人教版高中物理选修3-3第十章章末复习课

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章末复习课
【知识体系】
[答案填写]①无②ΔU=W③pΔV④温度差⑤做功⑥ΔU=Q⑦W+Q⑧不可能⑨自发的⑩单一
⑪100%⑫增大⑬低品质
主题1热力学第一定律
1.做功与热传递的区别与联系.
做功和热传递是改变物体内能的两种方式,它们在改变物体的内能上是等效的,但它们的本质不同.做功是其他形式的能和内能之间的转化,热传递则是物体间内能的转移.
2.热力学第一定律.
ΔU =W +Q .正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键.
(1)外界对物体做功,W >0;物体对外做功,W <0;
(2)物体从外界吸热,Q >0;物体放出热量,Q <0;
(3)ΔU >0,物体的内能增加;ΔU <0,物体的内能减少.
分析题干,确定内能改变的方式(W ,Q )→判断W ,Q 的符号→代入公式ΔU =W +Q →得出结论:

⎪⎨⎪⎧ΔU >0,则内能增加|ΔU |;ΔU <0,则内能减少|ΔU |. 【例1】 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么下列正确的是( )
A .外界对胎内气体做功,气体内能减小
B .外界对胎内气体做功,气体内能增大
C .胎内气体对外界做功,内能减小
D .胎内气体对外界做功,内能增大
解析:对车胎内的理想气体分析知,因为是理想气体分子势能认为是0,内能只看分子动能,中午温度升高,分子平均动能增大故内能增大,体积增大为气体对外做功,故选D.
答案:D
针对训练
1.下列说法正确的是( )
A.液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
D.物体对外界做功,其内能一定减少
解析:布朗运动是液体中悬浮颗粒的无规则运动,不是液体分子的运动,故A对、B错;改变物体内能的途径有做功和热传递,物体从外界吸收热量,其内能不一定增加,物体对外界做功,其内能也不一定减少,故C、D均错.
答案:A
主题2热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述:
(1)按照热传递的方向性表述为:热量不能自发地从低温物体传到高温物体,这是热力学第二定律的克劳修斯表述.
(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.这是热力学第二定律的开尔文表述.
2.热力学第二定律的微观意义:
(1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.
(2)用熵来表示热力学第二定律:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.
3.在整个自然界中,无论有无生命,所有宏观的自发过程都具有单向性,都是不可逆过程.如河水向下游流,重物向下落,房屋由新到旧直至倒塌,人要从婴儿到老年直至死亡等.
【例2】(多选)根据热力学定律,下列说法正确的是()
A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机
D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”
解析:在外界帮助的情况下,热量可以从低温物体向高温物体传递,A 对;空调在制冷时,把室内的热量向室外释放,需要消耗电能,同时产生热量,所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量,B 对;根据热力学第二定律,可知内燃机不可能成为单一热源的热机,C 错;因为自然界的能量是守恒的,能源的消耗并不会使自然界的总能量减少,D 错.
答案:AB
针对训练
2.(多选)下列关于热现象的描述正确的是()
A.据热力学定律,热机的效率不可能达到100%
B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的
解析:根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,故A正确;做功是通过能量转化的方式改变系统内能的,热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的,故B错误;根据热力学第二
定律,温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同,故C正确;物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动是有规律的,故D错误.答案:AC
统揽考情
本章考查多以选择题的形式出现,主要考查热力学第一定律,改变内能的途径:做功和热传递,并结合理想气体状态方程进行考查.对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现,主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义.
真题例析
(2014·课标全国Ⅰ卷)(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图象如图所示,下列判断正确的是()
A.过程ab中气体一定吸热
B.过程bc中气体既不吸热也不放热
C.过程ca中外界气体所做的功等于气体所放的热
D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小
E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
解析:在ab段体积不变则W=0,但温度升高物体内能增大即ΔU>0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,则吸热,故A正确.过程
bc中温度不变则内能不变即ΔU=0,但体积增大,气体对外做功W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,Q>0故吸热则B错.过程ca 中温度减小即ΔU<0,体积减小外界对气体做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q,两者不会相等,放出的热量多故C错.a、b和c三个状态中,状态a的温度最小,故分子的平均动能最小,则D正确.b 和c两个状态中温度相同分子平均动能相等,但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小,故E正确.
答案:ADE
针对训练
(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是()
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析:气体的分子间距很大,故气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和,A正确;温度越高,分子的热运动越剧烈,温度降低,分子的热运动剧烈程度降低,B正确;在完全失重的情况下,气体分子仍在做无规则运动,对容器壁的压强一定不为零,C错误;气体从外界吸收热量的同时,有可能对外做功,其内能不一定增加,D错误;由理想气体状态方程pV
T=k可知,等压膨胀过程中的温度一定升高,E正确.答案:ABE
1.如图,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程到达状态b 或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac,则()
A.T b>T c,Q ab>Q ac B.T b>T c,Q ab<Q ac
C.T b=T c,Q ab>Q ac D.T b=T c,Q ab<Q ac
解析:由理想气体状态方程在bc两点:2p0V0
T c=
p02V0
T b,则T b=
T c,过程ab和过程ac内能的增量相同且ΔU>0.过程ab体积增大则对外做功,即W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,则吸收的热量Q ab=ΔU+|W|,过程ac体积不变W=0,则ΔU=Q ac,则C正确.答案:C
2.某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时()
A.室内空气的压强比室外的小
B.室内空气分子的平均动能比室外的大
C.室内空气的密度比室外的大
D.室内空气对室外空气做了负功
解析:由于房间是未密封的,它与外界是相通的,故室内的空气压强与室外的空气压强相等,A错误;由于室内的空气温度高于室外的空气温度,而温度是分子平均动能的标志,故室内空气分子的平均动能比室外的大,B正确;室内空气的密度小于室外空气的密度,C 错误;室内的空气会向室外膨胀,所以室内的空气对室外空气做正功,
D 错误.
答案:B
3.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )
A .内能增大,放出热量
B .内能减小,吸收热量
C .内能增大,对外界做功
D .内能减小,外界对其做功
解析:不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关,温度降低时其内能减小.塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小,外界对其做功.再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量,故只有D 正确.
答案:D
4.如图所示,内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,缸内气体( )
A .内能增加
B .对外做功
C .压强增大
D .分子间的引力和斥力都增大
解析:对活塞:p =p 0+mg S
知:压强不变;由等压变化规律:温度升高体积增大,体积增大则对外做功;导热良好则温度不变,内能便不变;对理想气体不考虑分子间的相互作用力.故选B.
答案:B
5.压缩过程中,两个阀门均关闭.若此过程中,气室中的气体
与外界无热量交换,内能增加了3.4×104 J,则该气体的分子平均动能________(填“增加”“减少”或“不变”),活塞对该气体所做的功________(填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104 J.
解析:无热交换即Q=0,内能增加了3. 4×104J,由热力学第一定律知外界对气体做功:ΔU=W.对理想气体不考虑分子势能,内能增加则分子平均动能增加.
答案:增加 3.4×104 J。

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