2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題3.3 能量守恒定律（含答案）

2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題3.3能量守恒定律（含答案）專題3.3能量守恒定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1聯(lián)系實際】 【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】 【題型3第一類永動機(jī)】 【題型4綜合問題】 【題型1聯(lián)系實際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因為定頻空調(diào)開機(jī)時就等同于汽車啟動時，很耗能，是正常運行的5~7倍?？照{(diào)在工作時達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動。這樣的頻繁啟動，耗電多，而變頻空調(diào)啟動時有一個由低到高的過程，運行過程是自動變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時，消耗同樣電能【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是(空氣阻力不計)()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J【變式2-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時，觸地時間極短，無動能損失。棒在整個運動過程中始終保持豎直，空氣阻力不計。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運動C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運動D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運動，但總位移向下【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【題型3第一類永動機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．【變式3-2】“第一類永動機(jī)”是不可能制成的，這是因為()A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時找不到合理的設(shè)計方案和理想材料【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運動就是液體分子的熱運動B．用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動機(jī)不可能制成是因為它違背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”。卡諾循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%【變式4-1】如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能D．子彈動能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能【變式4-2】如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加【變式4-3】有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大

參考答案【題型1聯(lián)系實際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因為定頻空調(diào)開機(jī)時就等同于汽車啟動時，很耗能，是正常運行的5~7倍。空調(diào)在工作時達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動。這樣的頻繁啟動，耗電多，而變頻空調(diào)啟動時有一個由低到高的過程，運行過程是自動變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時，消耗同樣電能【解析】自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A錯；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣的功，消耗同樣電能，B錯D正確；對由變頻空調(diào)的工作特點可知省電的原因是效率高，C正確。故選CD?！敬鸢浮緾D【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高解析:飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動能增大，但是不是盒內(nèi)每一個氣體分子速率都增大了，故A錯誤；飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動能增大，所以氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致飯盒爆炸，故B正確；在飯盒爆炸的瞬間，氣體體積增大，氣體對外界做正功，故C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，爆炸前氣體溫度升高，內(nèi)能增大，在飯盒爆炸的瞬間，氣體對外界做功，其內(nèi)能應(yīng)減小，盒內(nèi)氣體溫度急劇下降，故D錯誤。答案：B【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【解析】該空調(diào)向室內(nèi)放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是通過從外界吸收，因此并不違反能量守恒定律，故選項D正確，ABC錯誤。故選D?！敬鸢浮緿【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【解析】用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；A正確；電燈發(fā)光是消耗電能，轉(zhuǎn)化為光能；B正確；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。D錯誤。故選AB?！敬鸢浮緼B【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【解析】在細(xì)沙緩慢漏出的過程中，沙桶對活塞向下的拉力減小，活塞在大氣壓的作用下向上運動，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，歐姆表示數(shù)減小，指針右偏，故A、C、D正確，B錯誤。故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是(空氣阻力不計)()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J答案B解析U＝Ffx＝60×10J＝600JEk＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J。【變式2-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時，觸地時間極短，無動能損失。棒在整個運動過程中始終保持豎直，空氣阻力不計。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運動C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運動D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運動，但總位移向下【解析】設(shè)環(huán)相對棒滑動距離為l，根據(jù)能量守恒，解得，摩擦力對棒及環(huán)做的總功為，聯(lián)立解得，故A正確；棒第一次與地面碰撞后，一開始棒的速度方向變?yōu)橄蛏希h(huán)的速度方向繼續(xù)向下，二者存在相對運動，相互間存在滑動摩擦力，棒所受合力方向向下，加速度大小為，環(huán)受重力、向上的滑動摩擦力，合力方向向上，加速度大小為，此時環(huán)的加速度大于棒的加速度，而環(huán)的速度與棒的速度相同，所以環(huán)的減速時間小于棒的減速時間，最終環(huán)會向上做勻加速運動，加速度大小為3g，直至環(huán)與棒速度大小相同，此時兩者無相對運動，不受摩擦影響，均做加速度大小為g的向上的勻減速運動，直至速度為0，故B錯誤C正確；當(dāng)棒再次下落時，由于此時棒的速度等于環(huán)的速度，此時棒與環(huán)之間無摩擦，所以環(huán)的下落為自由落體運動，無相對于棒做往復(fù)運動，且位移總向下。故D正確；故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛。現(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【解析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)Q=cmΔt可知，升溫需要的能量是相同的。由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，QA一部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能ΔEp，即QA=Q+ΔEp;B的重心降低，重力勢能減小，QB和減少的重力勢能ΔEp共同用于升溫，即Q=QB+ΔEp;顯然QA>QB。故選項C正確?！敬鸢浮緾【題型3第一類永動機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【解析】由熱力學(xué)第一定律，可知氣體吸收熱量，如果氣體對外做功，內(nèi)能可能減小，則其溫度可能降低，故A錯誤；做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，第一類永動機(jī)指的是不消耗能量就能做功的機(jī)器，因違反了能量守恒定律不可能造成，故B正確；對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯誤；晶體分為單晶體和多晶體，多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，故D錯誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．答案(1)A(2)增大Q－p0(V2－V1)解析(2)根據(jù)熱力學(xué)定律，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量等于氣體吸收的熱量減去氣體對外做的功．【變式3-2】“第一類永動機(jī)”是不可能制成的，這是因為()A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時找不到合理的設(shè)計方案和理想材料【解析】第一類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，故B正確，ACD錯誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運動就是液體分子的熱運動B．用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動機(jī)不可能制成是因為它違背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【解析】布朗運動是小顆粒的運動，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運動，故A錯誤；用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯誤；第一類永動機(jī)違背了能量守恒定律，故C正確；由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知，空氣向外界散出0.8×105J的熱量，故D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”。卡諾循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%【解析】a→b過程為等溫過程，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，氣體體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸收熱量，故A正確；b→c過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知b→c過程氣體對外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量，故B錯誤；c→d為等溫過程，壓強(qiáng)變大，體積減小，因為溫度不變，故氣體分子的平均動能不變，壓強(qiáng)變大說明單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯誤；熱機(jī)在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，并且還存在熱量損失，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，故D錯誤。故選A?！敬鸢浮緼【變式4-1】如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能D．子彈動能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能【解析】子彈在射入沙箱瞬間，要克服摩擦阻力做功，一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能．【答案】D【變式4-2】如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加解析:在A狀態(tài)，根據(jù)題意解得故A錯誤；根據(jù)圖像可知所以氣體做等壓變化解得故B錯誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功故C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律故D正確。答案：D【變式4-3】有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大解析：吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，?U=0，由熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知Q=?U?W>0吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯誤；吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯誤；吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯誤。答案：A專題3.3能量守恒定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1聯(lián)系實際】 【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】 【題型3第一類永動機(jī)】 【題型4綜合問題】 【題型1聯(lián)系實際】【例1】(多選)空調(diào)市場上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因為定頻空調(diào)開機(jī)時就等同于汽車啟動時，很耗能，是正常運行的5~7倍?？照{(diào)在工作時達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動。這樣的頻繁啟動，耗電多，而變頻空調(diào)啟動時有一個由低到高的過程，運行過程是自動變速來保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說法合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時，消耗同樣電能【解析】自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A錯；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣的功，消耗同樣電能，B錯D正確；對由變頻空調(diào)的工作特點可知省電的原因是效率高，C正確。故選CD?！敬鸢浮緾D【變式1-1】如圖是一自熱米飯盒，盒內(nèi)有一個發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱量，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)加熱食品。自熱米飯盒的蓋子上有一個透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸，下列說法正確的是（）A．飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，則盒內(nèi)每一個氣體分子速率都增大了B．飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致的結(jié)果C．在飯盒爆炸的瞬間，外界對盒內(nèi)氣體做正功D．在飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度急劇升高解析:飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動能增大，但是不是盒內(nèi)每一個氣體分子速率都增大了，故A錯誤；飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，分子的平均動能增大，所以氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致飯盒爆炸，故B正確；在飯盒爆炸的瞬間，氣體體積增大，氣體對外界做正功，故C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，爆炸前氣體溫度升高，內(nèi)能增大，在飯盒爆炸的瞬間，氣體對外界做功，其內(nèi)能應(yīng)減小，盒內(nèi)氣體溫度急劇下降，故D錯誤。答案：B【變式1-2】一種冷暖兩用型空調(diào)在制熱時，每消耗電能，放出約的熱量。下列說法正確的是()A．空調(diào)制熱過程產(chǎn)生了新能量B．空調(diào)制熱時放出的熱量全部是由電能轉(zhuǎn)化面來的C．此過程違反了能量守恒定律D．空調(diào)制熱時放出的熱量，一部分是由電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是從外界吸收【解析】該空調(diào)向室內(nèi)放出的熱量，一部分是通過電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化而來，另一部分則是通過從外界吸收，因此并不違反能量守恒定律，故選項D正確，ABC錯誤。故選D?！敬鸢浮緿【變式1-3】(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【解析】用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；A正確；電燈發(fā)光是消耗電能，轉(zhuǎn)化為光能；B正確；核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能；C錯誤；生石灰放入涼水中，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。D錯誤。故選AB。【答案】AB【題型2能量守恒定律的應(yīng)用】【例2】(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮氣體分子勢能)，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細(xì)沙緩緩漏出。則下列說法正確的是()A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強(qiáng)增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【解析】在細(xì)沙緩慢漏出的過程中，沙桶對活塞向下的拉力減小，活塞在大氣壓的作用下向上運動，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，歐姆表示數(shù)減小，指針右偏，故A、C、D正確，B錯誤。故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-1】靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是(空氣阻力不計)()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J答案B解析U＝Ffx＝60×10J＝600JEk＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高Ｈ，上端套著一個細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量分為4m和m，相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，其大小為4mg。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時，觸地時間極短，無動能損失。棒在整個運動過程中始終保持豎直，空氣阻力不計。則()A．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為B．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對地面始終向下運動C．棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)相對地面先做勻減后勻加最后做勻減速運動D．從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，環(huán)相對于棒沒有往復(fù)運動，但總位移向下【解析】設(shè)環(huán)相對棒滑動距離為l，根據(jù)能量守恒，解得，摩擦力對棒及環(huán)做的總功為，聯(lián)立解得，故A正確；棒第一次與地面碰撞后，一開始棒的速度方向變?yōu)橄蛏?，環(huán)的速度方向繼續(xù)向下，二者存在相對運動，相互間存在滑動摩擦力，棒所受合力方向向下，加速度大小為，環(huán)受重力、向上的滑動摩擦力，合力方向向上，加速度大小為，此時環(huán)的加速度大于棒的加速度，而環(huán)的速度與棒的速度相同，所以環(huán)的減速時間小于棒的減速時間，最終環(huán)會向上做勻加速運動，加速度大小為3g，直至環(huán)與棒速度大小相同，此時兩者無相對運動，不受摩擦影響，均做加速度大小為g的向上的勻減速運動，直至速度為0，故B錯誤C正確；當(dāng)棒再次下落時，由于此時棒的速度等于環(huán)的速度，此時棒與環(huán)之間無摩擦，所以環(huán)的下落為自由落體運動，無相對于棒做往復(fù)運動，且位移總向下。故D正確；故選ACD?！敬鸢浮緼CD【變式2-3】如圖所示，A、B是兩個完全相同的熱脹冷縮明顯的金屬球，初溫相同。A放在絕熱板上，B用絕熱繩懸掛?，F(xiàn)只讓它們吸熱，當(dāng)它們升高相同的溫度時，吸熱分別為QA、QB，則()A．QA=QB B．QA<QBC．QA>QB D．無法確定【解析】A、B升高相同的溫度，根據(jù)Q=cmΔt可知，升溫需要的能量是相同的。由于受熱膨脹，A的重心升高，重力勢能增加，QA一部分用于升溫，一部分用于增加重力勢能ΔEp，即QA=Q+ΔEp;B的重心降低，重力勢能減小，QB和減少的重力勢能ΔEp共同用于升溫，即Q=QB+ΔEp;顯然QA>QB。故選項C正確?！敬鸢浮緾【題型3第一類永動機(jī)】【例3】下列說法正確的是()A．氣體吸收了熱量，其溫度一定升高B．第一類永動機(jī)不可能造成的原因是違反了能量守恒定律C．對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越不明顯D．晶體均有規(guī)則的幾何形狀【解析】由熱力學(xué)第一定律，可知氣體吸收熱量，如果氣體對外做功，內(nèi)能可能減小，則其溫度可能降低，故A錯誤；做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，第一類永動機(jī)指的是不消耗能量就能做功的機(jī)器，因違反了能量守恒定律不可能造成，故B正確；對于確定的液體和確定材質(zhì)的毛細(xì)管，管的內(nèi)徑越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯誤；晶體分為單晶體和多晶體，多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，故D錯誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式3-1】(1)如圖甲所示，一理想的“永動機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動．下列說法中正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量(2)如圖乙所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2，則在此過程中，氣體分子的平均動能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______．答案(1)A(2)增大Q－p0(V2－V1)解析(2)根據(jù)熱力學(xué)定律，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量等于氣體吸收的熱量減去氣體對外做的功．【變式3-2】“第一類永動機(jī)”是不可能制成的，這是因為()A．它不符合機(jī)械能守恒定律B．它違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C．它做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D．暫時找不到合理的設(shè)計方案和理想材料【解析】第一類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，故B正確，ACD錯誤。故選B。【答案】B【變式3-3】關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A．布朗運動就是液體分子的熱運動B．用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用純油酸滴到水面上C．第一類永動機(jī)不可能制成是因為它違背了能量守恒定律D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功3.0×105J，同時空氣的內(nèi)能增加2.2×105J，則空氣從外界吸熱5.2×105J【解析】布朗運動是小顆粒的運動，只是間接反映了液體分子的無規(guī)則運動，故A錯誤；用油膜法測分子直徑的實驗中，應(yīng)使用油酸溶液滴到水面上，便于稀釋后緊密排列在水面上，故B錯誤；第一類永動機(jī)違背了能量守恒定律，故C正確；由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知，空氣向外界散出0.8×105J的熱量，故D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾【題型4綜合問題】【例4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”?？ㄖZ循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%【解析】a→b過程為等溫過程，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，氣體體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸收熱量，故A正確；b→c過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知b→c過程氣體對外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量，故B錯誤；c→d為等溫過程，壓強(qiáng)變大，體積減小，因為溫度不變，故氣體分子的平均動能不變，壓強(qiáng)變大說明單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯誤；熱機(jī)在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，并且還存在熱量損失，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，故D錯誤。故選A?！敬鸢浮緼【變式4-1】如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能D．子彈動能的一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能【解析】子彈在射入沙箱瞬間，要克服摩擦阻力做功，一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能．【答案】D【變式4-2】如圖甲所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用橫截面積的質(zhì)量不計且光滑的活塞密封一定質(zhì)量的氣體，活塞上靜止一質(zhì)量為m的重物。圖乙是密閉氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的圖像，密閉氣體在A點的壓強(qiáng)，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中吸收熱量。已知外界大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（

）A．重物質(zhì)量B．氣體在狀態(tài)B時的體積為C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體的內(nèi)能增加解析:在A狀態(tài)，根據(jù)題意解得故A錯誤；根據(jù)圖像可知所以氣體做等壓變化解得故B錯誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，氣體對外界做功故C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律故D正確。答案：D【變式4-3】有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大解析：吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，?U=0，由熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知Q=?U?W>0吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯誤；吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯誤；吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯誤。答案：A專題3.4熱力學(xué)第二定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1熱力學(xué)第二定律的理解】 【題型2熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用】 【題型3能源有限】 【題型4綜合問題】 【題型5第二類永動機(jī)】 【題型6聯(lián)系實際】 【題型1熱力學(xué)第二定律的理解】【例1】關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是（）A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D.能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律【變式1-1】下列過程中，可能實現(xiàn)的是（）A．水的溫度自動下降時釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．在粗糙水平面上運動的物體，它的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體溫度升高D．靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為物體的動能，使物體運動起來【變式1-2】下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是（）A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，內(nèi)能不會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%【變式1-3】地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1°C，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量使它完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其原因是()A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器不滿足熱力學(xué)第二定律D．上述三種原因都不正確【題型2熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用】【例2】[多選]下列說法中正確的是()A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的E．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會制造出效率為100%的熱機(jī)【變式2-1】（多選）如圖所示，電冰箱由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器四個部分組成一個密閉的連通系統(tǒng)，制冷劑在連通系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流經(jīng)這四個部分。各部分的溫度和壓強(qiáng)如圖所示，則下列說法正確的是（）A．冷凝器向環(huán)境散失的熱量一定大于蒸發(fā)器從冰箱內(nèi)吸收的熱量B．該過程實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞C．制冷劑在蒸發(fā)器中的狀態(tài)可以看成理想氣體D．制冷劑在通過冷凝器的過程中分子勢能和分子動能都降低【變式2-2】(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A.一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離D.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體【變式2-3】[多選]下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A．第一類永動機(jī)不可能制成，是因為違背了能量守恒定律B．能量耗散過程中能量不守恒C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性E．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功【題型3能源有限】【例3】下面關(guān)于熵的說法錯誤的是()A．熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度B．在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程熵總是向減少的方向進(jìn)行C．熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是熵是增加的D．熵值越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序【變式3-1】2022年7月8日消息，世界能源格局發(fā)生重要變化，能源投資新趨勢正在形成。從清潔能源總體投資分布看，預(yù)計今年投資將占全球能源投資增長額的四分之三。關(guān)于能源與可持續(xù)發(fā)展，下列說法正確的是A．籃球從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了B．大量使用天然氣作燃料符合“低碳生活”理念C．隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是可以制成的D．在火力發(fā)電中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋咀兪?-2】（多選）下列說法中正確的是()A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的E.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會制造出效率為100%的熱機(jī)【變式3-3】(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C．科技的不斷進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)D．即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E．對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”【題型4綜合問題】【例4】下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機(jī)工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機(jī)工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)【變式4-1】(多選)下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，則分子平均動能一定減少B．熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%D．一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做了功，它的內(nèi)能可能減少【變式4-2】(多選)關(guān)于熱力學(xué)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.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體D.如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡【變式4-3】[多選]下列說法正確的是()A．當(dāng)分子間距離為平衡距離時分子勢能最大B．飽和汽壓隨溫度的升高而減小C．對于一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強(qiáng)可以不變D．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行E．由于液面表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，所以液體表面具有收縮的趨勢【題型5第二類永動機(jī)】【例5】關(guān)于兩類永動機(jī)和熱力學(xué)的兩個定律，下列說法正確的是（）A．第二類永動機(jī)不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定律B．第一類永動機(jī)不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第二定律C．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D．由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的。【變式5-1】如圖所示，絕緣支座上，C球帶正電，枕形導(dǎo)體A、B靠在一起，現(xiàn)將A、B分開，分別接觸一個小電機(jī)的兩個接線柱，如果小電動機(jī)非常靈敏，它便會開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機(jī)還沒有停止時，又立刻把A、B在C附近碰一下分開，再和電動機(jī)兩接線柱接觸，如此下去，小電動機(jī)便能不停地轉(zhuǎn)動。則下列說法正確的是()A．A、B分開后A左端帶正電，B右端帶負(fù)電B．A、B分開前，AB是一個等勢體C．上述過程違背了能量守恒定律D．上述過程說明永動機(jī)可以制成【變式5-2】下列說法中正確的是（）A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體B．效率為的熱機(jī)不可能制成，是因為違反了能量守恒定律C．不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響D．第二類永動機(jī)不可能成功的原因是違反了能量守恒定律【變式5-3】下列說法中正確的是（）A．第一類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律B．機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的C．從單一熱源吸收的熱量全部變成功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的D．第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是能量不會憑空產(chǎn)生【題型6聯(lián)系實際】【例6】禮花噴射器原理如圖、通過扣動氣閥可釋放壓縮氣罐內(nèi)氣體產(chǎn)生沖擊，將紙管里填充的禮花彩條噴向高處，營造氣氛。在噴出禮花彩條的過程中，罐內(nèi)氣體（）A．分子沖向紙管是分子做熱運動B．分子沖向紙管后能全部自發(fā)回到罐內(nèi)C．通過做功方式改變自身的內(nèi)能D．分子沖向紙管過程中速率均變大【變式6-1】如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是（）A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C.電冰箱的工作原理不違背熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違背熱力學(xué)第一定律【變式6-2】日常生活中使用的燃油汽車，其動力來源于發(fā)動機(jī)內(nèi)部的氣缸，在氣缸內(nèi)，通過氣體燃燒將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，下列說法正確的是（）A．現(xiàn)代汽車技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn)，能夠使氣體燃燒釋放的熱量全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．氣體燃燒過程符合熱力學(xué)第二定律，內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．氣體燃燒釋放的熱量沒有全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故該過程不符合熱力學(xué)第一定律D．發(fā)動機(jī)工作時，若沒有漏氣和摩擦，沒有發(fā)動機(jī)的熱量損失，燃料產(chǎn)生的熱量能夠完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能【變式6-3】國家速滑館（又名“冰絲帶”）是北京2022年冬奧會冰上運動的主場館，為確保運動項目的順利完成，需要對場館內(nèi)降溫。若將場館內(nèi)的空氣看成理想氣體，已知降溫前場館內(nèi)、外的溫度均為，降溫后場館內(nèi)溫度為，該過程中場館內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變。以下說法正確的是（）A．場館內(nèi)空氣分子平均動能不變B．場館內(nèi)所有空氣分子的分子動能都減小C．場館內(nèi)熱量是由場館內(nèi)自發(fā)傳遞到場館外的D．場館內(nèi)部單位時間內(nèi)空氣分子與冰面碰撞次數(shù)增多

參考答案【題型1熱力學(xué)第二定律的理解】【例1】關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是（）A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D.能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律答案：B解析：熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律并不矛盾;對于機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化所具有的方向性也是存在的，故選項B正確。【變式1-1】下列過程中，可能實現(xiàn)的是（）A．水的溫度自動下降時釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．在粗糙水平面上運動的物體，它的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體溫度升高D．靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為物體的動能，使物體運動起來解析：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性可知，物體溫度下降釋放的內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故AB錯誤；在粗糙水平面上運動的物體，它的動能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體溫度升高，故C正確；靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內(nèi)能在沒有特定的情況下會向周圍釋放，并不會使物體運動起來，故D錯誤。答案：C【變式1-2】下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是（）A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，內(nèi)能不會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%解析:：大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中，這種現(xiàn)象與溫度無關(guān)，不是熱現(xiàn)象，不能用熱力學(xué)第二定律解釋，A符合題意；將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開，這種現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈，擴(kuò)散越快，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，墨水和清水不會自動分開，B不符合題意；冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，物體的內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，內(nèi)能不會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來，C不符合題意；隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%，D不符合題意。答案：A【變式1-3】地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1°C，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量使它完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其原因是()A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器不滿足熱力學(xué)第二定律D．上述三種原因都不正確答案C解析本題考查熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿足熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律，B錯誤；熱力學(xué)第二定律告訴我們：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，C正確．【題型2熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用】【例2】[多選]下列說法中正確的是()A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的E．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會制造出效率為100%的熱機(jī)解析：選BCD相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同，內(nèi)能不一定相等，故A錯誤；火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，人類不可能制造出效率為100%的熱機(jī)，故E錯誤?！咀兪?-1】（多選）如圖所示，電冰箱由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器四個部分組成一個密閉的連通系統(tǒng)，制冷劑在連通系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流經(jīng)這四個部分。各部分的溫度和壓強(qiáng)如圖所示，則下列說法正確的是（）A．冷凝器向環(huán)境散失的熱量一定大于蒸發(fā)器從冰箱內(nèi)吸收的熱量B．該過程實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞C．制冷劑在蒸發(fā)器中的狀態(tài)可以看成理想氣體D．制冷劑在通過冷凝器的過程中分子勢能和分子動能都降低解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，（從低溫物體吸收的熱量）+W（壓縮機(jī)對系統(tǒng)做功）（向高溫物體釋放的熱量），A正確；這一過程不是自發(fā)完成的，蒸發(fā)器和冷凝器兩處的熱交換方向都是從高溫物體向低溫物體，整個過程實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，符合熱力學(xué)第二定律，B正確；制冷劑在蒸發(fā)器中雖然是氣體狀態(tài)，但是不滿足遠(yuǎn)離液化的狀態(tài)，不能看成理想氣體，C錯誤；在冷凝器中制冷劑溫度降低，分子平均動能降低，分子間距從氣體過渡到液體，分子勢能降低，D正確。答案：ABD【變式2-2】(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A.一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離D.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體答案CD【變式2-3】[多選]下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A．第一類永動機(jī)不可能制成，是因為違背了能量守恒定律B．能量耗散過程中能量不守恒C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性E．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功[解析]第一類永動機(jī)不消耗能量卻源源不斷對外做功，違背了能量守恒定律，所以不可能制成，A正確；能量耗散過程中能量仍守恒，B錯誤；電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是壓縮機(jī)做功的結(jié)果，不違背熱力學(xué)第二定律，C錯誤；能量耗散說明宏觀熱現(xiàn)象的發(fā)生具有方向性，D正確；物體從單一熱源吸收熱量可以全部用于做功，但一定引起外界變化，E正確。[答案]ADE【題型3能源有限】【例3】下面關(guān)于熵的說法錯誤的是()A．熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度B．在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程熵總是向減少的方向進(jìn)行C．熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是熵是增加的D．熵值越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序解析：熵是分子運動無序程度的量度，熵越大，分子運動無序程度越大，故AD正確；孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何實際過程，其能量的總值保持不變，而其熵值恒增，故B錯誤，C正確。本題選錯誤的答案：B【變式3-1】2022年7月8日消息，世界能源格局發(fā)生重要變化，能源投資新趨勢正在形成。從清潔能源總體投資分布看，預(yù)計今年投資將占全球能源投資增長額的四分之三。關(guān)于能源與可持續(xù)發(fā)展，下列說法正確的是A．籃球從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了B．大量使用天然氣作燃料符合“低碳生活”理念C．隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是可以制成的D．在火力發(fā)電中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙馕觯夯@球從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了籃球和周圍其它物體的內(nèi)能，或轉(zhuǎn)化為其它形式的能，能量不會消失，A錯誤；因天然氣主要成分是甲烷。完全燃燒，其燃燒時生成二氧化碳和水；不完全燃燒生成一氧化碳和水，因此大量使用天然氣作燃料不符合“低碳生活”理念，B錯誤；不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器—永動機(jī)，是違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，永動機(jī)是不可以制成的，C錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知，任何機(jī)械都有效率的問題，因此燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，D正確。答案：D【變式3-2】（多選）下列說法中正確的是()A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的E.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會制造出效率為100%的熱機(jī)解析：相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同，內(nèi)能不一定相等，故A錯誤；火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，在有外界做功的條件熱傳遞可以逆向，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，人類不可能制造出效率為100%的熱機(jī)，故E錯誤。答案：BCD【變式3-3】(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C．科技的不斷進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)D．即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E．對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”【解析】熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進(jìn)行，選項A正確；空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，是因為消耗電能產(chǎn)生熱量，選項B正確；不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故選項C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故選項D正確；對能源的過度消耗將形成“能源危機(jī)”，但自然界的總能量守恒，故選項E錯誤．故選ABD?！敬鸢浮緼BD【題型4綜合問題】【例4】下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機(jī)工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機(jī)工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)答案BC解析汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律；冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低，違背了熱力學(xué)第一定律；熱機(jī)工作時吸收的熱量不可能全部用來對外做功，而不產(chǎn)生其他影響，顯然C選項遵循熱力學(xué)第一定律，但違背了熱力學(xué)第二定律；冰箱的制冷機(jī)工作時，從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律，綜上所述，第一個空選B，第二個空選C?！咀兪?-1】(多選)下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，則分子平均動能一定減少B．熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%D．一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做了功，它的內(nèi)能可能減少解析：選BCD根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，Q為負(fù)值，但若外界同時對氣體做功，W為正，則其內(nèi)能不一定減少，分子平均動能不一定減少，A錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做功，W為負(fù)值，當(dāng)Q＜|－W|時內(nèi)能減小，當(dāng)Q＞|－W|時內(nèi)能增大，當(dāng)Q＝|－W|時內(nèi)能不變，故它的內(nèi)能可能減少，D正確；熱力學(xué)第二定律就是反映宏觀自然過程的方向性的定律，B正確；由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，C正確?！咀兪?-2】(多選)關(guān)于熱力學(xué)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.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體D.如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡答案BCD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，選項B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的變化，選項A錯誤；由熱力學(xué)第二定律，選項C正確；根據(jù)熱平衡原理，選項D正確?！咀兪?-3】[多選]下列說法正確的是()A．當(dāng)分子間距離為平衡距離時分子勢能最大B．飽和汽壓隨溫度的升高而減小C．對于一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強(qiáng)可以不變D．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行E．由于液面表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，所以液體表面具有收縮的趨勢解析：選CDE當(dāng)分子間距離為平衡距離時分子勢能最小，故A錯誤；飽和汽壓隨溫度的升高而增大，故B錯誤；當(dāng)分子的熱運動變劇烈時，溫度升高，若體積同時增大，壓強(qiáng)可以不變，故C正確；熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行，故D正確；由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引力，故液體表面有收縮趨勢，故E正確?！绢}型5第二類永動機(jī)】【例5】關(guān)于兩類永動機(jī)和熱力學(xué)的兩個定律，下列說法正確的是（）A．第二類永動機(jī)不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定律B．第一類永動機(jī)不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第二定律C．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D．由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的。答案：D解析：第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，違反熱力學(xué)第二定律，故A錯誤；第一類永動機(jī)不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定律，故B錯誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，二者在內(nèi)能的改變上是一樣的，若對外做功的同時吸收熱量，內(nèi)能可能不變，故C錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳到高溫物體是可能的，故D正確?！咀兪?-1】如圖所示，絕緣支座上，C球帶正電，枕形導(dǎo)體A、B靠在一起，現(xiàn)將A、B分開，分別接觸一個小電機(jī)的兩個接線柱，如果小電動機(jī)非常靈敏，它便會開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機(jī)還沒有停止時，又立刻把A、B在C附近碰一下分開，再和電動機(jī)兩接線柱接觸，如此下去，小電動機(jī)便能不停地轉(zhuǎn)動。則下列說法正確的是()A．A、B分開后A左端帶正電，B右端帶負(fù)電B．A、B分開前，AB是一個等勢體C．上述過程違背了能量守恒定律D．上述過程說明永動機(jī)可以制成【解析】由靜電感應(yīng)可知，AB分開前，由于C球帶正電，所以枕形導(dǎo)體A帶負(fù)電，枕形導(dǎo)體B帶正電，由于C球存在，所以AB分開后，A左端帶負(fù)電，B右端帶正電，分開前AB處于靜電平衡狀態(tài)，所以AB是一個等勢體，故A錯誤，B正確;上述過程在把AB分開的過程中要克服AB之間的靜電力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后再把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，此過程是能量不斷轉(zhuǎn)化的過程，不違背能量守恒定律，但需要消耗機(jī)械能，永動機(jī)不可能制成，故C、D錯誤?！敬鸢浮緽【變式5-2】下列說法中正確的是（）A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體B．效率為的熱機(jī)不可能制成，是因為違反了能量守恒定律C．不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響D．第二類永動機(jī)不可能成功的原因是違反了能量守恒定律解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在以消耗其它能量為代價的條件下，熱量也可以從低溫物體傳到高溫物體，故A錯誤；效率為的熱機(jī)不可能制成，沒有違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響，故C正確；第二類永動機(jī)不可能成功的原因是違反了熱力學(xué)第二定律，并不是違反了能量守恒定律，故D錯誤。答案：C【變式5-3】下列說法中正確的是（）A．第一類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律B．機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的C．從單一熱源吸收的熱量全部變成功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的D．第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是能量不會憑空產(chǎn)生解析：第一類永動機(jī)不可能制成的原因是能量守恒定律，A錯誤；機(jī)械能提供摩擦做功，可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，從單一熱源吸收的熱量全部變成功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的，C正確；第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是其違背熱力學(xué)第二定律，并不違背能量守恒定律，D錯誤。答案：C【題型6聯(lián)系實際】【例6】禮花噴射器原理如圖、通過扣動氣閥可釋放壓縮氣罐內(nèi)氣體產(chǎn)生沖擊，將紙管里填充的禮花彩條噴向高處，營造氣氛。在噴出禮花彩條的過程中，罐內(nèi)氣體（）A．分子沖向紙管是分子做熱運動B．分子沖向紙管后能全部自發(fā)回到罐內(nèi)C．通過做功方式改變自身的內(nèi)能D．分子沖向紙管過程中速率均變大解析：扣動氣閥釋放壓縮氣罐內(nèi)氣體產(chǎn)生沖擊，氣體分子沖向紙管不是分子做熱運動的結(jié)果，而是氣流的定向移動引起的，且分子沖向紙管過程中速率并未均變大，故AD錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，分子沖向紙管后不可能全部自發(fā)回到罐內(nèi)，故B錯誤；在噴出禮花彩條的過程中，罐內(nèi)的壓縮空氣對禮花彩條做功，空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為禮花彩條的機(jī)械能，故C正確。答案：C【變式6-1】如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是（）A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C.電冰箱的工作原理不違背熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違背熱力學(xué)第一定律答案：B解析：熱力學(xué)第一定律適用于所有的熱學(xué)過程，選項C正確。選項D錯誤。熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，要想使熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，選項A錯借誤，選項B正確?！咀兪?-2】日常生活中使用的燃油汽車，其動力來源于發(fā)動機(jī)內(nèi)部的氣缸，在氣缸內(nèi)，通過氣體燃燒將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，下列說法正確的是（）A．現(xiàn)代汽車技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn)，能夠使氣體燃燒釋放的熱量全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．氣體燃燒過程符合熱力學(xué)第二定律，內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．氣體燃燒釋放的熱量沒有全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故該過程不符合熱力學(xué)第一定律D．發(fā)動機(jī)工作時，若沒有漏氣和摩擦，沒有發(fā)動機(jī)的熱量損失，燃料產(chǎn)生的熱量能夠完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到，現(xiàn)代汽車技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn)，但也不能夠使氣體燃燒釋放的熱量全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，A錯誤；氣體燃燒過程符合熱力學(xué)第二定律，內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，B正確；氣體燃燒釋放的熱量沒有全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該過程符合熱力學(xué)第一定律，C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到，發(fā)動機(jī)工作時，就算沒有漏氣和摩擦，也沒有發(fā)動機(jī)的熱量損失，燃料產(chǎn)生的熱量也不能完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，D錯誤。答案：B【變式6-3】國家速滑館（又名“冰絲帶”）是北京2022年冬奧會冰上運動的主場館，為確保運動項目的順利完成，需要對場館內(nèi)降溫。若將場館內(nèi)的空氣看成理想氣體，已知降溫前場館內(nèi)、外的溫度均為，降溫后場館內(nèi)溫度為，該過程中場館內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變。以下說法正確的是（）A．場館內(nèi)空氣分子平均動能不變B．場館內(nèi)所有空氣分子的分子動能都減小C．場館內(nèi)熱量是由場館內(nèi)自發(fā)傳遞到場館外的D．場館內(nèi)部單位時間內(nèi)空氣分子與冰面碰撞次數(shù)增多解析：場館內(nèi)溫度降低，場館內(nèi)空氣分子平均動能減小，但并不是場館內(nèi)所有空氣分子的分