(讲练测)2017年高考物理一轮复习专题49热力学定律(含解析)

1、专题49热力学定律(讲)1 1 本章的基本概念和规律在高考要求中都属于I级，从过去几年的高考题看，出现频率较高 的知识点如下：分子动理论的基本观点，物体的内能及其改变，热力学第一、二定律，气体 状态参量等知识与现实联系密切。2 2 高考热学命题的重点内容有：(1 1)分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算;题型多为选择题和填空题，绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)；(2 2)理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实 验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解。专题49热力学定律i i 知道改变内能的两种方式，理解热

2、力学第一定律.2 2知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律.3 3 掌握能量守恒定律及其应用.參邈如勰鞫题1.1.物体内能的改变(1) 做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度.(2) 热传递是物体间内能的转移过程，内能的转移量用热量来量度.2 2热力学第一定律(1) 内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.(2) 表达式：U=Q+ W3 3.能量守恒定律(1) 内容：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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这

3、就是能量守 恒定律.(2) 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是 不可能制成的.4 4 热力学第二定律(1 1)两种表述1第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述)2第二种表述：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(开尔文 表述).(2 2)第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影 响的热机这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律.考点一对热力学第一定律的理解及应用1 1热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出 了内能的变化量和做

4、功与热传递之间的定量关系.2.2.对公式 U=Q+ W符号的规定符号WQAU+外界对物体做功物体吸收热量内能增加一物体对外界做功物体放出热量内能减少3 3几种特殊情况(1) 若过程是绝热的，则 Q=Q= 0 0,W= AU,U,外界对物体做的功等于物体内能的增加量.(2) 若过程中不做功，即W0，则Q= AU,U,物体吸收的热量等于物体内能的增加量.(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即AU= 0,则WF Q= 0或W=Q.外界对物体做 的功等于物体放出的热量.重点归纳应用热力学第一定律应注意(1)热力学第一定律反映功、热量与内能改变量之间的定量关系：AU= WFQ,使用时注意符号法则(简记

5、为：外界对系统取正，系统对外取负).对理想气体，AU仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q=Q= 0 0.(2)对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化.吸、放热不能直接确定时， 则要放在最后，根据热力学第一定律来确定必须指出的是，一般来说系统对外界做功，系 统体积膨胀；外界对系统做功，系统体积则被压缩.但在某些特定条件下，例如气体自由膨胀(外界为真空)时，气体就没有克服外力做功.另外，在判断内能变化时，还必须结合物 态变化以及能的转化与守恒来进行.典型案例 下列说法正确的是 _。(填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得 4 4 分，选对 3 3

6、个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分)A.A.分子 a 从较远处以一定的初速度趋近固定不动的分子b b，当 a 到达 r=r处时，a 的动能最 大B.B. 在用气筒给自行车打气的过程中，越打越费劲，说明分子间的距离越来越小，分子力表现为斥力且越来越大C.C. 悬浮在液体中的微小固体颗粒的运动和悬浮在空气中灰尘的运动都是布朗运动，两者都反映分子的无规则运动D.D. 外界对一定质量的气体做功，同时气体吸收热量，E.E. 定质量的理想气体发生绝热膨胀的过程中，其内能一定减少【答案】ADEADE【解析】 分子口从远处趋近固定不动的分子心， 当分子立到达受分子 0

7、的作用力为零处时， 由于分子力是引 力一直做正功故分子贞的动能一走最犬，故 A 正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲是由于需要 克服打气筒助卜的压力卷 与气体分子间的分子力无关*故 B 错误*布朗运动是悬浮在濟体中固体颗粒的 运动，是由于濟体分子规 N 的碰撞造成的，贝怖朗运动反映了液体中分子的无规贝腿动，故 c 错误.外界 对一定质量的气体做功，同时气体吸收熟量根据熱力学第一定律可以知道气体的内能一走增尬故选 项 D 正确；一定质量理想气体发生绝热膨胀时对外做功根擔熱力学第一主律公式W詡+6耳內能减 小，故 E 正确【名师点睛】本题是选修模块 3-33-3 的内容，是热力学的基础知识，理解记

8、忆是主要的学习方法，要尽量得高分。针对练习 1 1下列说法正确的是 _。（填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得4 4 分，选对 3 3 个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分）A.A. 运送沙子的卡车停与水平地面，在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体从外界吸热B.B. 民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放人一个小罐内，当纸片燃烧 完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是，当 火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C.C. 晶体的物理

9、性质都是各向异性的D.D. 一定量的理想气体从外界吸收热量，其内能一定增加E.E. 分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，分子间引力和斥力都随分子间距的减小而增大【答案】ABEABE【解析】在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体的压强减小，温度不变，根据气态方程 罕乂分析知气体的体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体从外界吸热，故 A A 正确；当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据气态方程pV=c=c 分析知，气体的压T T强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故正确；单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体

10、的物理性质是各向同性的，故C C 错误；一定量的理想气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，还与吸放热情况有关，故D D 错误；分子间的引力与斥力同时存在，分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距 的变化而变化，分子间引力和斥力都随分子间距的减小而增大，故E E 正确。【名师点睛】根据热力学第一定律分析气体是吸热还是放热根据气态方程巴=c=c 分析气体T T压强的变化多晶体是各向同性的，分子间的引力与斥力同时存在，随着分子间距的减小都 增大；解决本题的关键要掌握气态方程、热力学第一定律和分子动理论，要明确改变物体的 内能有两种方式：做功和热传递。针对练习 2 2下列说法中正确的是

11、_ 。(填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得 4 4 分，选对 3 3 个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分)A.A. 布朗运动反映的是液体分子的无规则运动B.B. 根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体C.C. 物体放出热量，温度一定降低D.D. 气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的E.E.热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度【答案】ADEADE【解析】布朗运动是固体小颗粒的运动，是濟体分子无规则运动的反映，故 A 正确,熱量可以从彳戎品物体 传到高

12、温物体，但要引起其他方面的变化故 B 错误；物体放出熱量时，若咼寸外界对物体做功，则温度 可次升高，故 C 错误；大量气 T 本分子对器壁的持续撞击引起了气体对容器壁的压强;故 D 正确,热量是熱 传递过程中物休间内能的转移量;温度是物体分子平均动能大小的量度故 E 正确。【名师点睛】布朗运动是固体小颗粒的运动，但它反映了液体分子的无规则运动；热量可以 自发地从高温物体传到低温物体；若热量从低温物体传到高温物体，需引起其他方面的变化； 气体压强是由于大量分子对器壁的碰撞产生的；热学内容的考查较为全面，在学习中要注意 全面把握；但要注意理解热力学定律及气体压强等内容。考点二对热力学第二定律的理解

13、1 1 在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义.(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成， 对周围环境不 产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2 2 热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可 以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化

14、为机械能，如气体的等温膨胀过程.3.3.两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或 燃料，却能不断地 对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器违背能量守恒定律，不可能制成不违背能量守恒定律，但 违背热力学第二定律，不 可能制成重点归纳解答热力学第二定律问题时应注意（1 1）热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现.（2 2）热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低 温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如 气体的等温膨

15、胀过程.典型案例下列说法中正确的是 _。（填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得 4 4 分，选对 3 3 个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分）A.A. 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B.B. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C.C. A A 一定量 100C 的水变成 1000C 的水蒸气，其分子之间的势能增加D.D. 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E.E. 空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律【答案】ACD

16、ACD【解析】布朗运动是指港体或气体中悬浮徽粒的运动，反映了浹体或气体分子的无规则运动，故 A 正确； 温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表现；气体温度升高分子的平旳动能增加， 有些分子的速率增加，也有些分子的速率会减小，只是分子的平均速率増加，故 B 错误；一定量 KX）乜的 水变成乜的水蒸汽，温度没有变化，分子的平均动能不基但是在这个过程中要吸热，内能増加，所以 分子之间的势能财定增加故 C 正确.温度是分子平均动能的标志只要能减弱气体分子热运动的剧烈程 度，气体的温度就可以隆低，故 D 正确；将熱量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其它影响， 即消耗了电能所以不

17、违背热力学第二定律，故 E 错误。【名师点睛】正确解答本题要掌握：温度是分子平均动能的标志；布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动；物体的内能；正确理解好应用热力学第二定律；本题考查了有关分子运动和热现象的基本知识，对于这些基本知识一定注意加强记忆和积累.其中对热力学第二定律的几种不同的表述要准确理解。针对练习 1 1下列说法正确的是 _。（填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得4 4 分，选对 3 3 个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分）A.A. 气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果B.B. 足球充足气后很难压

18、缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果C.C. 一定质量的理想气体等压膨胀过程总气体一定从外界吸收热量D.D. 自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E.E. 饱和汽压与分子密度有关，与温度无关【答案】ACDACD【解析】气体对容器壁的压强是气体分子对容誕頻 St 碰撞的绪果，故 A 正确,罡球充足行后很难压缩是 由于足球内外的 L 压强差的原因，与气体的分子之间的作用力无先故 B 错鬲根据理想气体的状态方程， 罕 Y可純一定感量的理想气搭压珊过程中气体的舷升萬内能*9 大，所以一走从外界吸收热曇 故 Q 正确,根將热力学第二走律自然发生的熱传遍菟 1 是冋看分子熱运动无序性増大的方问迸行的故 D 正确；饱和汽压与潟度有关且随肴温宸的升高而憎大.故 E 错谋。【名师点睛】该题考查理想气体的状态方程、温度的微观意义、热力学第一定律以及热力学第二定律等，掌握温度是分子平均动能的标志，会利用热力学第一定律分析内能变化，知道热量传递具有方向性。针对练习 2 2下列说法正确的是 （填正确答案标号。选对 1 1 个得 2 2 分，选对 2 2 个得 4 4 分，选对 3 3 个得 5 5 分；每选错 1 1 个扣 3 3 分，最低得分为 0 0 分