高考物理一轮复习：热力学定律

①对外做功5J，则其内能 减小
或“减少”5）
J;
（选填“增加”
②试从微观角度分析其压强变化情况.
②答： 气体体积增大，则单位体积内的分子数减少； 内能减少，则温度降低，其分子运动的平均速率减 小；则气体的压强减小。
14、下列说法正确的是 （ D ） A．物体吸收热量，其温度一定升高 B．热量只能从高温物体向低温物体传递 C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
同时气体的内能增加了1.5×l05J．试问：此压缩
过程中，气体 放出 （填“吸收”或“放出”）
的热量等于5×104
J．
解析： 由热力学第一定律 △U = W＋Q，
代入数据得： 1.5×105 = 2.0×105＋Q， 解得 Q =－5×104；
12. （供选修3-3考生作答）
（2）一定质量的理想气体，在绝热膨胀过程中
的功，可使其温度升高5℃．改用热传递的方式，使
气体温度同样升高5℃，那么气体应吸收 1500 J的
热量．如果对该气体做了2000 J的功，其温度升高了
8℃，表明该过程中，气体还 吸收 （填“吸收”或
“放出”）热40量0
J．
12.A⑴（选修模块3—3）空气压缩机在一次压缩
过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，
B．若气体内能增加，则外界一定对气体做功 C．若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定 增大
D．若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则 气体分子的平均动能一定增大
9．下列说法正确的是 ( C D ) A．机械能全部变成内能是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能 量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个 物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一 种形式。
大于气体对外所做的功
E
12.（3）（本题4分）如图所示，绝热隔板S把绝热的 气缸分隔成体积相等的两部分，S与气缸壁的接触是 光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同
种气体a和b．气体分子之间相互作用可忽略不计.现
通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后,a、b各自达
到新的平衡状态．试分析a、b两部分气体与初状态相
热力学定律
2019年高考物理复习
一、热力学第一定律 在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热 传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物 体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△U ，即△U= W + Q
①内容：物体内能的增量△U等于外界对物体做的功
W和物体吸收的热量Q的总和。
②表达式：W+Q=△U
表述形式二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部 用来做功，而不引起其它变化。机械能可以全部转化 为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其 它变化。 (这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的)
注意：两种表述是等价的，并可从一种表述导出另 一种表述。
表述形式三：第二类永动机是不可能制成的。
三、能量转化和守恒定律 功是能量转化的量度．
△U=W1+W2+Q
将Q＝－20J 等代入，解出△U=82J
12.I．(12分)(选修3-3试题)
如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在 缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有
一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和
活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏 气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．
【解析】本小题考查对热力学第一定律和 效率概念的理解，考查实验探究能力。
9．如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体 （不计分子势能），用电阻丝对气体缓慢加热，绝 热活塞可无摩擦地缓慢上升，下列说法正确的是 （ D） A．气体对外做功，其内能减少 B．气体分子在单位时间内撞击活塞的个数增加 C．气体分子在单位时间内对活塞的冲量增大 D．对气体加热产生的热量一定
比，体积、压强、温度、内能各如何变化?
解： 气 缸和隔板绝热，电热丝 对气体a加热，a温度升高，体积 增大，压强增大，内能增大； U
a对b做功，b的体积减小，温度 升高，压强增大，内能增大．
S ab
36、（8分）【物理－物理3－3】 喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L, 关 闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空 气3 L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气 体）. ⑴当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体 压强，并从微观上解释气体压强变化的原因． ⑵打开喷雾阀门，喷雾过程中 封闭气体可以看成等温膨胀， 此过程气体是吸热还是放热？ 简要说明理由．
解： （1）根据盖·吕萨克定律可知，对于质量一 定的气体，在压强一定的情况下，温度越高，体积 越大，故密度越小。
（2）气球要不断从外界吸热，将吸取的能量用来不 断对外做功。
13．（1）（6分）（选做，适合选修3—3的同学） 汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动 活塞对外做功。已知在某次对外做功的冲程中汽油 燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、汽缸发 热等对外散失的热量为2.5×102J，则该内燃机对外 所做的功为 7.5×102 J,该内燃机的效率为 75% 。 随着科技的进步 ，不断设法减小热量损失，则内燃 机的效率不断提高，效率 仍不可（能填“有可能”、 “仍不可能”）达到100%。
料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度
为22cm，现用竖直向下的外力 F 压缩气体，使封闭
的空气柱长度变为2cm，人对活塞做功100J，大气压
强为p0=1×105Pa，不计活塞的重力．问：
①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩
F
后气体的压强多大?
②若以适当的速度压缩气体，向外散失
的热量为20J，则气体的内能增加多少?
解：⑴ 设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2， 体积为V2，由玻意耳定律
p1V1＝ p1V1
代入数据得：p2＝2.5 atm 微观解释： 温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数 增加，所以压强增加．
⑵此过程气体是吸热．气体对外做功而内能不变， 根据热力学第一定律可知气体吸热
14．【物理3－3】(8分)如图是用导热性能良好的材
热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物 体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化 或转移过程中守恒．
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一 种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的 物体．这就是能量守恒定律．
12．(选修3-3) (2) 若对一定质量的理想气体做1500 J
C．根据热力学第二定律可知，热量也可能从低温 物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
10．被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体温 度增加，压强保持不变，则 ( C )
A．气缸中每个气体分子的速率都增大 B．气缸中单位体积气体分子数增多 C．气缸中的气体吸收的热量大于气体内能的增 加量
③符号规则：
物体内能增加，△U＞0；物体内能减少，△U＜ 0
外界对物体做功W ＞0；物体对外界做功W ＜ 0
物体从外界吸热 Q＞0； 物体向外界放热Q ＜ 0
二、热力学第二定律 表述形式一：热量总是从高温物体传到低温物体，但 是不可能自动从低温物体传递到高温物体，而不引起 其它变化。（这是按照热传导的方向性来表述的。）
(1)关于气缸内气体，下列说法正确的是___C__D___
A．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数 减少
B．所有分子的速率都增加
C．分子平均动能增大
百度文库
电热丝
D．对外做功，内能减少
电源
(2)设活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，电热丝 热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度 h，求：
① 气缸内气体压强的大小；
D．气缸中的气体吸收的热量等于气体内能的增加 量
13.（9分）( 选修3—3）注意观察的同学会发现， 用来制冷的空调室内机通常挂在高处，而用来取暖 的暖气片却安装在较低处，这是由于要利用热空气 密度小而冷空气密度大来形成对流的缘故。请你解 释，为什么热空气密度小而冷空气密度大？将一氢 气球放飞，随着气球高度的不断增大，若高空气压 不断降低，气球的体积也不断增大，而温度基本不 变。请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的?
(活塞的横截面积S=1cm2)
解：① 设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S， l0=22cm，l =2cm，V0= l0S，V=lS． 缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律： p0V0=pV
解出 p=1.1×106 Pa
②大气压力对活塞做功W1 =p0 S ( l0-l ) =2J， 人做功W2=100J， 由热力学第一定律：
解析：
由热力学第一定律可知，做功与热传递可以改变 物体的内能，D正确； 故物体吸收热量时，其内能不一定增大，A错； 由热力学第二定律可知，宏观的热现象有方向性， 但若通过外界做功，热量也可以从低温物体传到高 温物体，B、C错．
10．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是 （ AD ）
A．体积不变，压强减小的过程,气体一定放出热量, 内能减少
② t 时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量．
解： ① 由活塞受力平衡，
mg p p0 S
②气体对外做功 W=pSh=p0Sh+mgh
内能的变化量 △E=Q-W=Pt-mgh- p0Sh