2022年高考物理总复习教案热力学定律与能量守恒 .docx

精品_精品资料_热力学定律与能量守恒考纲解读 1.知道转变内能的两种方式,懂得热力学第肯定律.1. 热力学第肯定律的懂得肯定质量的抱负气体在某一过程中,外界对气体做功7.0× 104 J,气体内能削减 1.3× 105 J,就此过程 A 气体从外界吸取热量2.0× 105 JB. 气体向外界放出热量2.0× 105 JC. 气体从外界吸取热量6.0× 104 JD. 气体向外界放出热量6.0× 104 J答案B解读依据热力学第肯定律,W Q U ,所以 Q U W 1.3× 105 J 7.0× 104 J 2.0× 105 J,即气体向外界放出热量2.0× 105 J.2. 能量守恒定律的应用 木箱静止于水平的面上,现在用一个80 N 的水平推力推动木箱前进 10 m,木箱受到的摩擦力为60 N,就转化为木箱与的面系统的内能U 和转化为木箱的动能 Ek 分别是 A U 200 J, Ek 600 J B U 600 J, Ek 200 JC U 600 J, Ek 800 JD U 800 J, Ek 200 J来源 :学& 科& 网答案B解读由于木箱在推动中受到滑动摩擦力,其与相对位移的乘积为系统的内能的大小,即 U 60× 10 J600 J,由能量守恒定律可得Ek W 总 U 80× 10 J600 J200 J故正确答案为 B.考点梳理1. 物体内能的转变(1) 做功是其他形式的能与内能的相互转化过程,内能的转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. 热力学第肯定律可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_和2表达式： U Q W.3. 能量守恒定律(1) 内容：能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝,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,这就是能量守恒定律(2) 任何违反能量守恒定律的过程都是不行能的,不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不行能制成的3. 热力学定律与抱负气体状态方程的综合应用所示,肯定质量的抱负气体密封在绝热2022 福·建 ·282 如图 1即与外界不发生热交换容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞今对活塞施以一竖直向下(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的压力 F,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小如忽视图1活塞与容器壁间的摩擦力,就被密封的气体 填选项前的字母 A 温度上升,压强增大,内能削减B. 温度降低,压强增大,内能削减C. 温度上升,压强增大,内能增加D温度降低,压强减小,内能增加答案 C解读向下压活塞,力F 对气体做功,气体的内能增加,温度上升,对活塞受力分析可得出气体的压强增大,应选项C 正确4 1 以下说法中正确选项A 水可以浸润玻璃,水银不能浸润玻璃B热管是利用升华和汽化传递热量的装置 C布朗运动是指在显微镜下直接观看到的液体分子的无规章运动D一般来说物体的温度和体积变化时它的内能都要随之转变(2) 如图 2 所示,肯定质量的某种抱负气体由状态A 变为状态 B, A、B 两状态的相关参量数据已标于压强 体积图象上该气体由AB 过程中对外做功400 J,就此过程中气体内能增加了J,从外界吸取了J 热量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2(3) 某的强风速 v10 m/s ,空气的密度 1.3 kg/m 3 .如通过截面积 S 400 m 2 的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,就通过这个截面的风的发电功率是多大？答案1AD2040035.2× 104 W可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解读3 P12vtSv2× 20%134t 10Sv 5.2× 10W可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_方法提炼1在气体状态变化过程中,三个状态参量p、V、T遵循抱负气体状态方程p1V1 p2V2 或pVT1T2 TC,气体的内能只需分析气体的温度,温度上升或降低 ,内能增大 或减小 2由气体体积变化情形分析做功情形,气体体积增大,气体对外做功.气体体积减小,外界对气体做功然后由热力学第肯定律U QW 确定热量 Q 的正、负,判定出是吸热仍是放热 .考点对热力学第肯定律的懂得及应用 来源 :学科网 1. 热力学第肯定律不仅反映了做功和热传递这两种方式转变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 来源 :Z_xx_k.Com2. 对公式 U QW 符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸取热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能削减3. 几种特别情形(1) 如过程是绝热的,就Q 0, WU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量 2如过程中不做功,即W 0,就 Q U ,物体吸取的热量等于物体内能的增加量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3如过程的始末状态物体的内能不变,即U 0,就 W Q 0 或 W Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量例 1肯定质量的气体,在从状态1 变化到状态 2 的过程中,吸取热量280 J,并对外做功120 J,试问：(1) 这些气体的内能发生了怎样的变化？(2) 假如这些气体又返回原先的状态,并放出了240 J 热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,仍是外界对气体做功？做功多少？解读1 由热力学第肯定律可得U W Q 120 J 280 J 160 J,气体的内能增加了 160 J.2由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2 回到状态 1 的过程中内能的变化应等于从状态 1 到状态 2 的过程中内能的变化,就从状态2 到状态 1 的内能应削减 160 J, 即 U 160 J,又 Q 240 J,依据热力学第肯定律得：U W Q ,所以 W U Q 160 J 240 J80 J,即外界对气体做功 80 J.答案 1 增加了 160 J 2外界对气体做功 80 JU WQ,使用时留意符号法就 简记为：外 界对系统取正, 系统对外界取负 对抱负气体, U 仅由温度打算, W 仅由体积打算, 绝热忱形下, Q0.突破训练 1肯定质量的抱负气体 分子力不计 ,体积由 V 膨胀到 V .假如通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为Q1,内能变化为U 1.假如通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为U2 ,就A W1>W2, Q1<Q2, U 1>U2B W1>W2, Q1>Q2, U 1>U2C W1<W2, Q1 Q2, U 1>U2 D W1 W2, Q1>Q2, U 1>U2 答案 B解读由热力学第肯定律：U1 W1 Q1, U 2 W2 Q2,如通过压强不变的过程实现可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_体积膨胀,就由pV 为恒量,可知温度必定上升,对抱负气体,内能必定增大,U1 >0, TW1<0 , Q1>0,且 |Q1|>|W1 |.如通过温度不变的过程实现体积膨胀,温度不变,内能不变, U2 0, W2<0, Q2>0,且 |Q2| |W2|,就 U 1>U2.由于气体对外做功的过程中,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_体积膨胀,通过温度不变的方式,由pVT 为恒量,可知压强必定减小,就平均压强比通过可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压强不变的过程时的压强要小,故W1>W2 ,Q1>Q2,B 选项正确47. 热力学定律与抱负气体试验定律综合的解题模型例 3 在如图 3 所示的坐标系中,肯定质量的某种抱负气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态 A 到状态B,外界对该气体做功为 6 J.其次种变化是从状态 A 到状态C,该气体从外界吸取的热量为 9 J图线 AC 的反向延长线通过坐标原点 O, B、 C 两状态的温度相同,抱负气体的分子势能为零求：图3(1) 从状态 A 到状态 C 的过程,该气体对外界做的功W1 和其内能的增量 U 1.(2) 从状态 A 到状态 B 的过程,该气体内能的增量U2 及其从外界吸取的热量Q2.解读1 由题意知从状态 A 到状态 C 的过程,气体发生等容变化该气体对外界做的功W1 0依据热力学第肯定律有 U1 W1 Q1内能的增量 U1 Q1 9 J.2从状态 A 到状态 B 的过程,体积减小,温度上升该气体内能的增量U2 U 1 9 J依据热力学第肯定律有U2 W2 Q2从外界吸取的热量Q2 U2 W2 3 J.答案 10 9 J 29 J 3 J- 5 - / 14可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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,就要放在最终,依据热力学第肯定律来确定必需指到的面,吸入后会进入血液对人体形成危害矿物燃料燃烧的排放量是形成要缘由以下关于PM2.5 的说法中不正确选项 填写选项前的字母PM2.5的主A 温度越高, PM2.5 的运动越猛烈B PM2.5 在空气中的运动属于分子热运动C四周大量分子对PM2.5 碰撞的不平稳使其在空中做无规章运动D提倡低碳生活削减化石燃料的使用能有效减小PM2.5 在空气中的浓度出的是,一般来说系统对外界做功,系统体积膨胀.外界对系统做功,系统体积就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,在判定内能变化时,仍必需结合物态变化以及能的转化与守恒来进行突破训练 21我国将开展空气中PM2.5 浓度的监测工作 PM2.5 是指空气中直径小于2.5微 M 的、只能用显微镜观看的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规章运动,很难自然沉降图 42肯定质量的抱负气体由状态A 经状态 B 变化到状态 C 的 pV 图象如图 4 所示在由状态 A 变化到状态 C 的过程中,抱负气体吸取的热量它对外界做的功 填“大于”、“小于”或“等于”已知阿伏加德罗常数为6.0× 1023 mol 1,在标准状况想气体的摩尔体积都为22.4 L,已知抱负气体在状态子数 运算结果保留两位有效数字压强 p 1 atm、温度 t 0 下理00C 时的温度为27,求该气体的分答案1B2等于7.3× 1022 个解读2 设该抱负气体在标准状况下体积为V,对状态 C 标准状况,由气体试验定律VVC得T0 TC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就 V 3 × 273 L 2.73 L300V该气体的分子数 N V NA 7.3× 1022 个.0高考题组1. 2022 ·广东理综 ·14景颇族的祖先创造的点火器如图5 所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,艾绒即可点燃对筒内封闭的气体,在此压缩过程中图 5 A 气体温度上升,压强不变B气体温度上升,压强变大 C气体对外界做正功,气体内能增加D. 外界对气体做正功,气体内能削减答案B解读筒内封闭气体被压缩过程中,外界对气体做正功由热力学第肯定律U W Q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_知,气体内能增加,温度上升由抱负气体状态方程pVT C 知,气体压强增大选项可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A 、C、D 错误,选项 B 正确2. 2022 广·东理综 ·14图 6 为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N 两筒间密闭了肯定质量的气体, M 可沿 N 的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M 向下滑动的过程中 图 6 A 外界对气体做功,气体内能增大B外界对气体做功,气体内能减小 C气体对外界做功,气体内能增大D气体对外界做功,气体内能减小可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答案A解读 M 向下滑动的过程中,气体被压缩,外界对气体做功,又由于与外界没有热交换,所以气体内能增大模拟题组3密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气A 内能增大,放出热量B内能减小,吸取热量 C内能增大,对外界做功D内能减小,外界对其做功答案D不计分子势能 4某同学给四只一样的气球充入了质量相同的空气视为抱负气体 ,分两排并列放在光滑的水平面上,再在上面放一轻质硬板,而后他渐渐的站到硬板上,在此过程中气球未爆,且认为气球中气体温度不变,外界对气球中的气体做了6 J 的功,就此过程中气球 填“吸取”或“放出”的热量为J.如换上另外一个人表演时,某个气球突然爆炸,就该气体内的气体的内能 填“增大”或“减小” ,气体的温度 填“上升”或“降低”答案放出6减小降低限时： 30 分钟 .题组 1热力学第肯定律的懂得1图 1 为焦耳试验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温上升关于这个试验,以下说法正确选项图 1 A 这个装置可测定热功当量B做功增加了水的热量C做功增加了水的内能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_D功和热量是完全等价的,无区分答案AC解读做功和热传递都可以使物体的内能发生转变,焦耳试验中是通过做功来增加水的 内能,所以选项C 正确.就物体内能的转变来说,做功和热传递是等效的,这是讨论热功当量的前提,通过焦耳试验可测定热功当量,所以选项A 正确.一个物体的内能是无法测量的,而在某个过程中物体内能的变化却是可以测定的,热量就是用来测定内能变化的一个物理量,所以选项B 和 D 都错误2. 2022 ·重庆理综 ·15 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2 所示在此过程中, 如缸内气体与外界无热交换,忽视气体分子间相互作用,就缸内气体图 2 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,内能减小答案A解读气体膨胀,气体对外界做正功,又因气体与外界无热交换,由热力学第肯定律可知气体内能减小,因忽视气体分子间相互作用,即不考虑分子势能,所以分子的平均动能减小,选项A 正确3. 2022 ·全国 理综 ·16如图 3,一绝热容器被隔板K 隔开成a、b 两部分已知 a 内有肯定量的淡薄气体,b 内为真空抽开隔板K 后, a 内气体进入 b,最终达到平稳状态在此过程中A 气体对外界做功,内能削减图3B气体不做功,内能不变C气体压强变小,温度降低可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_D气体压强变小,温度不变答案BD解读因 b 内为真空,所以抽开隔板后,a 内气体可以 “ 自发 ” 进入 b,气体不做功又因容器绝热,不与外界发生热量传递,依据热力学第肯定律可以判定其内能不变,温度不变由抱负气体状态方程可知：气体体积增大,温度不变,压强必定变小,综上可判定B、D 项正确4. 某校开展探究性课外活动,一同学用如图4 所示的装置讨论气体压强、体积、温度三量之间的变化关系该同学选用导热良好的汽 缸将其开口向下,内有抱负气体,并将汽缸固定不动,缸内活塞可自由滑动且不漏气把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止,现给沙桶底部钻一个小洞,让细沙渐渐漏出,外部环境温度恒定,就 图 4A 外界对气体做功,内能增大 B外界对气体做功,温度计示数不变C气体体积减小,温度计示数减小D外界对气体做功,温度计示数增加答案B解读细沙漏出,汽缸内气体压强增大,体积减小,外界对气体做功.汽缸导热良好,细沙渐渐漏出,外部环境温度稳固,气体温度不变,即内能不变,选项B 正确.题组 2热力学定律与气体试验定律的组合应用5. 图 5 是密闭的汽缸,外力推动活塞P 压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热 200 J,缸内气体的 图 5A 温度上升,内能增加600 JB. 温度上升,内能削减200 JC. 温度降低,内能增加600 JD. 温度降低,内能削减200 J答案A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解读对肯定质量的气体,由热力学第肯定律U W Q 可知, U 800 J 200 J600 J, U 为正表示内能增加了600 J,对气体来说,分子间距较大,分子势能为零,内能等于全部分子动能的和,内能增加,气体分子的平均动能增加,温度上升,选项A正确6. 如图 6 所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空,现将隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平稳,在此过程中图 6 A 气体对外界做功,温度降低,内能削减B气体对外界做功,温度不变,内能不变 C气体不做功,温度不变,内能不变D气体不做功,温度不变,内能削减答案C解读气体向真空膨胀,不对外做功,容器绝热,气体内能不变7. 固定的水平汽缸内由活塞B 封闭着肯定量的抱负气体,气体分子之间的相互作用力可以忽略假设汽缸壁的导热性能很好,环境的温度保持不变如用外力F 将活塞 B 缓慢的向右拉动,如图7 所示,就在拉动活塞的过程中,关于汽缸内气体的以下结论,其中正确的是图 7 A 气体对外做功,气体内能不变B气体对外做功,气体内能减小 C外界对气体做功,气体内能不变D气体从外界吸热,气体内能减小答案A解读因汽缸导热性能良好,故气体温度等于环境温度,因环境温度不变,故气体温度不变,内能不变.又由于气体体积增大,故气体对外做功,所以选项A 正确8. 2022 山·东理综 ·36 气体温度计结构如图8 所示玻璃测温泡A 内充有抱负气体,通过细可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_玻璃管 B 和水银压强计相连开头时 A 处于冰水混合物中,左管 C 中水银面在 O 点处, 右管 D 中水银面高出 O 点 h1 14 cm,后将 A 放入待测恒温槽中,上下移动 D,使 C 中水银面仍在 O 点处,测得 D 中水银面高出 O 点 h2 44 cm.已知外界大气压为 1 个标准大气压, 1 标准大气压相当于 76 cmHg(1) 求恒温槽的温度(2) 此过程 A 内气体内能 填“增大”或“减小”,气体不对外做功,气体将 填“吸热”或“放热”图 8答案1364 K 或 91 2增大吸热解读1 设恒温槽的温度为T2,由题意知 T1 273 K A 内气体发生等容变化,依据查理定律得p1 p2T1T2p1 p0 ph1 p2 p0 ph2联立 式,代入数据得 T2 364 K 或 91 2内能增大,气体将吸热9. 1 以下说法正确选项A 晶体和非晶体在肯定条件下可以相互转化B布朗运动是由于液体分子撞击的不平稳引起的C 0的冰融解成0的水的过程中,分子平均动能增大D 用油膜法测定油酸分子直径时,用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积就得到油酸分子的直径(2) 某冰箱冷藏室容积为V,已知此状态下空气的摩尔体积为Vmol ,阿伏加德罗常数为NA ,就该冷藏室内有个空气分子,空气分子间的平均距离为 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 9(3) 如图 9 所示的导热汽缸固定于水平面上,缸内用活塞密封肯定质量的抱负气体,外界大气压强保持不变现使汽缸内气体温度由27缓慢上升到87,此过程中气体对活塞做功 240 J,内能增加了 60 J活塞与汽缸间无摩擦、不漏气,且不计气体的重力,活塞可以缓慢自由滑动就：缸内气体从外界吸取了多少热量？升温后缸内气体体积是升温前气体体积的多少倍？ 答案1AB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_VNA2 Vmol3VmolNA6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3 300 J 5解读3 由热力学第肯定律有U W Q Q U W 60 J 240 J300 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_V2T2273 87K6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由盖 吕萨克定律得V1 T1273 27K 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 1010. 1如图 10 所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于 x 轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示F>0 表示斥力, F<0 表示引力, a、b、c、 d 为 x 轴上四个特定的位置现把乙分子从a 处由静止释放,就 填以下选项前的字母 A 乙分子由 a 到 b 做加速运动,由 b 到 d 做减速运动B乙分子由 a 到 c 做加速运动,由 c 到 d 做减速运动C乙分子由 a 到 b 的过程中,两分子的分子势能始终增加D乙分子由 b 到 d 的过程中,两分子的分子势能始终减小图 11(2) 肯定质量的抱负气体,由状态A 通过如图 11 所示的箭头方向经三个过程变化到状态可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_B.气体在状态 B 时的分子平均动能 选填“大于”、“等于”或“小于” 在状态 A 时的分子平均动能.气体在由状态A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_到状态 B 的过程中,气体热” 选填“吸热”、“放热”或“既不吸热也不放可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 利用油膜法可粗略测定分子的大小和阿伏加德罗常数,如已知n 滴油的总体积为V, 一滴油所形成的单分子油膜的面积为S.这种油的摩尔质量为,密度为 .求：一个油分子的直径d.阿伏加德罗常数NA .答案1B2等于放热3 V 6nS 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_nS解读3 一滴油的体积为 V0 Vn V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_V0V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分子的直径 dS nS可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_一摩尔油的体积为Vmol 4d 3一个油分子的体积V 32可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_阿伏加德罗常数 N Vmol 66nS 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_AVd3 V可编辑资料 - - - 欢迎下载