第肯定律和热力学其次定律

解析：选B热力学第肯定律和热力学其次定律并不冲突，对于机械能和内能的转化所具

有的方向性也是存在的，故B正确。

3.下列过程中，可能发生的是（）

A.某工作物质从高温热源汲取20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何

影响

B.打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，复原原状

C.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高

D.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开

解析：选C依据热力学其次定律，热量不行能从低温物体自发地传递给高温物体，而不

引起其他的变更，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不行

能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故A项错：气体膨胀具有

方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，【）项也错。

4.如图所示，《4是两个完全相同的球，分别浸没在水和水✓ZZ/ZZZXZZZZ/ZZ//Z银

的同一深度内。当温度略微上升时，球的体积会明显变大。假如起

先水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢上升同一值，两球

膨胀后，体积相等。则（）

A.月球汲取的热量较多

B.«球汲取的热量较多

C.两球汲取的热量一样多

D.无法确定

解析：选B4、8两球上升同样的温度，体积又相同，则二者内能的变更相同，而月球

是处在水银中的，8球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此8球汲取热量多。故B项正确。

5.“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。

关于能源与能量，下列说法正确的是（）

A.能量被运用后就消逝了，所以要节约能源

B.自然界中石油、煤炭等能源是可再牛资源，可供人类长期运用

C.能量被运用后虽然没有削减，但可利用的品质下降了，所以要节约能源

I）.人类可以不断开发和利用风能、太阳能等新的能源，所以能量可以被创建

解析：选C能量守恒定律告知我们，能量是不会削减的，煤炭、石油、自然气等化石能

源运用后，化学能转化为内能耗散了，虽然总能量没有削减，但是可以利用的品质降低了，

故依旧要节约能源，选项A错误，C正确：自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故会不断削

减，选项B错误：人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，

符合能量守恒定律，选项D错误。

6.某校中学生参与电视台“异想天开”节目的活动，他们提出了下列四个设想方案，从

理论上讲可行的是（）

A.制作一个装置从海水中汲取内能全部用来做功

B.制作一种制冷设备，使温度降至肯定零度以下

C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严峻污染了空气，想方法使它们自发地分别，既

清洁了空气，又变废为宝

D.将房屋顶盖上太阳能板，可干脆用太阳能来解决照明和热水问题

解析：选D依据热力学其次定律知道，在不产生其他影响可，内能不能全部转化为机械

能，因此从海水中汲取内能全部用来做功而不产生其他影响是不行能实现的，选项A错误：

肯定零度是温度的极值，是不能达到的，选项B错误；有害气率和空气不行能自发地分别，

选项C错误；利用太阳能最有前途的领域是通过太阳能电池将太阳能转化为电能再加以利用,

选项D正确。

7.A8两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管

容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。

两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空W进入

内），水银柱上升至如图所示位置停止，假设这一过程水银与外界没有

交换，则下列说法中正确的是（）

A.力中水银的内能增量大于8中水银的内能增量

B."中水银的内能增量大于月中水银的内能增量

C.力和力中水银体积保持不变，故内能增量相同

D.总和4中水银温度始终相同，故内能增量相同

解析：选B外界大气压力对水银做功，使水银进入试管内，两装置将同样多的水银压入

管中，故大气压力做功是相同的，这些功一部分增加了水银的重力势能，另一部分增加了水

银的内能。由于/管中水银重心高，增加的重力势能大，故力管中水银内能的增量小。

二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的选项中，有多

个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）

8.假如将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒,车胎极易爆裂.关干坟•现象的描

述，下列说法正确的是（暴晒过程中内胎容积几乎不变）（）

A.车胎爆裂，是车胎内气体温度上升，气体分子间斥力急剧增大的结果

B.在爆裂前的过程中，气体温度上升，分子无规则热运动加剧，气体压强增大

C.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加

D.在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能削减

解析：选BD这是一个等容变更，温度上升，压强增大，在车胎爆裂的瞬间，气体对外

做功，内能削减，故选项B、D正确。

9.下列关于系统的内能的说法正确的是（）

A.系统的内能是由系统的状态确定的

B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一样的

C.做功可以变更系统的内能，但单纯地对系统传热不能变更系统的内能

D.气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变

解析：选AB系统的内能是一个只依靠于系统自身状态的物理量，由系统的状态确定的，

A选项正确：因为内能是由系统的状态确定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入

的内能是一样的，B选项正确；做功和热传递都可以变更系统的内能，C选项错误：气体做绝

热膨胀时对外界做了功，且与外界没有热交换，所以系统的内能要削减，故D选项错误。

10.对于肯定量的志向气体，下列说法正确的是（）

A.若气体的压强和体积都不变，其内能也肯定不变

B.若气体的内能不变，其状态也肯定不变

C.若气体的温度随时间不断上升，其压强也肯定不断增大

D.气体温度每上升1K所汲取的热量与气体经验的过程有关

E.当气体温度上升时，气体的内能肯定增大

解析：选ADE〃、M不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确：内能不变，温

度不变，夕、/可能变更，选项B错误；气体温度上升，压强不肯定增大，选项C错误；气体

温度每上升1K汲取的热量与气体对外做功多少有关，即与经验的过程有关，故选项D止确：

温度上升，志向气体的内能肯定增大，选项E正确。

11.如图所示，水平固定不动、导热性能良好的气缸内用活塞封闭

肯定质量的空气，外界温度恒定。一条细线的左端连接在活塞匕另一

跨过定滑轮后连接在一个小桶上，起先时活塞静止。现在不断向小桶中

加细砂，使活塞缓慢向右移动〔活塞始终未被拉出气缸）。忽视气体分子间的相互作用，则在

活塞移动过程中，下列说法正确的是（）

A.气缸内气体分子的平均动能变小

B.气缸内气体的压强变小

C.气缸内气体向外放出热量

D.气缸内气体从外界汲取热量

解析：选BI）将活塞作为探讨对象有ns=〃s+。

向小桶中添加细砂时，拉力T增大，则〃减小，B正确，因活塞缓慢移动，又气缸导热性

能良好，则气体温度不变，内能不变，分子的平均动能不变，A错，向右移动时气体对外做功,

由热力学第肯定律可知，气体吸热，D对、C错。

12.（2024•海南高考）肯定量的志向气体从状态"可以经验过程1或

者过程2到达状态M其p-『图像如图所示。在过程1中，气体始终卜与

外界无热量交换：在过程2中，气体先经验等容变更再经验等压变更。\对

于这两个过程，下列说法正确的是（）匚、

A.气体经验过程1,其温度降低°v

B.气体经验过程1,其内能减小

C.气体在过程2中始终对外放热

D.气体在过程2中始终对外做功

E.气体经验过程1的内能变更量与经验过程2的相同

解析：选ABE气体经验过程1,压强减小，体枳变人，膨胀对外做功，内能减小，故温

度降低，选项A、B正确。气体在过程2中，依据志向气体状态方程告=。，则起先时，气体

体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热：然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，

则温度上升，吸热，故选项C、D错误：无论是经过过程1还是过程2,初、末状态相同，故

内能变更量相同，选项E正确。

第H卷（非选择题,共52分）

三、非选择题（本题共5小题，共52分。填空题要把正确结果填在相应横线上或按要求

作答；计算题要有必要的文字说明和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

13.（6分）（江苏高考）如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，肯定质，一

量的志向气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为外。现对气扛缓慢加Hfpo

热，气体汲取热量。后，体枳由匕增大为V2a则在此过程中，气体分子IIHK

平均动能（选填“增大”、“不变”或“减小”），气体内能变更了。

解析：气体等压膨胀，由%C可知T增大，所以气体分子平均动能增大。由热力学第肯

定律可得：

答案：增大匕4（七一份

14.（10分）（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人

类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法。“钻木取火”是通过方式变更物体的

内能，把_______转变成内能。

（2）某同学做了一个小试验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时

后取出烧瓶，并快速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进（，）盛

满热水的烧杯里，气球渐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的-烧瓶气

体汲取了水的,温度________,体积o饶杯

解析：（1）“钻木”的过程是做功的过程，是把机械能转化为内------；能

的过程。

（2）烧瓶里的气体汲取热量后，由热力学第肯定律知，气体的内能增加，因而温度上升，

体积增大。

答案：（1）做功机械能（2）热量上升增大

15.（10分）铅弹以速度『二200m/s射入木块后停在木块中.木块没有移动。增加的内能

:

的80%使铅弹的温度上升,铅强温度上升多少?[cwt=0.13X1OJ/（kg-℃）]

解析：铅弹在射入木块的过程中，子弹克服阻力做功，机械能削减，子弹刚好静止时，

机械能已完全转化为内能。

铅弹在射入木块的过程中：H—A>①

对铅弹：80%Xmbt@

由①②两式得：At=—=Qn^C*123eCo

U.13X10

所以铅弹温度上升123

答案：123c

16.（12分）如图所示月、3汽缸的长度和截而积分别为30cm-;~D目”和

20cm\。是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，〃为阀P,j=l=BP"

门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门关闭，A内有压强m=

2.0X10"Pa的氮气。6内有压强0=1.0X10,Pa的氧气。阀门打开后，活塞。向右移动，最

终达到平衡。

（1）求活塞。移动的距离及平衡后〃中气体的压强：

（2）活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热？简要说明理由。（假定氧气和氮气均为

志向气体，连接汽缸的管道体枳叫忽视）

解析：（1）由玻意耳定律：

对A部分气体有：p1S=p（L+6S,

对夕部分气体有：psLS=p[L-x）S,

代入相关数据解得：x=10cm,p=l.5X101Pao

（2）活塞。向右移动的过程中/中气体对外做功，而气体发生等温变更，内能不变，由热

力学第肯定