高中物理 第10章 章末整合课件 新人教版选修33

• C．气体压强变小，温度降低
• D．气体压强变小，温度不变
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图1
• 解析 绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传 递，Q＝0.稀薄气体向真空扩散没有做功，W ＝0.根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变， 则温度不变．稀薄气体扩散体积增大，压强 (yāqiáng)必然减小．B、D正确．
气体压强为 p1，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为 p2， 气柱长度为 l2，稳定后低压舱内的压强为 p. 左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
①
p1＝p0
②
p2＝p＋ph
③
V1＝l1S
④
V2＝l2S
⑤
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由几何关系得 h＝2(l2－l1)⑥ 联立①②③④⑤⑥式，代入数据得 p＝50 cmHg⑦ (2)左管中气体体积变大，对外界做正功，外界对气体做负功；管 内气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q，得 Q 为正值，表示气体要吸热． 答案 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热
• 解析 (1)轻推转轮后，叶片(yèpiàn)开始转动，由能量守恒定律可 知 ， 叶 片 (yèpiàn) 在 热 水 中 吸 收 的 热 量 在 空 气 中 释 放 和 使 叶 片 (yèpiàn)在热水中的膨胀做功，所以叶片(yèpiàn)在热水中吸收的热 量一定大于在空气中释放的热量，D正确．
在分析抽象负载问题时要善于从能的转化与守恒出发分析能量的形 式与转化情况，从而找到解题突破口．
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•
D．气体(qìtǐ)温度每升高1 K所吸收的热量与气体(qìtǐ)经历的过程有关
•
E．当气体(qìtǐ)温度升高时，气体(qìtǐ)的内能一定增大
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解析 一定质量的理想气体，pTV＝常量，p、V 不变，则 T 不变， 分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变， A 项正确；理想气体内能不变，则温度 T 不变，由pTV＝常量知，p 及 V 可以变化，故状态可以变化，B 项错误；等压变化过程，温度 升高、体积增大，故 C 错误；由热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 知， 温度每升高 1 K，内能增量 ΔU 一定，而外界对气体做的功 W 与经 历的过程可能有关(如体积变化时)，因此吸收的热量与气体经历的 过程也有关，D 项正确；温度升高，分子的平均动能增大，分子势
cmHg)
•
(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．
•
(2) 此 过 程 中 左 管 内 的 气 体 对 外 界 ________( 填 “ 做 正
功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”
或“放热”)．
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图3
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解析 (1)设 U 型管横截面积为 S，右端与大气相通时左管中封闭
• 答案 A
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• 方法指导 (1)热力学第一定律是历年高考的热 点，在分析时要注意符号法则，并且(bìngqiě) 在计算时要注意同一单位．
• (2)热力学第二定律具有不同的表述形式，无论 哪一种形式，都是相通的，各种表述之间可以 相互证明．各种表述总的理念就是热现象是有 方向性的．抓住这一点分析问题就会找得到突 破口．
• 答案 ACE
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• 【例2】 [2012·福建理综，28(1)]关于热力学定律和分子动理论， 下列说法正确的是
• ( )．
•
A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大
•
B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体
•
C．若两分子间距离增大，分子势能(shì力和斥力都增大
界)要做功W＝pΔV；只要温度发生变化，其内能要发 生变化． • (4)结合热力学第一定律ΔU＝W＋Q求解问题(wèntí)．
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能量(néngliàng)守恒定律
• 【例7】 (2011·江苏理综卷)
•
(1)如图4所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆
的末端装有形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸
章末整合
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热
力 学
定 律
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热 力
学 定 律
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热
力 学
定 律
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热 力 学
定 律
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热力学定律(dìnglǜ)
•
【例1】 [2012·课标，33(1)]关于热力学定律，下列说法正确的是
•
( )．
•
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
• 答案 BD
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• 【例4】 (2011·重庆理综)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装
• 置，它主要由汽缸和活塞组成，开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀， 将箱盖顶起，如图3所示．在此过程(guòchéng)中，若缸内气体与外界无热 交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体
( )．
展面
•
“划水”，推动转轮转动．离
•
开热水后，叶片形状迅速恢
•
复，转轮因此能较长时间转动．
•
下列说法(shuōfǎ)正确的是
( )．
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图4
• A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 • B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 • C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 • D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 • (2)如图5所示，内壁光滑的气缸水平放置．一定质量的理想气体
• (2)由于对气缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；根据 热 力 学 第 一 定 律 W ＋ Q ＝ ΔU ， 其 中 气 体 对 外 做 功 W ＝ － p0(V2 － V1)．气体内能变化ΔU＝Q－p0(V2－V1)．
• 答案 (1)D (2)增大 Q－p0(V2－V1) • 方法指导 能的转化与守恒定律是广泛应用于自然界中的普适规律，
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• 解析 由热力学第一定律知内能的变化 (biànhuà)取决于做功和热传递两个方面，故A 错误．由热力学第二定律知在引起其他影响的 情况下热量也可由低温物体传递到高温物体， B错误．当r＞r0时分子力表现为引力，分子距 离增大时分子势能增大，而r＜r0时则相反，故 C错误．分子间引力和斥力都是随分子间距离 的增大而减小，随分子间距离的减小而增大， 故D正确．
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• 方法指导 气体实验定律与热力学定律的综合问题 (wèntí)的处理方法
• (1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体． • (2)解决具体问题(wèntí)时，根据不同的变化过程，找
出与之相关的气体状态参量，利用相关规律解决． • (3)对理想气体，只要体积变化外界对气体(或气体对外
(qìtǐ)被密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热， 气体(qìtǐ)吸收热量Q后，体积由V1增大 • 为V2.则在此过程中，气体(qìtǐ) • 分子平均动能______(选填 • “增大”、“不变”或 • “减小”)，气体(qìtǐ)内能变化了________．
图5
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能不变，内能一定增大(zēnɡ dà)，E项正确． 答案 ADE
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• 【例6】 [2012·山东理综，36(2)]如图3所示，粗细均匀、导热良 好、装有适量(shìliàng)水银的U型管竖直放置，右端与大气相 通，左端封闭气柱长l1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银 面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银 面高出左管水银面h＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75
•
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
•
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
•
D．不可能使热量从低温(dīwēn)物体传向高温物体
•
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
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• 解析 由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改 变 内 能 的 两 种 途 径 ． 它 们 具 有 等 效 (děnɡ xiào)性，故A正确、B错误．由热力学第二 定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之 全部变为功．但会产生其他影响，故C正 确．同样热量只是不能自发的从低温物体传 向高温物体，则D项错．一切与热现象有关 的宏观过程不可逆，则E正确．
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热力学第一(dìyī)定律与气体实验定律的综合
• 【例5】 [2011·课标，33(1)]对于一定量的理想气体(qìtǐ)，下列说法正确的 是
• ( )．
•
A．若气体(qìtǐ)的压强和体积都不变，其内能也一定不变
•
B．若气体(qìtǐ)的内能不变，其状态也一定不变
•
C．若气体(qìtǐ)的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
•
A．对外做正功，分子的平均动能减小
•
B．对外做正功，内能增大
•
C．对外做负功，分子的平均动能增大
•
D．对外做负功，内能减小
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图3
• 解析 密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正 功W<0，缸内气体与外界无热交换说明Q＝0， 忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有 (suǒyǒu)分子动能的总和．根据热力学第一定 律ΔU＝W＋Q，可知内能减小，分子平均动能 减小，温度降低．所以只有A正确．
• 答案 D
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• 【例3】 (2010·全国卷Ⅱ)如图1所示，一绝热 容器被隔板K隔开(ɡé kāi)a、b两部分．已知a 内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔 板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状 态．在此过程中
( )．
• A．气体对外界做功，内能减少
• B．气体不做功，内能不变