物理新課堂學案粵教版選修33檢測章末復習課第三章

章末復習課[知識體系]eq\a\vs4\al(熱力學基礎(chǔ))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(內(nèi)能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(功和內(nèi)能：在絕熱情況下，功是①變化的量度,熱和內(nèi)能：只有熱傳遞時，②是內(nèi)能變化的量度,做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是③的)),\a\vs4\al(熱力學,第一定律)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(表達式：ΔU＝④,能量守恒定律：不會憑空⑤，也不會憑空消失，只能⑥,和⑦，總量⑧,第一類永動機不能制成，違背了⑨定律)),\a\vs4\al(熱力學,第二定律)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(克勞修斯表述：熱量不能自動地從⑩物體傳到?物體,開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做?，,而不引起其他變化,微觀解釋：與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程總是朝著分子熱運動無序性,?的方向進行,熵：描述物體的?,第二類永動機不能制成，違背了熱力學?定律)),能源與可持續(xù)發(fā)展\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(能源與環(huán)境,能量降退與節(jié)約能源))))主題1熱力學第一定律1．做功和熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系．做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，它們在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但它們的本質(zhì)不同．做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．特別提醒(1)存在溫度差是發(fā)生熱傳遞的必要條件，熱量是物體熱傳遞過程中物體內(nèi)能的改變量，熱量與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低無關(guān)．(2)機械能是描述物體機械運動狀態(tài)的量，而內(nèi)能是描述物體內(nèi)部狀態(tài)的量．兩者沒有直接關(guān)系，但可以相互轉(zhuǎn)化．2．熱力學第一定律．熱力學第一定律揭示了內(nèi)能的增量(ΔU)與外界對物體做功(W)和物體從外界吸熱(Q)之間的關(guān)系，即ΔU＝W＋Q，正確理解公式的意義及符號含義是解決本類問題的保證．(1)外界對物體做功，W>0；物體對外做功，W<0；(2)物體從外界吸熱，Q>O；物體放出熱量，Q<0；(3)ΔU>O，物體的內(nèi)能增加；ΔU<0，物體的內(nèi)能減少．特別提醒分析題干，確定內(nèi)能改變的手段(W、Q)→判斷W、Q的符號→代入公式ΔU＝W＋Q→得出結(jié)論eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ΔU＞0，則內(nèi)能增加|ΔU|；,ΔU＜0，則內(nèi)能減少|(zhì)ΔU|.))【典例1】(2016·全國Ⅱ卷)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是________．A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功解析：由理想狀態(tài)方程知ca為等容線，體積相等則A正確；a、c兩狀態(tài)a的溫度大于b的溫度，則a的內(nèi)能大于b的內(nèi)能，故B正確；由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q知，cd過程溫度不變(內(nèi)能不變)則Q＝－W，故C錯誤；da過程溫度升高內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于對外做的功，故D錯誤；bc過程溫度降低量和da過程溫度的升高量相同則內(nèi)能的變化量相同，由熱力學第一定律知E正確．答案：ABE針對訓練1．某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大．若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么下列說法正確的是()A．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大解析：對車胎內(nèi)的理想氣體分析知，因為是理想氣體，分子勢能認為是0，內(nèi)能只看分子動能；中午溫度升高，分子平均動能增大，故內(nèi)能增大，體積增大，胎內(nèi)氣體對外做功，故選D.答案：D主題2熱力學第二定律1．熱力學第二定律的兩種表述．(1)熱傳導具有方向性：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體．(2)機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響．2．熱力學第二定律的微觀解釋．一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，即在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少．應(yīng)用時應(yīng)注意把握“方向性”和“熵增加原理”來正確分析和判定．第一類“永動機”：是指設(shè)想中的既不消耗能量又能源源不斷地對外做功的機器．它違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因此，不可能實現(xiàn)．第二類“永動機”：是指設(shè)想中的效率達到100%的熱機．第二類永動機雖沒有違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，但違背了熱力學第二定律，因此也是不可能實現(xiàn)的．3．分析問題的方法．(1)掌握熱力學第二定律時，要注意理解其本質(zhì)，即熱力學第二定律是對宏觀自然過程進行方向的說明．凡是對這種宏觀自然過程進行方向的說明，都可以作為熱力學第二定律的表述．本章對熱力學第二定律的表述很多，但這些不同形式的表述都是等價的．(2)自然過程：自然過程是指沒有外來干擾自然進行的過程．(3)熱傳導具有方向性：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體．要實現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化．(4)氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體絕不會自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體．(5)機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：物體在水平面上運動，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，自發(fā)地在地面上重新運動起來．(6)氣體向真空膨脹具有方向性：氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，容器內(nèi)變?yōu)檎婵眨镜淅?】(多選)下列說法中正確的是()A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也能從低溫物體傳到高溫物體C．機械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機械功D．機械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為機械功解析：由熱傳遞產(chǎn)生的條件可知熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，當外界對系統(tǒng)做功時，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸收熱量傳到高溫物體，但不是自發(fā)的，所以A錯誤，B正確；運動物體克服摩擦力做功，最終停止，這個過程機械功全轉(zhuǎn)化為熱量．在溫度不變的膨脹過程中，系統(tǒng)吸熱全用于對外做功，所以C錯誤，D正確．答案：BD針對訓練2．(多選)下列說法中正確的是()A．一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B．一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C．由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D．一切物理過程都不可能自發(fā)地進行解析：能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程都是具有方向性的，A對。第二類永動機不違背能量守恒定律，但是不能實現(xiàn)，B錯．由熱力學第二定律的實質(zhì)知C對．在熱傳遞的過程中，能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但其逆過程不可能自發(fā)地進行，D錯．答案：AC統(tǒng)攬考情本章考查多以選擇題的形式出現(xiàn)，主要考查熱力學第一定律，改變內(nèi)能的途徑：做功和熱傳遞，并結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程進行考查．對熱力學第二定律主要以一個選項的形式出現(xiàn)，主要是熱力學第二定律的兩種表述及其微觀意義．真題例析(2016·全國Ⅰ卷)(多選)關(guān)于熱力學定律，下列說法正確的是__________．A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡解析：氣體內(nèi)能的改變ΔU＝Q＋W，故對氣體做功可改變氣體內(nèi)能，B選項正確；氣體吸熱為Q，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度變化，A選項錯誤；理想氣體等壓膨脹，W<0，由理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT，p不變，V增大，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，由ΔU＝Q＋W，氣體過程中一定吸熱，C選項錯誤；由熱力學第二定律，D選項正確；根據(jù)平衡性質(zhì)，E選項正確．答案：BDE針對訓練(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖所示，下列判斷正確的是()A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同解析：在ab段體積不變則W＝0，但溫度升高物體內(nèi)能增大即ΔU>0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，則吸熱，故A正確．過程bc中溫度不變則內(nèi)能不變即ΔU＝0，但體積增大，氣體對外做功W<0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0，故吸熱，則B錯．過程ca中溫度減小即ΔU<0，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，兩者不會相等，放出的熱量多，故C錯．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a的溫度最小，故分子的平均動能最小，則D正確．b和c兩個狀態(tài)中溫度相同分子平均動能相等，但體積增大分子密集程度變小造成撞擊次數(shù)減小，故E正確．答案：ADE1．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac則()A．Tb>Tc，Qab>Qac B．Tb>Tc，Qab<QacC．Tb＝Tc，Qab>Qac D．Tb＝Tc，Qab<Qac解析：由理想氣體狀態(tài)方程在bc兩點：eq\f(2p0V0,Tc)＝eq\f(p02V0,Tb)，則Tb＝Tc，過程ab和過程ac內(nèi)能的增量相同且ΔU>0.過程ab體積增大則對外做功，即W<0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，則吸收的熱量Qab＝ΔU＋|W|，過程ac體積不變W＝0，則ΔU＝Qac，則C正確．答案：C2．某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時()A．室內(nèi)空氣的壓強比室外的小B．室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大C．室內(nèi)空氣的密度比室外的大D．室內(nèi)空氣對室外空氣做了負功解析：由于房間是未密封的，它與外界是相通的，故室內(nèi)的空氣壓強與室外的空氣壓強相等，A錯誤；由于室內(nèi)的空氣溫度高于室外的空氣溫度，而溫度是分子平均動能的標志，故室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大，B正確；室內(nèi)空氣的密度小于室外空氣的密度，C錯誤；室內(nèi)的空氣會向室外膨脹，所以室內(nèi)的空氣對室外空氣做正功，D錯誤．答案：B3．(2016·全國Ⅲ卷)(多選)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是________．A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大C．氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加解析：溫度相同，分子平均動能相同，質(zhì)量雖然相同但兩種氣體分子個數(shù)不一定相同，則內(nèi)能不一定相同，故A、B錯誤；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，等壓膨脹溫度必升高，故D、E正確；由熱力學第一定律知，外界對氣體做功但可能放熱故內(nèi)能可能不變，則C正確．答案：CDE4．如圖，內(nèi)壁光滑、導熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體．當環(huán)境溫度升高時，缸內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增加B．對外做功C．壓強增大D．分子間的引力和斥力都增大解析：對活塞：p＝p0＋eq\f(mg,S)，知壓強不變；由等壓變化規(guī)律：溫度升高體積增大，體積增大則對外做功；導熱良好則溫度不變，內(nèi)能便不變；對理想氣體不考慮分子間的相互作用力．故選B.答案：B5．(2017·全國卷Ⅱ)(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空．現(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸．待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積．假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣．下列說法正確的是()A．氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變解析：氣體向真空擴散過程中不對外做功，且又因為氣缸絕熱，可知氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同，選項A正確，C錯誤；氣體在被壓縮的過程中活塞對氣體做功，因氣缸絕熱，則氣體內(nèi)能增大，選項BD正確；氣體在被壓縮的過程中，因氣體內(nèi)能增加，則溫度升高，氣體分子的平均動能增加，選項E錯誤；故選ABD.答案：ABD6．(2017·全國卷Ⅲ)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是(