专题15-3 热学定律与能量守恒定律（精讲深剖）-2018领军高考物理真题透析（选修3-3）

专题15-3 热学定律与能量守恒定律（精讲深剖）-2018领军高考物理真题透析（选修3-3）

‎1.（2017新课标Ⅱ 33（1））（1）（5分）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 ‎【答案】ABD ‎【名师点睛】此题考查学生对热力学第一定律的理解和运用能力；要知道气体在向真空膨胀时不对外做功；绝热状态时Q=0；理想气体的内能只与温度有关.‎ ‎2.（2017新课标Ⅲ 33（1））如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是_______（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量 ‎【答案】ABD ‎【名师点睛】本题考查了判断气体吸热与放热情况、气体内能如何变化，分析清楚图示图象、由理想气体状态方程与热力学第一定律即可正确解题。解题关键是弄清图线的物理意义，并能从图象中获取信息；热力学第一定律也是常考的知识点，要掌握表达式ΔU=Q+W，并能理解公式中各个物理量的含义及符号法则。3.（1）（2017江苏卷，12A（1））一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图12A–1图所示。下列说法正确的有_________。‎ ‎（A）A→B的过程中，气体对外界做功 ‎（B）A→B的过程中，气体放出热量 ‎（C）B→C的过程中，气体压强不变 ‎（D）A→B→C的过程中，气体内能增加 ‎【答案】BC ‎【解析】由图知A→B的过程中，温度不变，体积减小，故外界对气体做功，所以A错误；根据热力学定律知，A→B的过程中，气体放出热量，B正确；B→C的过程为等压变化，气体压强不变，C正确；A→B→C的 过程中，温度降低，气体内能减小，故D错误。‎ ‎【名师点睛】两个过程A到B等温变化。B到C等压变化。‎ ‎（二）考纲解读 主题 ‎ 内 容 ‎ 要求 ‎ 说 明 ‎ 热力学定律与能量守恒 ‎ 热力学第一定律 ‎ I ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 能量守恒定律 ‎ I ‎ 热力学第二定律 ‎ I ‎ 本讲共3个一级考点，一般会以选择题形式出现，或者计算题里面简单的一问，相对难度不高。‎ ‎（三）考点精讲 考向一　热力学第一定律与能量守恒定律 ‎1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种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．此定律是标量式，应用时功、内能、热量的单位应统一为国际单位焦耳．‎ ‎2．三种特殊情况 ‎(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；‎ ‎(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；‎ ‎(3)若过程的初、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．‎ ‎【例1】　(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是(　　)‎ A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 ‎【答案】CD 所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确．‎ 阶梯练习 ‎1．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)‎ A．保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变 B．保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变 C．若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变 D．当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小 ‎【答案】C ‎【解析】一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系，温度变化则其内能一定变化，B项错；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度一定改变，故内能变化，A项错误；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程＝C可知，其压强可以不变，C项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变，D项错．‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 ‎【答案】C 考向二　热力学定律与气体实验定律的综合 解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路 ‎【例2】　(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图1所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是(　　)‎ 图1‎ A．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 ‎【答案】AB 阶梯练习 ‎3．一定质量的理想气体经历了如图2所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示．A状态的压强为1×105 Pa，求：‎ 图2‎ ‎(1)B状态的温度；‎ ‎(2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量．‎ ‎【答案】(1)600 K　(2)放热150 J ‎4．如图3所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H1＝0.60 m，气体的温度T1＝300 K；现给汽缸缓慢加热至T2＝480 K，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU＝300 J．已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞横截面积S＝5.0×10－3 m2.求：‎ 图3‎ ‎(1)活塞距离汽缸底部的高度H2；‎ ‎(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q.‎ ‎【答案】(1)0.96 m　(2)480 J ‎（四）知识还原 第3讲　热力学定律与能量守恒定律 基础知识 一、热力学第一定律 ‎1．改变物体内能的两种方式 ‎(1)做功；(2)热传递．‎ ‎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功的和．‎ ‎(2)表达式：ΔU＝Q＋W.‎ ‎(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：‎ 符号意义物理量 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 二、能量守恒定律 ‎1．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，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．‎ ‎2．能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的，第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．‎ 基础试题 ‎1．判断下列说法是否正确．‎ ‎(1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的．(　×　)‎ ‎(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变．(　×　)‎ ‎(3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热．(　×　)‎ ‎2．木箱静止于水平地面上，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，则转化为木箱与地面系统的内能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 J C．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J ‎【答案】B ‎【解析】U＝Ffx＝60×10 J＝600 J Ek＝F·x－U＝80×10 J－600 J＝200 J ‎ ‎3．从100 m高处落下的水滴，如果开始时水的势能的21%用来使水滴的温度升高，那么，水滴在下落后到达地面前温度升高多少℃？已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，重力加速度g取10 m/s2.‎ ‎【答案】0.05 ℃‎ ‎ ‎