高考物理復(fù)習(xí)部分基礎(chǔ)課3熱力學(xué)定律與能量守恒定律市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

基礎(chǔ)課3熱力學(xué)定律與能量守恒定律1/49知識(shí)點(diǎn)一、熱力學(xué)第一定律1．改變物體內(nèi)能兩種方式 (1)______；(2)熱傳遞。2．熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能增量等于外界向它傳遞______與外界對(duì)它所做功和。 (2)表示式：ΔU＝_________。做功熱量Q＋W2/49(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號(hào)法則：物理量WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體______熱量?jī)?nèi)能______－物體對(duì)外界做功物體_______熱量?jī)?nèi)能________意義符號(hào)吸收增加放出降低3/49知識(shí)點(diǎn)二、能量守恒定律1．內(nèi)容

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一個(gè)形式________為另一個(gè)形式，或者是從一個(gè)物體_______到別物體，在_______或______過(guò)程中，能量____保持不變。2．條件性

能量守恒定律是自然界__________，某一個(gè)形式能是否守恒是有條件。3．第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成，它違反了_____________。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移總量普遍規(guī)律能量守恒定律4/49知識(shí)點(diǎn)三、熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能______從低溫物體傳到高溫物體。 (2)開爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而__________________?；虮硎鰹椤癬______永動(dòng)機(jī)是不可能制成”。自發(fā)地不產(chǎn)生其它影響第二類5/492．用熵概念表示熱力學(xué)第二定律

在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)總熵不會(huì)______。3．熱力學(xué)第二定律微觀意義

一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)________增大方向進(jìn)行。4．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成原因是違反了________________。減小無(wú)序性熱力學(xué)第二定律6/49[思索判斷](1)為了增加物體內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量，做功和熱傳遞實(shí)質(zhì)是相同。(

)(2)絕熱過(guò)程中，外界壓縮氣體做功20J，氣體內(nèi)能可能不變。(

)(3)在給自行車打氣時(shí)，會(huì)發(fā)覺打氣筒溫度升高，這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷?

)(4)能夠從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。(

)答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)√7/49熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律1．做功和熱傳遞區(qū)分

做功與熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是相同，不過(guò)從運(yùn)動(dòng)形式、能量轉(zhuǎn)化角度上看是不一樣。做功是其它形式運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，是其它形式能與內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移。8/492．三種特殊情況 (1)若過(guò)程是絕熱，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做功等于物體內(nèi)能增加量。 (2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收熱量等于物體內(nèi)能增加量。 (3)若過(guò)程始末狀態(tài)物體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q。外界對(duì)物體做功等于物體放出熱量。9/491．[熱力學(xué)第一定律了解](多項(xiàng)選擇)關(guān)于一定質(zhì)量理想氣體，以下敘述正確是(

) A．氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定降低 B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能可能降低 C．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 D．氣體溫度升高，其分子平均動(dòng)能一定增加 E．氣體溫度升高，氣體可能向外界放熱

答案

BDE10/492．[能量守恒定律應(yīng)用]木箱靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N水平推力推進(jìn)木箱前進(jìn)10m，木箱受到摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱動(dòng)能Ek分別是(

) A．U＝200J，Ek＝600J B．U＝600J，Ek＝200J C．U＝600J，Ek＝800J D．U＝800J，Ek＝200J

解析因?yàn)槟鞠湓谕七M(jìn)中受到滑動(dòng)摩擦力，其與相對(duì)位移乘積為系統(tǒng)內(nèi)能增量，即U＝60×10J＝600J，由能量守恒定律可得Ek＝W總－U＝80×10J－600J＝200J。故正確答案為B。

答案B11/493．[熱力學(xué)第一定律應(yīng)用]如圖1所表示，一定質(zhì)量理想氣體由狀態(tài)a沿abc改變到狀態(tài)c，吸收了340J熱量，并對(duì)外做功120J。若該氣體由狀態(tài)a沿adc改變到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40J，則這一過(guò)程中氣體________(填“吸收”或“放出”)________J熱量。圖112/49解析由熱力學(xué)第一定律可得，該氣體由狀態(tài)a沿abc改變到狀態(tài)c過(guò)程中內(nèi)能改變量ΔU＝W＋Q＝－120J＋340J＝220J，所以該氣體由狀態(tài)a沿adc改變到狀態(tài)c時(shí)，Q1＝ΔU－W1＝220J－(－40J)＝260J，顯然此過(guò)程中氣體從外界吸收熱量。答案吸收26013/49應(yīng)用熱力學(xué)第一定律三點(diǎn)注意(1)做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正。氣體向真空中自由膨脹，對(duì)外界不做功，W＝0。(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0。(3)因?yàn)槔硐霘怏w沒有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它內(nèi)能改變時(shí)，主要表達(dá)在分子動(dòng)能改變上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了改變。反思總結(jié)14/49對(duì)熱力學(xué)第二定律了解1．對(duì)熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞了解

在熱力學(xué)第二定律表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其它影響”涵義。 (1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象方向性，不需要借助外界提供能量幫助。 (2)“不產(chǎn)生其它影響”涵義是發(fā)生熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面影響。如吸熱、放熱、做功等。15/492．熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)

自然界中進(jìn)行包括熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有方向性。如16/493．兩類永動(dòng)機(jī)比較分類第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不停地對(duì)外做功機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其它影響機(jī)器不可能制成原因違反能量守恒不違反能量守恒，違反熱力學(xué)第二定律17/491．[熱力學(xué)第二定律了解](多項(xiàng)選擇)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確是(

) A．為了增加物體內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量 B．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體內(nèi)能增加 C．能夠從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?D．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體 E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊釋?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程18/49解析內(nèi)能改變能夠經(jīng)過(guò)做功或熱傳遞進(jìn)行，故A對(duì)；對(duì)某物體做功，若物體向外放熱，則物體內(nèi)能不一定增加，B錯(cuò)；在引發(fā)其它改變情況下，從單一熱源吸收熱量能夠?qū)⑵淙孔優(yōu)楣Γ珻對(duì)；在引發(fā)其它改變情況下，能夠?qū)崃繌牡蜏匚矬w傳向高溫物體，D錯(cuò)；包括熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有方向性，故E對(duì)。答案ACE19/492．[對(duì)兩類永動(dòng)機(jī)了解](多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法正確是(

) A．壓縮氣體總能使氣體溫度升高 B．能量耗散過(guò)程中能量是守恒 C．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律 D．第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律 E．能量耗散過(guò)程從能量轉(zhuǎn)化角度反應(yīng)了自然界中宏觀過(guò)程含有方向性20/49解析內(nèi)能改變?nèi)Q于做功和熱傳遞兩個(gè)方面，只壓縮氣體并不一定能使氣體溫度升高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，選項(xiàng)B正確；第一類永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量卻能夠不停向外做功機(jī)器，違反了能量守恒定律，選項(xiàng)C正確；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知，選項(xiàng)E正確。答案BCE21/493．[熱力學(xué)定律了解](多項(xiàng)選擇)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確是(

) A．熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中表達(dá)，否定了創(chuàng)造和毀滅能量可能性，告訴我們第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成 B．熱力學(xué)第二定律反應(yīng)了一切與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀自然過(guò)程都含有方向性，告訴我們第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成 C．做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，依據(jù)最終結(jié)果能夠區(qū)分是做功還是熱傳遞使物體溫度升高22/49D．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能能夠與其它形式能相互轉(zhuǎn)化，熱力學(xué)第二定律指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故二者是相互矛盾E．熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律分別從不一樣角度揭示了與熱現(xiàn)象相關(guān)物理過(guò)程所遵照規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)理論基礎(chǔ)23/49解析

做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，依據(jù)最終結(jié)果無(wú)法判斷是做功還是熱傳遞使物體溫度升高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱力學(xué)第二定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中表達(dá)，熱力學(xué)第二定律則指出了能量轉(zhuǎn)化方向性，二者并不矛盾，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABE24/49熱力學(xué)定律與氣體試驗(yàn)定律綜合應(yīng)用【典例】如圖2甲所表示，用面積為S活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量理想氣體，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼總質(zhì)量為m?，F(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體緩緩按圖乙所表示規(guī)律改變，汽缸內(nèi)氣體從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B。若該過(guò)程中氣體內(nèi)能發(fā)生了改變，氣體柱高度增加了ΔL。外界大氣壓強(qiáng)為p0。圖225/49(1)(多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法中正確是________。A．該過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)一直為p0B．該過(guò)程中氣體內(nèi)能不停增大C．該過(guò)程中氣體不停從外界吸收熱量D．氣體在該過(guò)程中吸收熱量大于它對(duì)外界做功E．A和B兩個(gè)狀態(tài)，汽缸內(nèi)壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊次數(shù)相同(2)汽缸內(nèi)氣體溫度為T1時(shí)，氣體柱高度為L(zhǎng)＝________(用圖中和題目中給出字母表示)。(3)若氣體從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B過(guò)程中從外界吸收熱量為Q，則被封閉氣體內(nèi)能改變了多少？26/4927/4928/491．[熱力學(xué)定律與氣體圖象結(jié)合](·深圳第一次調(diào)研)如圖3所表示，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)a改變到狀態(tài)b，在這一過(guò)程中，以下說(shuō)法正確是(

)圖329/49A．氣體體積變大B．氣體溫度升高C．氣體從外界吸收熱量D．氣體內(nèi)能不變E．氣體放出熱量30/49答案

ABC31/492．[熱力學(xué)定律與氣體試驗(yàn)定律綜合]一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi)，如圖4所表示水平放置。活塞質(zhì)量m＝20kg，橫截面積S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣，開始使汽缸水平放置，活塞與汽缸底距離L1＝12cm，離汽缸口距離L2＝3cm。外界氣溫為27℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa，將汽缸遲緩地轉(zhuǎn)到開口向上豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體逐步加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：32/49(1)此時(shí)氣體溫度為多少？(2)在對(duì)缸內(nèi)氣體加熱過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外做功，同時(shí)吸收Q＝370J熱量，則氣體增加內(nèi)能ΔU多大？圖433/49解析(1)當(dāng)汽缸水平放置時(shí)，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K當(dāng)汽缸口朝上，活塞抵達(dá)汽缸口時(shí)，活塞受力分析圖如圖所表示，有p1S＝p0S＋mg34/4935/49答案(1)450K

(2)310J36/49解題步驟方法技巧37/491．(·全國(guó)卷Ⅰ)一定量理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖5所表示。以下判斷正確是______。(填正確答案標(biāo)號(hào))圖538/49A．過(guò)程ab中氣體一定吸熱B．過(guò)程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過(guò)程ca中外界對(duì)氣體所做功等于氣體所放熱D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子平均動(dòng)能最小E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊次數(shù)不一樣39/49解析對(duì)封閉氣體，由題圖可知a→b過(guò)程，氣體體積V不變，沒有做功，而溫度T升高，則為吸熱過(guò)程，A項(xiàng)正確；b→c過(guò)程為等溫改變，壓強(qiáng)減小，體積增大，對(duì)外做功，則為吸熱過(guò)程，B項(xiàng)錯(cuò)；c→a過(guò)程為等壓改變，溫度T降低，內(nèi)能降低，體積V減小，外界對(duì)氣體做功，依據(jù)W＋Q＝ΔU，外界對(duì)氣體所做功小于氣體所放熱，C項(xiàng)錯(cuò)；溫度是分子平均動(dòng)能標(biāo)志，Ta＜Tb＝Tc，故D項(xiàng)正確；同種氣體壓強(qiáng)由氣體分子數(shù)密度ρ和溫度T決定，由題圖可知Tb＝Tc，pb＞pc，顯然E項(xiàng)正確。答案ADE40/492．[·全國(guó)卷Ⅰ，33(1)]關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A．氣體吸熱后溫度一定升高 B．對(duì)氣體做功能夠改變其內(nèi)能 C．理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱 D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E．假如兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)