2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)11-3熱力學(xué)定律與能量守恒課件

考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合考點(diǎn)第十一章熱學(xué)高三物理一輪復(fù)習(xí)第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒1．(熱力學(xué)第一定律的理解)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少1.3×105

J，則此過(guò)程(

)A．氣體從外界吸收熱量2.0×105JB．氣體向外界放出熱量2.0×105JC．氣體從外界吸收熱量6.0×104JD．氣體向外界放出熱量6.0×104J根據(jù)熱力學(xué)第一定律，W＋Q＝ΔU，所以Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105J，即氣體向外界放出熱量2.0×105J，B正確．解析答案基礎(chǔ)自測(cè)B2．(能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解)如圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用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而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開(kāi)熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是(

)形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，伸展劃水時(shí)一部分熱量轉(zhuǎn)變?yōu)樗娃D(zhuǎn)輪的動(dòng)能，另一部分釋放到空氣中，根據(jù)能量守恒定律可知，A、B、C錯(cuò)誤，D正確．基礎(chǔ)自測(cè)解析答案DA．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)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基礎(chǔ)自測(cè)3．(熱力學(xué)第二定律的理解)地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023J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(lái)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內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程滿足熱力學(xué)第一定律，B錯(cuò)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(lái)做功，而不引起其他變化，C正確、D錯(cuò)誤．基礎(chǔ)自測(cè)解析答案C4．(熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過(guò)程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量．基礎(chǔ)自測(cè)解析(1)氣體狀態(tài)從A到B是________(填“等容”“等壓”或“等溫”)過(guò)程．(2)狀態(tài)從B到C的變化過(guò)程中，氣體的溫度________(填“升高”“不變”或“降低”)．(3)狀態(tài)從C到D的變化過(guò)程中，氣體______(填“吸熱”或“放熱”)．(4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過(guò)程中，氣體對(duì)外界所做的總功為_(kāi)_______．(4)從A→B，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功W1＝p2(V3－V1)；從B→C，氣體體積不變，W2＝0；從C→D，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功或氣體對(duì)外界做負(fù)功，即W3＝－p1(V3－V2)；故從A→B→C→D的變化過(guò)程中，氣體對(duì)外界做總功W＝W1＋W2＋W3＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．(1)等壓(2)降低(3)放熱(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)基礎(chǔ)自測(cè)解析答案一、熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律1．改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)_____；(2)_______．2．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界對(duì)它傳遞的_____和外界對(duì)它_____的和．(2)表達(dá)式：W＋Q＝ΔU.3．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變．教材梳理做功熱傳遞熱量做功(2)第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)．它是不可能制成的．二、熱力學(xué)第二定律1．常見(jiàn)的兩種表述(1)克勞修斯表述(按熱傳遞的方向性來(lái)表述)：熱量不能自發(fā)地從_____物體傳到_____物體．(2)開(kāi)爾文表述(按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述)：不可能從_________吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．2．第二類永動(dòng)機(jī)：違背宏觀熱現(xiàn)象方向性的機(jī)器被稱為第二類永動(dòng)機(jī)．這類永動(dòng)機(jī)不違背_____________,但它違背了_________________，也是不可能制成的．教材梳理高溫低溫單一熱源能量守恒定律熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系．2．對(duì)公式ΔU＝Q＋W符號(hào)的規(guī)定考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用考點(diǎn)闡釋符號(hào)WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加－物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少3.幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量．(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量．(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q.外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1.(2015·佛山高三質(zhì)檢)如圖是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的(

)A．溫度升高，內(nèi)能增加600JB．溫度升高，內(nèi)能減少200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低，內(nèi)能減少200J根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能增量ΔU＝W＋Q＝800J－200J＝600J，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增加溫度必然升高，故A正確．題組設(shè)計(jì)解析答案A考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用2．(2014·高考重慶卷)重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過(guò)程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(

)A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小題組設(shè)計(jì)解析答案B考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義．(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性．考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)闡釋3．兩類永動(dòng)機(jī)的比較考點(diǎn)闡釋第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用1．根據(jù)你學(xué)過(guò)的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是(

)A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)題組設(shè)計(jì)解析答案A考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用C．盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無(wú)限接近－273℃，卻永遠(yuǎn)不能達(dá)到，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái)，D錯(cuò)誤．題組設(shè)計(jì)解析考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用2．(2013·高考大綱全國(guó)卷)(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．電冰箱的工作過(guò)程表明，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(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C．科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)D．對(duì)能源的過(guò)度消耗將使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，A正確；空調(diào)機(jī)工作過(guò)程中，電流做功產(chǎn)生熱，所以向室外放熱多，從室內(nèi)吸熱少，B正確；C項(xiàng)中的說(shuō)法違反熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)；對(duì)能源的過(guò)度消耗會(huì)造成可以利用的能量減少，而總的能量是守恒的，D錯(cuò)．題組設(shè)計(jì)解析答案AB考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用

熱力學(xué)過(guò)程的方向性實(shí)例規(guī)律總結(jié)考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時(shí)，氣體的內(nèi)能變化，當(dāng)體積變化時(shí)，氣體將伴隨著做功，解題時(shí)要掌握氣體變化過(guò)程的特點(diǎn)：(1)等溫過(guò)程：理想氣體內(nèi)能不變，即ΔU＝0.(2)等容過(guò)程：W＝0.(3)絕熱過(guò)程：Q＝0.考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合考點(diǎn)闡釋1.(2013·高考江蘇卷改編)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．(1)該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大(1)根據(jù)A→B過(guò)程為等溫過(guò)程，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．B→C為絕熱過(guò)程，沒(méi)有與外界熱交換，體積增大，氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小，所以B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．C→D為等溫過(guò)題組設(shè)計(jì)解析答案考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合CC．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化程，體積減小，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，選項(xiàng)C正確．D→A為絕熱過(guò)程，體積減小，外界對(duì)氣體做功，氣體溫度升高，所以氣體分子的速率分布曲線的最大值向速率大的方向偏移，發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．題組設(shè)計(jì)解析考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合(2)該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是________(填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過(guò)程中吸收63kJ的熱量，在C→D過(guò)程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為_(kāi)_______kJ.(2)該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是B→C.由熱力學(xué)第一定律，氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為63kJ－38kJ＝25kJ.(1)C

(2)B→C

25題組設(shè)計(jì)解析答案考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合2.(2015·河南三市聯(lián)考)如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸豎直放置，通過(guò)絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體．活塞的質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為S.初始時(shí)，氣體的溫度為T0，活塞與容器底部相距h，現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體吸收熱量Q時(shí)活塞下降了h，已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸的摩擦．求此時(shí)氣體的溫度和加熱過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量．題組設(shè)計(jì)解析考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合(題中各物理量單位均為國(guó)際單位制單位)氣體在等壓變化過(guò)程中，活塞受力如圖．由