2027届新高考物理热点精准复习热力学定律与能量守恒定律

2027届新高考物理热点精准复习热力学定律与能量守恒定律索引考点1考点2课时跟踪练考点3考点4课程标准

1.理解热力学第一定律,知道改变内能的两种方式,并能用热力学第一定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律,知道热现象的方向性。3.知道第一类永动机和第二类永动机不可能制成。01考点1热力学第一定律与能量守恒定律1.改变物体内能的两种方式(1)_______;(2)传热。2.热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的______与外界对它所做的功的和。(2)表达式:ΔU=__________。做功热量Q+W(3)表达式中的正、负号法则符号WQΔU+_____对_____做功物体_____热量内能_____-__________对__________做功物体______热量内能__________外界物体吸收增加物体外界放出减少(4)解题时特殊字眼翻译①绝热:__________(____=0)。②等容:______不变,不______

(____=0)。③膨胀:体积______,物体对外界做功(W____0)。④等温:分子平均动能______,理想气体内能不变(理想气体______=0)。⑤等压:体积变化ΔV,做功W=________。没有传热Q体积做功W变大<不变ΔUp·ΔV3.能量守恒定律(1)条件性能量守恒定律是自然界的__________,某一种形式的能是否守恒是有条件的。(2)第一类永动机是不可能制成的,它违背了_________________。普遍规律能量守恒定律1.对热力学第一定律的理解(1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析。如果研究对象是理想气体,因理想气体忽略分子势能,所以当它的内能变化时,体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化。(2)做功情况看气体的体积:体积增大,气体对外界做功,W为负;体积缩小,外界对气体做功,W为正。(3)与外界绝热,则不发生传热,此时Q=0。2.三种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q=0,ΔU=W,物体内能的增加(减少)等于外界(物体)对物体(外界)做的功。(2)若过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加(减少)等于物体吸收(放出)的热量。(3)若过程的初、末状态相同,物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体放出(吸收)的热量。1.做功和传热改变物体内能的实质是相同的。()2.绝热过程中,外界压缩气体做功20

J,气体的内能一定减少20

J。()3.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变。()4.给自行车打气时,发现打气筒的温度升高,这是因为打气筒从外界吸热。()√×××(2025·安徽卷)在恒温容器内的水中,让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气,球内气体(可视为理想气体)温度不变,则气球上升过程中,球内气体(

)A.对外做功,内能不变B.向外放热,内能减少C.分子的平均动能变小D.吸收的热量等于内能的增加量[解析]

由于该容器为恒温容器,气球上升过程中气球内气体温度不变,内能不变,分子平均动能不变,B、C错误;随着气球上升,水对气球的压强逐渐减小,气球内气体压强也逐渐减小,气体温度不变,根据玻意耳定律可知气体体积逐渐增大,气体对外做功,A正确;根据热力学第一定律ΔU=Q+W,气体对外做功且内能不变,故气球内气体吸收的热量等于气体对外做功的大小,D错误。

02考点2热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能________从低温物体传到高温物体。(2)开尔文表述:不可能从________热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。2.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的________增大的方向进行。自发地单一无序性1.对热力学第二定律的理解(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量。(2)“不产生其他影响”的含义是指发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响,如吸热、放热、做功等。2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。3.两类永动机的比较

第一类永动机第二类永动机设计初衷不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律1.可以从单一热库吸收热量,使之完全变成功。()2.热机中,燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化。()3.热量不可能从低温物体传给高温物体。()4.第二类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律。()√×××(人教版选择性必修第三册P63T2改编)(多选)下列现象中能够发生的是(

)A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体

根据热力学定律,判断下列说法正确的是(

)A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体,因此不遵循热力学第二定律B.自发的热传导是可逆的C.可以通过给物体加热而使它运动起来,但不产生其他影响D.气体向真空膨胀具有方向性[解析]

有外界的帮助或影响,热量可以从低温物体传递到高温物体,仍遵循热力学第二定律,A错误;根据热力学第二定律可知,自发的热传导是不可逆的,B错误;不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响,这违背了热力学第二定律,C错误;气体可自发地向真空容器膨胀,具有方向性,D正确。

关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是(

)A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律C.由热力学第一定律可知,做功不一定改变内能,传热也不一定改变内能,但同时做功和传热一定会改变内能D.由热力学第二定律可知,热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热库吸收热量,完全变成功也是可能的[解析]

第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违背了热力学第二定律,A、B错误;由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU=W+Q可以等于0,C错误;由热力学第二定律可知D中现象是可能的,但会引起其他变化,D正确。03考点3热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.气体实验定律与热力学第一定律的综合解题技巧2.运用热力学定律与气体实验定律解决问题的注意事项(1)气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体。(2)解决具体问题时,分清气体的变化过程是求解问题的关键,根据不同的变化,找出与之相关的气体状态参量,利用相关规律解决。(3)对理想气体,只要体积变化,外界对气体(或气体对外界)要做功,如果是等压变化,W=pΔV;只要温度发生变化,其内能就发生变化。(4)结合热力学第一定律ΔU=W+Q求解问题。(2025·浙江6月卷)“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时,医生将开口面积为S的玻璃罐加热,使罐内空气温度升至t1,然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上(状态1)。待罐内空气自然冷却至室温t2,玻璃罐便紧贴在皮肤上(状态2)。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量7.35J。已知S=1.6×10-3m2,t1=77℃,t2=27℃。忽略皮肤的形变,大气压强p0=1.05×105Pa。求:(1)状态2时罐内气体的压强;(2)状态1到状态2罐内气体内能的变化;(3)状态2时皮肤受到的吸力大小。[答案]

(1)9×104Pa

(2)减少7.35J

(3)24N

即气体内能减少7.35

J。(3)罐内外的压强差Δp=p0-p2=1.5×104

Pa状态2皮肤受到的吸力大小F=ΔpS=24

N。

04考点4热力学第一定律与气体状态变化图像的综合应用

(多选)(2025·甘肃卷)如图所示,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关,且随温度的升高而增大。下列说法正确的是(

)A.A→B过程为吸热过程B.B→C过程为吸热过程C.状态A压强比状态B的小D.状态A内能比状态C的小

(2025·陕晋青宁卷)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa~3.5×105Pa。卡车行驶过程中,一般胎内气体的温度会升高,体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示,温度T1为300K时,体积V1