俗话说，磨刀不误砍柴工。作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助教师缓解教学的压力，提高教学质量。你知道怎么写具体的教案内容吗？下面是小编精心收集整理，为您带来的《20xx高三物理考点解析：热力学定律与能量守恒》，仅供参考，欢迎大家阅读。

20xx高三物理考点解析：热力学定律与能量守恒

考点45热力学定律与能量守恒

考点名片

考点细研究：热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律等。其中考查到的如：20xx年全国卷第33题(1)、20xx年全国卷第33题(1)、20xx年北京高考第13题、20xx年全国卷第33题(2)、20xx年全国卷第33题(2)、20xx年重庆高考第10题(2)、20xx年江苏高考第12题A(3)、20xx年全国卷第33题、20xx年重庆高考第10题、20xx年山东高考第37题、20xx年山东高考第36题、20xx年北京高考第13题等。

备考正能量：本考点为高考的重点内容。热力学定律和能量守恒定律是物理学的基础内容，是高考的热点内容之一。考查重点是对热力学定律、能量守恒定律的理解和计算以及对功、热和内能的认识等。主要题型为选择题、计算题，其中选择题多为中等难度题。

一、基础与经典

1.如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中()

A．气体分子平均动能增大

B．气体分子平均动能不变

C．气体分子平均动能减小

D．气体内能变化了Q＋p0(V2－V1)

答案A

解析气体等压膨胀，由＝C，体积V增大，故温度T升高；温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大，故选项A正确，B、C错误；根据热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以气体内能变化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)，故选项D错误。

2．下列关于热现象的描述正确的一项是()

A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%

B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的

C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

答案C

解析热机不可能将内能全部转化为机械能，其效率不可能达到100%，A错误。做功是通过能量转化的方式改变内能，而热传递是通过内能转移改变内能，B错误。单个分子的运动无规则，但大量分子的运动符合统计规律，D错误。C的说法是正确的。

3．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是()

A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大

B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体

C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大

D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大

答案D

解析热力学第一定律指出改变物体内能的方式有做功和热传递，A错误。热力学第二定律指出热量不能自发地由低温物体传到高温物体，但借助外界可以实现热量由低温物体传到高温物体，如电冰箱、空调等，B错误。若分子间距小于r0，分子势能随分子间距的增大而减小，若分子间距大于r0，分子势能随分子间距的增大而增大，C错误。分子间的引力和斥力都随分子间距的减小而增大，D正确。

4．关于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是()

A．热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同

B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度

C．热量、功和内能的单位不同

D．功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定

答案B

解析热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，热量和功都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C错误；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误。

5．在水池中，一个气泡从池底浮起，此过程可认为气泡的温度不变，气泡内气体视为理想气体。则()

A．外界对气泡做功，同时气泡吸热

B．外界对气泡做功，同时气泡放热

C．气泡对外界做功，同时气泡吸热

D．气泡对外界做功，同时气泡放热

答案C

解析随着气泡的上升，压强减小，因为温度不变，根据＝C，所以体积增大，气泡对外做功；根据ΔU＝W＋Q温度不变，所以ΔU＝0，W0，所以Q0，即气泡吸热，选项C正确。

6．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()

A．放热

B．压强减小

C．分子的热运动加剧

D．分子间的引力和斥力都减小

答案A

解析温度不变，洗衣缸内水位升高时，封闭气体压强增大，体积减小，外界对气体做功，W0，又因ΔU＝0，由ΔU＝W＋Q知，Q0，即气体放出热量，A正确，B错误。因为温度不变，C错误。因为气体体积减小，所以分子间的引力和斥力都增大，D错误。

7．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()

A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律

B．能量耗散过程中能量不守恒

C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律

D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性

E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

答案ADE

解析第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；能量耗散过程中能量仍是守恒的，B错误；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误；能量耗散具有方向性，D正确；物体在引起其他变化时可以从单一热源吸收热量并全部用于做功，E正确。

8.(多选)如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态变化到状态，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是()

A．气体分子平均动能不变

B．气体内能减少

C．气体吸收热量

D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现

E．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

答案ACE

解析汽缸是导热的，封闭汽缸气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，故A正确；一定质量的理想气体的内能仅仅与温度有关，内能不变，B错误；气体内能不变，对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体吸收热量，C正确；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，E正确，D错误。

9.(多选)如图所示，在活塞可自由移动的竖直放置的汽缸中，将一个热敏电阻(电阻率随温度升高而减小)R置于汽缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表组成闭合回路，电路中的电流很小，电阻R上产生的热量可以不计。汽缸中封闭一定质量的气体(不计分子间的作用力，外界大气压恒定不变)，在某一段时间内电流表的读数逐渐增大，则在这段时间内汽缸中气体()

A．压强增大B．分子平均动能增大

C．向外界放热D．对外界做功

答案BD

解析汽缸中气体的压强p＝p0＋恒定不变，选项A错误；电流表的读数逐渐增大，说明热敏电阻的阻值减小，汽缸中气体的温度增大，所以气体分子平均动能增大，选项B正确；汽缸中气体的温度增大，压强不变，根据＝C(常数)可知，气体的体积增大，即气体对外界做功，选项D正确；温度增大，说明气体的内能增大，又气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，选项C错误。本题答案为BD。

10.(多选)如图，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()

A．右边气体温度升高，左边气体温度不变

B．左右两边气体温度都升高

C．左边气体压强增大

D．右边气体内能的增加量等于电热丝产生的热量

答案BC

解析由于汽缸和活塞都绝热，没有热传递。当电热丝通电后，右边的气体温度升高，压强增大，而左边压强不变，右边气体对隔板的压力大于左边，将隔板向左推，压缩左边的气体做功，根据热力学第一定律，左边气体内能增加，气体的温度升高，根据气体实验定律，左边的气体压强增大，A错误，B、C正确；由于右边气体通过活塞对左边气体做功要消耗内能，右边气体内能的增加值为电热丝产生的热量减去对左边气体所做的功，D错误。

二、真题与模拟

11．20xx·全国卷](多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()

A．气体吸热后温度一定升高

B．对气体做功可以改变其内能

C．理想气体等压膨胀过程一定放热

D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

答案BDE

解析只知道气体吸收热量，不明确做功情况，无法判断内能变化，A错误。做功可以改变物体的内能，B正确。等压膨胀过程，体积增大，温度升高，在对外做功的情况下内能增加，因此一定吸热，C错误。D是热力学第二定律的一种表述，D正确。E是热平衡定律，E正确。

12．20xx·全国卷](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图象如图所示，其中对角线ac的延长线经过原点O。下列判断正确的是()

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

E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功

答案ABE

解析在pT图象中过原点的倾斜直线都是等容线，a、c在同一等容线上，体积相等，A正确。一定质量的理想气体，分子数确定，不计分子势能，因此内能只与温度有关，由图象知TaTc，B正确。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，在c→d中T不变，即ΔU＝0，W＝－Q，即向外界放出的热量等于外界对气体做的功，C错误。d→a中，温度升高，ΔU0，由p不变，T升高，可知V增大，W0，Q＝ΔU＋|W|，可见气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D错误。b→c为等压变化，有＝，外界对气体做功Wbc＝pc(Vb－Vc)＝(Tb－Tc)。d→a为等压变化，有＝，气体对外界做功Wda＝pa(Va－Vd)＝(Ta－Td)，由＝及Tb－Tc＝Ta－Td可知，Wbc＝Wda，E正确。

13．20xx·北京高考]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

解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，若物体放出热量，如果外界对物体做正功，则ΔU不一定为负值，即内能不一定减少，故A项错误；同理可分析出，B项和D项错误，C项正确。

14.20xx·全国卷](多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其pT图象如图所示。下列判断正确的是()

A．过程ab中气体一定吸热

B．过程bc中气体既不吸热也不放热

C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小

E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

答案ADE

解析对封闭气体，由题图可知a→b过程，气体体积V不变，没有做功，而温度T升高，则为吸热过程，A项正确。b→c过程为等温变化，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，B项错误。c→a过程为等压变化，温度T降低，内能减少，体积V减小，外界对气体做功，依据W＋Q＝ΔU，外界对气体所做的功小于气体所放的热，C项错误。温度是分子平均动能的标志，Tapc，显然E项正确。

15．20xx·重庆高考]重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()

A．压强增大，内能减小

B．吸收热量，内能增大

C．压强减小，分子平均动能增大

D．对外做功，分子平均动能减小

答案B

解析储气罐中气体体积不变，气体不做功，当温度升高时，气体压强增大，气体内能增大，分子平均动能增大；由热力学第一定律可知，气体一定吸热，故选项B正确。

16．20xx·河北邯郸模拟](多选)关于一定量的气体，下列说法正确的是()

A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和

B．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

C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加

E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高

答案ABE

解析气体分子间有间隙，气体体积为气体分子所能到达的空间的体积，A正确。气体分子热运动的剧烈程度为气体温度的微观解释，B正确。气体压强是由于气体分子频繁碰撞容器壁引起的，与重力无关，C错误。由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，D错误。由盖—吕萨克定律，等压过程中＝C，由于V增大，则T增大，E正确。

17．20xx·浙江质检]某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()

A．室内空气的压强比室外的小

B．室内空气分子的平均动能比室外的大

C．室内空气的密度比室外的大

D．室内空气对室外空气做了负功

答案B

解析室内和室外是相通的，故气体压强相同，A错误。温度是分子平均动能的标志，室内空气温度高则分子平均动能大，B正确。根据压强的微观解释知，室内、外气体压强一样，室内的分子平均动能大，则单位体积内的分子数少，密度小，C错误。室内气体相当于等压膨胀，对外界做正功，D错误。

18．20xx·河北石家庄一模](多选)以下说法正确的是()

A．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距

B．功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程

C．用油膜法估测分子直径的实验中，把用酒精稀释过的油酸滴在水面上，待测油酸面扩散后又收缩的原因是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复以及酒精挥发后液面收缩

D．液晶具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的

E．温度高的物体分子平均动能和内能一定大

答案ACD

解析影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，差距越大蒸发越快，人们感觉干燥，差距越小蒸发越慢，人们感觉空气潮湿，A正确。功转变为热的实际宏观过程是不可逆的，B错误。由实验过程知，C正确。液晶的特点就是液晶既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，D正确。温度是分子平均动能的标志，内能由平均动能、势能和分子数共同决定，E错误。

19．20xx·广西调研](多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的Vt图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是()

A．气体的内能增大

B．气体的内能不变

C．气体的压强减小

D．气体的压强不变

E．气体对外做功，同时从外界吸收能量

答案ACE

解析由题图可知，理想气体从状态A到状态B的过程中，温度升高，内能增大，故A正确，B错误；在Vt图象中等压线是延长线过－273.15的直线，斜率越大，压强越小，如图所示，气体从状态A到状态B的过程中，压强减小，故C正确，D错误；从状态A到状态B，体积增大，气体对外做功，W0，温度升高，内能增大，ΔU0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q0，即气体从外界吸收热量，故E正确。

20．20xx·石家庄质检](多选)下列说法正确的是()

A．液面上部的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出

B．质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘相比，具有不同的分子势能

C．单晶体的某些物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现为各向同性

D．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大

E．理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，这一过程违反了热力学第二定律

答案BCD

解析蒸汽达到饱和是一种动态平衡，同一时间内进出液体的分子数量相等，不是没有分子飞出，A错误。内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，质量相等的同种物质，则分子数相同；温度相同，即总动能相等；由于物态不同，内能不同，一定是分子势能不同，选项B正确。多晶体由于各个小晶粒的取向杂乱无章，整体不表现出方向性，显示各向同性，选项C正确。液体表面层分子间的距离比液体内部的分子间距略大一些，分子间的势能较大，选项D正确。热力学第二定律表示热机不能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不造成其他影响，而理想气体等温膨胀时，吸收的热量虽然全部用于对外做功了，但造成了其他的影响(与外界有热交换，向外界传递了一部分热量)，所以并不能说这个过程违反了热力学第二定律，选项E错误。

一、基础与经典

21.如图所示pV图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J。

(1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？

(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？

答案(1)内能增加130J(2)放出热量330J

解析(1)ACB过程中W1＝－280J，Q1＝＋410J，

由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝130J，

气体内能的增加量为130J。

(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量UA－UB＝－130J，

由题知W2＝200J，由热力学第一定律得UA－UB＝W2＋Q2，解得Q2＝－330J，即放出热量330J，气体一定放出热量。

22．某地的平均风速为5m/s，空气密度是1.2kg/m3。有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？

答案3.4kW

解析在时间t内作用于风车的气流质量为m＝ρV＝ρπr2vt，这些气流的动能为mv2，

转变成的电能为E＝mv2×10%，

故风车带动的发电机功率为P＝＝πr2ρv3×10%，

代入数据得P＝3.4kW。

二、真题与模拟

23．20xx·江苏高考](1)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽。停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为________。

A．压强变小B．压强不变

C．一直是饱和汽D．变为未饱和汽

(2)如图甲所示，在斯特林循环的pV图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“”或“”)。

(3)如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J。在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功。

答案(1)AC(2)不变(3)8J

解析(1)高压锅在密封的状态下缓慢冷却，在冷却过程中气体发生等容变化，温度降低，压强变小，A正确，B错误。锅内始终处于饱和汽状态，C正确，D错误。

(2)气体在从B→C的过程中，气体的体积不变，因此单位体积中气体分子数目不变。从状态D到状态A，气体的体积不变，压强减小，温度降低，因此A状态对应的是图。

(3)气体循环一次内能不变，ΔU＝0，吸收的热量Q＝(20＋12－4－20)J＝8J。根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得W＝－8J，气体对外做功8J。

24.20xx·全国卷]如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2；小活塞的质量为m2＝1.50kg，横截面积为S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105Pa，温度为T＝303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495K。现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：

(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；

(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。

答案(1)330K(2)1.01×105Pa

解析(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2。由题给条件得：

V1＝S2＋S1

V2＝S2l

在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得：

S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)

故缸内气体的压强不变。由盖—吕萨克定律有：

＝

联立式并代入题给数据得：T2＝330K

(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有＝

联立式并代入题给数据得：p′＝1.01×105Pa。

25．20xx·全国卷]如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75.0cmHg。

(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；

(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。

答案(1)12.0cm(2)13.2cm

解析(1)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l＝10.0cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时，设空气柱的长度为l1，压强为p1。由玻意耳定律得：pl＝p1l1

由力学平衡条件得：p＝p0＋h

打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，直到B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有：p1＝p0－h1

联立式，并代入题给数据得：l1＝12.0cm

(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。由玻意耳定律得：pl＝p2l2

由力学平衡条件有：p2＝p0

联立式，并代入题给数据得：l2＝10.4cm

设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得：Δh＝2(l1－l2)＋h1

联立式，并代入题给数据得：Δh＝13.2cm。

26．20xx·石家庄质检]一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其pV图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：

(1)该气体在状态B和C时的温度分别为多少？

(2)该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？

答案(1)TB＝600KTC＝300K(2)放热，传递的热量为1000J

解析(1)对一定质量的理想气体，由图象可知A→B为等容变化，由查理定律得＝，

代入数据得TB＝600K。

A→C由理想气体状态方程得＝

代入数据得TC＝300K。

(2)从A经B到C气体体积减小，外界对气体做正功，由pV图线与横轴所围成的面积可得

W＝＝1000J。

由于TA＝TC，该气体在状态A和状态C内能相等，ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，

可得Q＝－1000J，即气体向外界放出热量，传递的热量为1000J。

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高考物理基础知识要点复习热力学定律与能量守恒

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20xx届高三物理一轮复习全案：第3章热力学定律与能量守恒（选修3-4）
【考纲知识梳理】
一、温度、内能、热量、功的理解
二、改变内能的两种方式
1、改变物体的内能通常有两种方式：做功和热传递。
（1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别。
（2）做功涉及到的是内能与其它能间的转达化；而热传递则只涉及到内能在不同物体间的转移。
三、对热力学第一定律的理解
1、热力学第一定律（第一类永动机不能制成）
做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。
（1）内容:外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔE，
（2）表达式:ΔE=Q+W这在物理学中叫做热力学第一定律。
表达式中符号法则:W为正值，表达外界对物体做功；W为负值，表示物体对外界做功；
Q为正值，表示物体从外界吸热；Q为负值，表示物体对外界放热；
ΔE为正值，表示物体内能增加；ΔE为负值，表示物体内能减少.
2、能的转化和守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，但总能量保持不变。这就是能的转化和守恒定律.
(1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的.
(2)物质的不同运动形式对应不同形式的能,各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移,在转化或转移过程中,能的总量守恒.
四、对热力学第二定律的理解
1、热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给低温物体），但是向相反的方向却不能自发地进行。
2、机械能与内能转化的方向性:机械能可以全部转化为内能,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化.
3、热力学第二定律
(1)表述：
①不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。
②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。或第二类永动机是不可能制成的。
(2)意义：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.
(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。
3、永动机
（1）第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违背了能量守恒定律。
（2）第二类永动机：没有冷凝器，只有单一热源，并从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。也是不可能制成的。因为机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。热机的效率不可能达到100%。
4、热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝
【要点名师精解】
类型一热力学第一定律的应用
【例1】一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功．问：
(1)气体的内能是增加了还是减少了？变化量是多少？
(2)气体的分子势能是增加了还是减少了？
(3)气体分子的平均动能是增加了还是减少了？
解：(1)因为气体从外界吸热，所以Q＝＋4.2×105J；又因气体对外做功，所以W＝－6×105J．
由热力学第一定律有：
ΔU＝W＋Q＝－1.8×105J(4分)
ΔU为负，说明气体的内能减少了1.8×105J．(2分)
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加．
(3)因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了．
【感悟高考真题】
1．（20xx重庆1５）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体
A．从外界吸热B.对外界做负功
B.分子平均动能减少D.内能增加
【答案】A
【解析】胎内气体经历了一个温度不变，压强减小，体积增大的过程。温度不变，分子平均动能和内能不变。体积增大气体对外界做正功。根据热力学第一定律气体一定从外界吸热。A正确
2.（09重庆14）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）（D）
A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量
C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功
3.（09四川16）关于热力学定律，下列说法正确的是（B）
A.在一定条件下物体的温度可以降到0K
B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体，其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
4.（09广东物理13）（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法。“钻木取火”是通过方式改变物体的内能，把
转变为内能。
（2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的，温度，体积。
答案：（1）做功，机械能；(2)热量，升高，增大
解析：做功可以增加物体的内能；当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程可知，气体体积增大。
5.（09山东物理36）(8分)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA=0.3m3，TA=TB=300K、TB=400K。
（1）求气体在状态B时的体积。
（2）说明BC过程压强变化的微观原因
（3）没AB过程气体吸收热量为Q，BC过气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。
解析：设气体在B状态时的体积为VB，由盖--吕萨克定律得，,代入数据得。
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。
(3)大于；因为TA=TB，故AB增加的内能与BC减小的内能相同，而AB过程气体对外做正功，BC过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于
考点：压强的围观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律
【考点精题精练】
1、（20xx江苏盐城中学高三一模）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程由1状态变化到2状态，其中表示等压变化的是(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体是(填“吸热”、“放热”或“既不吸热也不放热”)。

2.关于热力学定律，下列说法正确的是（）
A.在一定条件下物体的温度可以降到0K
B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体，其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
答案：B
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（不计分子势能）（）
A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量
C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功
答案：D
4、（20xx福建省莆田九中届高三第四次月考）在一个上下水温均匀并保持恒温的水池中，有一个小气泡缓缓地向上浮起，在气泡上升过程中正确的结论是（汽泡内是理想气体）
A．气泡内能减少，放出热量
B．汽泡内能不变，对外做功，吸收热量
C．气泡内能不变，不放热也不吸热
D．气泡内能增加，吸收热量
答案：B
5、下列叙述中，正确的是(C)
A．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，每个分子动能也越大
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变
D．根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
6、下列有关热学知识的论述正确的是（BD）
A．两个温度不同的物体相互接触时，热量既能自发地从高温物体传给低温物体，也可以自发地从低温物体传给高温物体
B．在一定条件下，低温物体可以向高温物体传递能量
C．第一类永动机违背能的转化和守恒定律，第二类永动机不违背能的转化和守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
D．温度是物体分子热运动平均动能的标志
7、列说法中正确的是(C)
A.第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律
B.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动
C.地面附近有一正在上升的空气团（视为理想气体），它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中气团体积增大，温度降低
D.热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体
8、如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，现通过电热丝给气体加热一段时间，结果使活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求
（1）气体的压强；
（2）这段时间内气体的内能增加了多少？
解析：
（1）
（2）气体对外做功为
由热力学第一定律得：

高考物理第一轮考纲知识复习:热力学定律与能量守恒

第3章热力学定律与能量守恒
【考纲知识梳理】
一、温度、内能、热量、功的理解
二、改变内能的两种方式
1、改变物体的内能通常有两种方式：做功和热传递。
（1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别。
（2）做功涉及到的是内能与其它能间的转达化；而热传递则只涉及到内能在不同物体间的转移。
三、对热力学第一定律的理解
1、热力学第一定律（第一类永动机不能制成）
做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。
（1）内容:外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔE，
（2）表达式:ΔE=Q+W这在物理学中叫做热力学第一定律。
表达式中符号法则:W为正值，表达外界对物体做功；W为负值，表示物体对外界做功；
Q为正值，表示物体从外界吸热；Q为负值，表示物体对外界放热；
ΔE为正值，表示物体内能增加；ΔE为负值，表示物体内能减少.
2、能的转化和守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，但总能量保持不变。这就是能的转化和守恒定律.
(1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的.
(2)物质的不同运动形式对应不同形式的能,各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移,在转化或转移过程中,能的总量守恒.
四、对热力学第二定律的理解
1、热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给低温物体），但是向相反的方向却不能自发地进行。
2、机械能与内能转化的方向性:机械能可以全部转化为内能,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化.
3、热力学第二定律
(1)表述：
①不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。
②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。或第二类永动机是不可能制成的。
(2)意义：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.
(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。
3、永动机
（1）第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违背了能量守恒定律。
（2）第二类永动机：没有冷凝器，只有单一热源，并从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。也是不可能制成的。因为机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。热机的效率不可能达到100%。
4、热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝
【要点名师透析】
类型一热力学第一定律的应用
【例1】(20xx江苏高考)(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是_____.
(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量.在上述两个过程中，空气的内能共减小__________kJ，空气_______(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_____kJ.
(3)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为
1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1.若潜水员呼吸一次吸入2L的空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字).
【详解】(1)由玻意耳定律知pV=C,p与成正比，选B.
(2)根据热力学第一定律ΔU=W+Q，第一阶段W1=24kJ，ΔU1=0,所以Q1=-24kJ，故放热；第二阶段W2=0，Q2=-5kJ，由热力学第一定律知，ΔU2=-5kJ，故在上述两个过程中，空气的内能共减少ΔU=ΔU1+ΔU2=-5kJ；两过程共放出热量Q=Q1+Q2=
-29kJ，故空气放出的总热量为29kJ.
(3)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有代入数据得Δn=3×1022.
类型二热力学第二定律的应用
【例2】如图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外.
(1)下列说法正确的是_______
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？
【详解】(1)选B、C.热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；
由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B正确，A错误.
(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多.
类型三气体实验定律与热力学定律综合
【例3】(20xx海南高考)如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度.已知：气体内能U与温度T的关系为U=αT,α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求：
(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;
(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.
【详解】(1)在气体由p=1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T=2.4T0变为T1，由查理定律得在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得解得
(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=p0(V-V1)在这一过程中，气体内能的减少为ΔU=α(T1-T0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q=W+ΔU,解得Q=p0V+αT0
【感悟高考真题】
1.（20xx福建理综T28（2））一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的_______。（填选项前的字母）
A.温度降低，密度增大B.温度降低，密度减小
C.温度升高，密度增大D.温度升高，密度减小
【答案】选D.
【详解】由热力学第一定律，Q=2.5×104J，W=-1.0×104J可知大于零，气体内能增加，温度升高，A、B错；气体对外做功，体积增大，密度减小，C错D对.
2.（20xx大纲版全国T14）关于一定量的气体，下列叙述正确的是
A.气体吸收的热量可以完全转化为功
B.气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
【答案】选AD
【详解】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收热量全部用来对外做功，Ａ正确；当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量，且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会增加，所以Ｂ错误；若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误；若外界对气体做功同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能减少，所以D正确．
3.（20xx江苏物理T12.A）如题12A-1图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
(2)如题12A-2图所示，内壁光滑的气缸水平放置。一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为P0。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中，气体分子平均动能_________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_____________。
(3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kgmol-1，密度ρ=0.895×103kgm-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字)
【答案】(1)D(2)增大，（3）
【详解】（1）该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，ABC错，D对。
（2）气体做等压变化，体积变大，温度升高，平均动能增大，内能的变化为
（3）一个油酸分子的体积
分子直径为D=
最大面积带入数据得：S=
4．（20xx重庆1５）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体
A．从外界吸热B.对外界做负功
B.分子平均动能减少D.内能增加
【答案】A
【解析】胎内气体经历了一个温度不变，压强减小，体积增大的过程。温度不变，分子平均动能和内能不变。体积增大气体对外界做正功。根据热力学第一定律气体一定从外界吸热。A正确
【考点模拟演练】
1．关于热力学定律，下列说法正确的是()
A．在一定条件下物体的温度可以降到0K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
【答案】B
【详解】根据热力学第三定律的绝对零度不可能达到可知A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小和不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减少、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
2．下面说法正确的是
()
A．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
B．我们可以制造一种热机，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
C．假设两个液体分子从紧靠在一起开始相互远离，直到无穷远处，在这一过程中分子力先做正功后做负功
D．空调制冷，虽然是人为的使热量由低温处传到高温处，但这不违背热力学第二定律
【答案】CD
【详解】根据热力学第一定律，物体吸收热量但同时对外做功时，物体内能有可能减少，A错；
B选项中描述的现象要实现必须引起其他变化．否则就违背了热力学第二定律，B错；
开始分子力表现为斥力，越过r0位置后分子力表现为引力，所以分子力先做正功后做负功，C选项正确；
虽然热量由低温处向高温处传递，但这引起了其他变化，就是消耗了电能，所以D选项正确．
3.关于热力学定律，下列说法正确的是()
A.在一定条件下物体的温度可以降到0K
B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体，其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
【答案】选B.
【详解】由热力学第三定律知，绝对零度不可能达到，A错；由热力学第二定律知，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，但是将产生其他影响，B对；物体吸收了热量，若全部用于对外做功，其内能不变，C错；压缩气体，若气体对外放热，气体的温度不一定升高，D错.
4．温室效应严重威胁着人类生态环境的安全，为了减少温室效应造成的负面影响，有的科学家受到了啤酒在较高压强下能够溶解大量的二氧化碳的启发，设想了一个办法：可以用压缩机将二氧化碳送入深海底，永久贮存起来．海底深处，压强很大，温度很低，海底深水肯定能够溶解大量的二氧化碳，这样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的“家”，从而避免温室效应．在将二氧化碳送入深海底的过程中，以下说法正确的是
()
A．压缩机对二氧化碳做功，能够使其内能增大
B．二氧化碳与海水间的热传递能够使其内能减少
C．二氧化碳分子平均动能会减少
D．每一个二氧化碳分子的动能都会减少
【答案】ABC
【详解】考查热力学第一定律．压缩机压缩气体对气体做功，气体温度升高，内能增大，A对；二氧化碳压入海底时比海水温度高，因此将热量传递给海水而内能减小，B是对的．二氧化碳温度降低，分子平均动能减小，但不是每个分子的动能都减小，C正确，D错．
5．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象，这一实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况．

【答案】不违反热水温度降低，冷水温度升高．转化效率低于100%
【详解】温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，不违反热力学第二定律．
6．(20xx淮州月考)如图所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的水和水银的同一深度处，已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大．现让两种液体的温度同时缓慢地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等。若忽略绳子、水和水银由于温度的变化而引起的体积膨胀，则以下判断正确的是()
A．因为同一深度处水的压强较小，所以A球膨胀过程中对外做的功较多
B．因为同一浓度处水银的压强较大，所以B球膨胀过程中内能增加较多
C．膨胀过程中，A球吸引的热量较多
D．膨胀过程中，B球吸收的热量较多
【答案】D
【详解】本题考查的是热力学第一定律的主要内容．A、B两球所处的环境初末状态一致，故两球的体积增量和温度增量均相同，所以内能增量相同，选项B错误．但A球位于水中，B球位于水银中，由于同一深度处水的压强较小，故A球膨胀过程中对外做功较少，选项A错误，由ΔV＝W＋Q的关系可知，B球膨胀过程中对外做功较多，故B球膨胀过程中吸收热量较多，选项D正确．
7．某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是()
A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大
C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加
D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变
【答案】B
【详解】在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即D错误．
8．(20xx通州检测)把一定的热量传给一定量的气体，则()
A．该气体的内能一定增加
B．该气体的内能有可能减小
C．该气体的压强一定不会减小
D．该气体的体积一定不会减小
【答案】B
【详解】气体吸收一定的热量，可能同时对外做功．若气体吸收的热量小于气体对外做的功，则内能将减少，所以A错误，B正确．气体吸收热量，可能同时对外做功，则气体体积将增大，气体分子密集程度变小，所以气体压强可能减小，C、D均错误．
9．(1)蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是________．热机的效率η＝WQ1不可能达到100%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．
(2)如图表示一定质量的某气体在不同温度下的两条等温线．图中等温线Ⅰ对应的温度比等温线Ⅱ对应的温度要________(填“高”或“低”)．在同一等温线下，如果该气体的压强变为原来的2倍，则气体的体积应变为原来的________倍．
【答案】(1)Q1－Q2＝W内机械(2)低1/2
【详解】(1)本题考查热力学第一定律．由热力学第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝W.
(2)本题考查气体定律．在两等温线上取体积相等的两个状态，可见等温线Ⅰ的压强小于等温线Ⅱ的压强，由pVT＝C可得，等温线Ⅰ的温度低于等温线Ⅱ的温度；在等温条件下，可得如果气体的压强变为原来的2倍，则气体的体积变为原来的1/2倍．
10．内壁光滑的导热汽缸竖直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105Pa，体积为2.0×10－3m3的理想气体，现在活塞上缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半．
(1)求汽缸内气体的压强；
(2)若封闭气体的内能仅与温度有关，在上述过程中外界对气体做功145J，封闭气体吸收还是放出热量？热量是多少？
【答案】(1)2.0×105Pa(2)放出热量145J
【详解】(1)封闭气体做等温变化，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，
得气体的压强p2＝p1V1V2＝1×105×2×10－31×10－3Pa＝2.0×105Pa.
(2)因为气体做等温变化，所以内能不变，即ΔU＝0
根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，
得热量Q＝－W＝－145J
说明封闭气体放出热量，热量为145J.

热力学第一定律 能量守恒定律

教学目标
（1）知道热力学第一定律，理解能量守恒定律
（2）对热力学第一定律的数学表达式有简单认识
（3）知道永动机是不可能的

教学建议

教材分析

分析一：本节由改变物体内能的两种方式引出热力学第一定律及其数学表达式，在此基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能的．
分析二：根据热力学第一定律知，物体内能的改变量，运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，为正，物体放出热量．
分析三：各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的（例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功）．

教法建议

建议一：在讲完热力学第一定律后，给出其表达式，为增进学生对其理解，最好能举出实际例子，应用热力学第一定律计算或解释．
建议二：在讲能量守恒定律后，最好能用它对以往所学知识进行一个简单的总结．要使学生认识到能量守恒定律是一个普遍的规律，热力学第一定律是其一个具体表达形式．另外，为激发学生学习兴趣，阐述能量守恒定律的重要意义，可以简单介绍一下19世纪自然科学的三大发现．

教学设计示例

教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律

教学难点：永动机

一、热力学第一定律

改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．

运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，为正，物体内能减少时，为负；外界对物体做功时，为正，物体对外界做功时，为负；物体吸收热量时，为正，物体放出热量时，为负．

例1：下列说法中正确的是：

A、物体吸收热量，其内能必增加

B、外界对物体做功，物体内能必增加

C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少

D、物体温度不变，其内能也一定不变

答案：C

评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递．

例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0×105J，同时空气的内能增加了1.5×105J.这时空气对外做了多少功？

解：根据热力学第一定律知

1.5×105J-2.0×105J=-0.5×105J

所以此过程中空气对外做了0.5×105J的功．

二、能量守恒定律

1、复习各种能量的相互转化和转移

2、能量守恒定律：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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变．（学生看书学习能量守恒定律内容）．

3、能量守恒定律的历史意义．

三、永动机

永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的．

举例说明几种永动机模型

四、作业

探究活动
题目：永动机
组织：分组
方案：收集有关永动机的材料，并运用所学知识说明永动机是不可能的
评价：材料的丰富性

20xx高三物理考点解析：机械波

20xx高三物理考点解析：机械波

考点47机械波
考点名片
考点细研究：(1)机械波、横波和纵波；(2)横波的图象；(3)波速、波长和频率(周期)的关系；(4)波的干涉和衍射现象、多普勒效应等。其中考查到的如：20xx年全国卷第34题、20xx年全国卷第34题、20xx年四川高考第6题、20xx年天津高考第7题、20xx年北京高考第15题、20xx年海南高考第16题、20xx年四川高考第2题、20xx年天津高考第3题、20xx年福建高考第16题、20xx年全国卷第34题(2)、20xx年全国卷第34题(2)、20xx年大纲卷第18题、20xx年山东高考第38题(1)、20xx年浙江高考第14题、20xx年天津高考第5题、20xx年全国卷第34题、20xx年福建高考第17题、20xx年安徽高考第16题、20xx年北京高考第17题、20xx年四川高考第5题等。
备考正能量：波的传播、波的图象是高考考查的重点和热点，考查频率高。预计今后试题可能为选择题，一道题可能考查多个概念和规律，具有一定的综合性，难度中等。

一、基础与经典
1．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点()
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D．它的振动频率等于波源的振动频率
答案D
解析由机械振动和机械波的关系可知，质点的振动速度是质点运动的速度，而波的传播速度是指“振动”这种形式的传播速度，故A错误。波可分为横波和纵波，在纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，故B错误。在一个周期内波传播的距离等于波长，而质点运动的路程等于振幅的4倍，故C错误。介质中所有质点的振动都是由波源的振动引起的，它们的振动频率与波源的振动频率都相同，故D正确。
2.在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是()

答案D
解析由振动图象可知，在t＝T时，波源O的振动方向向下，再结合波形可知形成的波动图象为D图。故选项D正确。
3．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、P和Q是介质中的三个质点，A的振动图象如图乙所示，下列判断正确的是()

A．该波的传播速度是2.5m/s
B．该波沿x轴正方向传播
C．从t＝0到t＝0.4s，P通过的路程为4m
D．从t＝0的时刻开始，P将比Q先回到平衡位置
答案C
解析波速v＝＝m/s＝25m/s，A错误。由图乙可知t＝0时刻A点向上振动，根据同侧法，波上任一点的振动方向与波的传播方向在波形的同一侧，可推断波向左传播，B错误。0.4s刚好为半个周期，P点的路程为两个振幅，即4m，C正确。由于波向左传播，Q点比P点先到达平衡位置，D错误。
4．(多选)一振动周期为T，位于x＝0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，关于在x＝处的质点P，下列说法正确的是()
A．质点P振动周期为T，速度的最大值为v
B．若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向
C．质点P开始振动的方向沿y轴正方向
D．当P开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷
E．若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷
答案BCD
解析质点P振动周期与波源振动周期相同，也为T，但其振动速度与波速不同，故A错误；x＝＝λ，P与波源是反相点，若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向，故B正确；根据波的特点：简谐波传播过程中，质点的起振方向都与波源的起振方向相同，故质点P开始振动的方向沿y轴正方向，故C正确；P与波源是反相点，故若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷，故D正确，E错误。
5．(多选)如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()

A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s

文章来源：http://m.jab88.com/j/75706.html

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