高二學(xué)案-熱學(xué)-2帶答案

高二物理《熱學(xué)--2》學(xué)案第4頁共5頁二．物體的內(nèi)能、能量守恒【知識要點】1.物體的內(nèi)能⑴做熱運動的分子具有的動能叫分子動能。溫度是物體分子熱運動的平均動能的標(biāo)志。溫度越高，分子做熱運動的平均動能越大。⑵由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能。分子力做正功時分子勢能減??；分子力作負(fù)功時分子勢能增大。（所有勢能都有同樣結(jié)論：重力做正功重力勢能減小、電場力做正功電勢能減小。）由前面的分子力曲線可以得出：當(dāng)r=r0即分子處于平衡位置時分子勢能最小。不論r從r0增大還是減小，分子勢能都將增大。如果以分子間距離為無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零，則分子勢能隨分子間距離而變的圖象如右?？梢姺肿觿菽芘c物體的體積有關(guān)。體積變化，分子勢能也變化。⑶物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系：溫度升高時物體內(nèi)能增加；體積變化時，物體內(nèi)能變化。2.熱力學(xué)第一定律做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說，做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加ΔU，即ΔU=Q+W這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。在這個表達(dá)式中，當(dāng)外界對物體做功時W取正，物體克服外力做功時W取負(fù)；當(dāng)物體從外界吸熱時Q取正，物體向外界放熱時Q取負(fù)；ΔU為正表示物體內(nèi)能增加，ΔU為負(fù)表示物體內(nèi)能減小。3.能量守恒定律能量守恒定律指出：能量即不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，是研究自然科學(xué)的強(qiáng)有力的武器之一。我們把違反能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的永動機(jī)稱為第一類永動機(jī)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律也可以簡述為“第一類永動機(jī)不可能制成”4.熱力學(xué)第二定律⑴熱傳導(dǎo)的方向性。熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。⑵第二類永動機(jī)不可能制成。我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量全部用來做功，而不引起其它變化的熱機(jī)稱為第二類永動機(jī)。這表明機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能⑶熱力學(xué)第二定律。表述：①不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。②不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）。③第二類永動機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到：自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要的自然規(guī)律。【典型例題】例1.下列說法中正確的是A.物體自由下落時速度增大，所以物體內(nèi)能也增大B.物體的機(jī)械能為零時內(nèi)能也為零C.物體的體積減小溫度不變時，物體內(nèi)能一定減小D.氣體體積增大時氣體分子勢能一定增大例2.下列說法中正確的是A.物體吸熱后溫度一定升高B.物體溫度升高一定是因為吸收了熱量C.0℃的冰化為0℃的水的過程中內(nèi)能不變D.100℃例3.“奮進(jìn)號”航天飛機(jī)進(jìn)行過一次太空飛行，其主要任務(wù)是給國際空間站安裝太陽能電池板。該太陽能電池板長L=73m，寬d=12m，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為η=20%，已知太陽的輻射總功率為P0=3.83×1026W，地日距離為R0=1.5×1011m，國際空間站離地面的高度為h=解：由于國際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約二十分之一，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星，h遠(yuǎn)小于R0，因此它離太陽的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R0。太陽的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽為圓心，地日距離為半徑的球面上，由此可以算出每平方米接收到的太陽能功率I0=P0/4πR02=1.35kW/m2（該數(shù)據(jù)被稱為太陽常數(shù)），再由電池板的面積和轉(zhuǎn)化率，可求出其發(fā)電時的電功率為P=I0Ldη=2.6×105W，由于每天只有一半時間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時電功率的一半即130kW?！菊n后練習(xí)】1．有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個過程中[]A．分子力總對乙做正功B．乙總是克服分子力做功C．先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功D．乙先克服分子力做功，然后分子力對乙做正功2．lg100℃的水與1A.分子的平均動能與分子的總動能都相同B．分子的平均動能相同，分子的總動能不同C．內(nèi)能相同D．1g100℃的水的內(nèi)能小于1g1003．將物體A與B相接觸，發(fā)現(xiàn)A放出熱量B吸收熱量，則述說法正確的是……()A．A的溫度一定比B的溫度高B．A的內(nèi)能一定比B的內(nèi)能大C．A的熱量一定比B的熱量多D．A的比熱容一定比B的比熱容大4．關(guān)于溫度的概念，下述說法中正確的是[]A.溫度是分子平均動能的標(biāo)志，物體溫度高，則分子的平均動能大B．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，則物體的每一個分子的動能都增大C．某物體當(dāng)其內(nèi)能增大時,則該物體的溫度一定升高D．甲物體的溫度比乙物體高，則甲物體分子平均速率比乙物體分子平均速率大5．關(guān)于物體內(nèi)能的下述說法中正確的是［］A.每一個分子的動能與分子勢能的和叫物體的內(nèi)能B．物體所有分子的動能與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能C.一個物體當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化D．一個物體內(nèi)能的多少．與它的機(jī)械能多少無關(guān)6．A、B兩分子距離等于分子直徑的10倍，若將B分子向A分子靠近；直到不能再靠近．此過程中，關(guān)于分子力做功及分子勢能的變化是()A.分子力始終對B做正功,分子勢能不斷減小B．B分子始終克服分子力做功,分子勢能不斷增大C.分子力先對B做功．而后B克服分子力做功，分子勢能先減小后增大D.分子先克服分子力做功,而后分子力對B做功，分子勢能先增大后減小7．一定質(zhì)量的0℃的水在凝結(jié)成0℃A．分子平均動能增加．分子勢能減少B．分子平均動能減?。肿觿菽茉黾覥．分子平均動能不變．分子勢能增加D．分子平均動能不變．分子勢能減少8．質(zhì)量相同的氫氣和氧氣，溫度相同，則[]A．氧氣的內(nèi)能較大B．氫氣的內(nèi)能較大C．所有氫氣分子和氧氣分子的動能均相同D．氫氣分子的平均速率較大9．一物體先后經(jīng)幾個不同的物理過程，其溫度均從t1升高到A.物體一定從外界吸收熱量B．物體與外界交換的熱量都相等C．外界對物體所做的功均相等D．物體內(nèi)所有分子動能的平均值之增量都相等10．氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收了120J的熱量．它的內(nèi)能的變化可能是[]A．減小20JB．增大20JC.減小220JD．增大220J11．100℃的水完全變成100℃的水蒸氣的過程中A.水分子的平均動能增加B．水分子的勢能增加C.水所增加的內(nèi)能小于所吸收的熱量D．水所增加的內(nèi)能等于所吸收的熱量12．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是…()A．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能B．電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹹．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體13．關(guān)于兩類永動機(jī)的下列說法中其中正確的有（）A．第一類永動機(jī)違背能量守恒定律，因此不可能制成B．第一類永動機(jī)不違背能量守恒定律，因此可以制成C．第二類永動機(jī)違背能量守恒定律，因此不可能制成D．第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但仍不可能制成14．在絕熱密閉的房間內(nèi)，因為氣溫太高，便打開一只正在工作的電冰箱的門，經(jīng)過一段校長的時間后（）A．因為冰箱有制冷作用，房間內(nèi)的溫度將下降B．因為冰箱中流出冷氣的同時，散熱片卻在放出熱量，所以房間內(nèi)的溫度沒有變化C．因為冰箱的壓縮機(jī)工作時要消耗電能，所以房間內(nèi)氣溫將升高D．沒有給定具體數(shù)字，所以，無法判定房間內(nèi)溫度怎樣變15．子彈以200m／s的速度射入固定的木板，穿出時速度為100m／s．若子彈損失的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為