高中物理 第10章 章末整合课件 新人教版选修33

章章 末末 整整 合合热热力力学学定定律律热热力力学学定定律律热热力力学学定定律律热热力力学学定定律律热力学定律热力学定律 【例【例1】 2012课标，课标，33(1)关于热力学定律，下列说法正确的是关于热力学定律，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为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加对某物体做功，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物体传向高温物体不可能使热量从低温物体传向高温物体E功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 解析解析由由UWQ可知做功和热传递是改变内能的两种可知做功和热传递是改变内能的两种途径它们具有等效性，故途径它们具有等效性，故A正确、正确、B错误由热力学第二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，故功但会产生其他影响，故C正确同样热量只是不能自正确同样热量只是不能自发的从低温物体传向高温物体，则发的从低温物体传向高温物体，则D项错一切与热现象项错一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则有关的宏观过程不可逆，则E正确正确 答案答案ACE【例【例2】 2012福建理综，福建理综，28(1)关关于热力学定律和分子动理于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是论，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，分子势能一定增大若两分子间距离增大，分子势能一定增大D若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大 解析解析由热力学第一定律知内能的变化取决于做功和热传递两由热力学第一定律知内能的变化取决于做功和热传递两个方面，故个方面，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，况下热量也可由低温物体传递到高温物体，B错误当错误当rr0时时分子力表现为引力，分子距离增大时分子势能增大，而分子力表现为引力，分子距离增大时分子势能增大，而rr0时时则相反，故则相反，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，故大而减小，随分子间距离的减小而增大，故D正确正确 答案答案D【例【例3】 (2010全国卷全国卷)如图如图1所所示，一绝热容器被隔板示，一绝热容器被隔板K隔开隔开a、b两部分已知两部分已知a内有一定量的稀薄气体，内有一定量的稀薄气体，b内为真空，内为真空，抽开隔板抽开隔板K后，后，a内气体进入内气体进入b，最终达到平衡状态在此过，最终达到平衡状态在此过程中程中 ()A气体对外界做功，内能减少气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变气体压强变小，温度不变图图1 解析解析绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q0.稀薄稀薄气体向真空扩散没有做功，气体向真空扩散没有做功，W0.根据热力学第一定律稀薄气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，压强必体的内能不变，则温度不变稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小然减小B、D正确正确 答案答案BD【例【例4】 (2011重庆理综重庆理综)某某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装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，如图胀，将箱盖顶起，如图3所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体忽略气体分子间相互作用，则缸内气体 ()A对外做正功，分子的平均动能减小对外做正功，分子的平均动能减小B对外做正功，内能增大对外做正功，内能增大C对外做负功，分子的平均动能增大对外做负功，分子的平均动能增大D对外做负功，内能减小对外做负功，内能减小图图3 解析解析密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功W0，缸内气，缸内气体与外界无热交换说明体与外界无热交换说明Q0，忽略气体分子间相互作用，说明，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和根据热力学第一定律内能是所有分子动能的总和根据热力学第一定律UWQ，可知内能减小，分子平均动能减小，温度降低所以只有可知内能减小，分子平均动能减小，温度降低所以只有A正正确确 答案答案A 方法指导方法指导(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，并且在计算时要注意同一单位注意符号法则，并且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口热力学第一定律与气体实验定律的综合热力学第一定律与气体实验定律的综合 【例【例5】 2011课标，课标，33(1)对对于一定量的理想气体，下列说法正确的是于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D气体温度每升高气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关所吸收的热量与气体经历的过程有关E当气体温度升高时，气体的内能一定增大当气体温度升高时，气体的内能一定增大能不变，内能一定增大，能不变，内能一定增大，E项正确项正确答案答案ADE 【例【例6】 2012山东理综，山东理综，36(2)如如图图3所示，粗细均匀、导热所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长左端封闭气柱长l120 cm(可视为理想气体可视为理想气体)，两管中水银面，两管中水银面等高现将右端与一低压舱等高现将右端与一低压舱(未画出未画出)接通，稳定后右管水银接通，稳定后右管水银面高出左管水银面面高出左管水银面h10 cm.(环境温度不变，大气压强环境温度不变，大气压强p075 cmHg)(1)求稳定后低压舱内的压强求稳定后低压舱内的压强(用用“cmHg”作单位作单位)(2)此过程中左管内的气体对外界此过程中左管内的气体对外界_(填填“做正做正功功”“”“做负功做负功”或或“不做功不做功”)，气体将，气体将_(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)图图3 方法指导方法指导气气体实验定律与热力学定律的综合问题的体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法处理方法 (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)解决具体问题时，根据不同的变化过程，找出与之解决具体问题时，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对理想气体，只要体积变化外界对气体(或气体对或气体对外界外界)要做功要做功WpV；只要温度发生变化，其内能要；只要温度发生变化，其内能要发生变化发生变化 (4)结合热力学第一定律结合热力学第一定律UWQ求解问题求解问题【例【例7】 (2011江苏理综卷江苏理综卷)(1)如如图图4所所示，一演示用的示，一演示用的“永动机永动机”转轮由转轮由5根轻杆和转轴构成，轻根轻杆和转轴构成，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展面因伸展面“划水划水”，推动转轮转动离，推动转轮转动离开热水后，叶片形状迅速恢开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动复，转轮因此能较长时间转动下列说法正确的是下列说法正确的是 ()能量守恒定律能量守恒定律 图图4 A转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量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)如图如图5所所示，内壁光滑的气缸水平放置一定质量的理想气示，内壁光滑的气缸水平放置一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为体被密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气现对气缸缓慢加热，气体吸收热量体吸收热量Q后，体积由后，体积由V1增大增大 为为V2.则在此过程中，气体则在此过程中，气体 分子平均动能分子平均动能_(选填选填 “增大增大”、“不变不变”或或 “减小减小”)，气体内能变化了，气体内能变化了_图图5 解析解析(1)轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸收的热量在空气中释放和使叶片在热水中的膨叶片在热水中吸收的热量在空气中释放和使叶片在热水中的膨胀做功，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放胀做功，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，的热量，D正确正确 (2)由于对气缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；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根据热力学第一定律WQU，其中气体对外做功，其中气体对外做功Wp0(V2V1)气体内能变化气体内能变化UQp0(V2V1) 答案答案(1)D(2)增大增大Qp0(V2V1) 方法指导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能的转化与守恒定律是广泛应用于自然界中的普适规律，在分析抽象负载问题时要善于从能的转化与守恒出发分规律，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析能量的形式与转化情况，从而找到解题突破口