专题54+热力学定律（讲）-2018年高考物理一轮复习讲练测

专题54+热力学定律（讲）-2018年高考物理一轮复习讲练测

第十三章 选修3-3 ‎ ‎1、考查近代物理知识中一些基础知识，意在考查考生的理解能力 ‎2、高考对本专题内容考查的重点和热点有：①原子能级跃迁和原子核的衰变规律；②核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算；③原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等.‎ ‎3、近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。‎ ‎4、由于本专题内容琐碎，考查点多，因此复习时应抓住主干知识，梳理出知识点，进行理解性记忆.‎ 专题54+热力学定律（讲）‎ ‎1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律.‎ ‎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.掌握能量守恒定律及其应用．‎ ‎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． 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：ΔU＝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． 热力学第二定律 ‎(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)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． 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功与热传递之间的定量关系．‎ ‎2． 对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ‎＋‎ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 ‎－‎ 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 ‎3. 几种特殊情况 ‎(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，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W＝0，则Q＝ΔU，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ΔU＝0，则W＋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：ΔU＝W＋Q，使用时注意符号法则(简记为：外界对系统取正，系统对外取负)．对理想气体，ΔU仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q＝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．部分选对得3分，全对得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律 B．在绝热条件下压缩理想气体，气体的内能一定增加 C．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径 D．一定质量的理想气体，压强不变、温度升高时，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少 ‎【答案】BD ‎【解析】第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，但是不违反能量守恒定律，选项A错误；根据热力学第一定律可知：，则在绝热条件下压缩理想气体，Q=0,W>0,则，即气体的内能一定增加，选项B正确；只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子运动占据的空间的直径，选项C错误；一定质量的理想气体，压强不变、温度升高时，气体的平均速率变大，则气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，选项D正确；故选BD．‎ ‎★针对练习1★一定质量的理想气体，当发生如下哪些状态变化时，能放出热量（ ）‎ A．体积不变，压强减小 B．压强不变，体积减小 C．温度不变，体积减少 D．温度不变，压强减小 ‎【答案】ABC ‎【名师点睛】注意此类题目经常把理想气体状态方程与热力学第一定律相结合，并要理解热力学第一定律中各个符号的物理意义。‎ ‎★针对练习2★（多选）一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，其中气体放出热量的变化过程是： （ ）‎ ‎【答案】BD ‎【解析】由图象是双曲线知，状1到状态2是等温变化过程，故状态1与状态2温度相同内能相同，又从状态1至状态2气体的体积增加，故气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸热，故A错误；由图象有，，根据理想气体状态方程知，所以从状态1至状态2，气体体积减小所以外界对气体做功，又说明气体气体的内能减小，根据热力学第一定律知气体对外放热，故B正确；由图象知，状态1至状态2，气体温度升高内能增加，气体体积增大气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故C错误；由图象知气体的体积保持不变，气体对外界不做功，从状态2至状态1气体的温度降低内能减小，根据热力学第一定律，气体对外放热，故D正确 ‎【名师点睛】掌握热力学第一定律，知道理想气体的内能只由温度决定与体积无关．能根据理想气体状态方程由图示两个状态的变化判定第三个参量的变化情况，这是正确解题的关键 考点二　对热力学第二定律的理解 ‎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． 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为机械能，如气体的等温膨胀过程．‎ ‎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）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）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，如气体的等温膨胀过程．‎ ‎★典型案例★下列有关热现象的叙述中,不正确的是： （ ）‎ A．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程 B．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功 C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热方学第—定律 D．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化 ‎【答案】C ‎【名师点睛】本题根据熵增原理、热力学第二定律进行解答．热力学第二定律有不同的表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响．‎ ‎★针对练习1★下列说法正确的是： （ ）‎ A．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 B．分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子间的合力一定减小，分子势能一定增大 C．显微镜下观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动 D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加 ‎【答案】D ‎【解析】根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其它变化是不可能的，故A错误；分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子间的合力不一定减小，分子势能一定增大，故B错误；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故C错误；根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变物体的内能，气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故D正确；故选D．‎ ‎【名师点睛】此题考查了选修3-3中的几个知识点，都是简单的基础知识，只要多看书理解记忆即可得分；容易搞错的是布朗运动，不是液体分子运动，也不是固体分子运动，而是固体颗粒的运动，是分子运动的表现．‎ ‎★针对练习2★如图为电冰箱的工作原理图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么，下列说法正确的是： （ ）‎ A．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩，内能增加，吸收热量 B．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀，内能减小，吸收热量 C．在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩，内能增加，吸收热量 D．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀，内能减小，放出热量 ‎【答案】B ‎【名师点睛】冰箱的原理既是利用氟利昂一类的物质，容易汽化和液化，汽化要吸热而液化要放热，从而将冰箱内部的热量搬运到冰箱的外部，起到制冷的目的。‎ ‎ ‎