2017-2018学年粤教版高中物理选修3-3+第3章+章末复习课+Word版含答案

章末复习课
【知识体系】
[答案填写]　①内能　②ΔU＝W　③内能　④等效　⑤ΔU＝Q＋W　⑥能量守恒定律　⑦自发地　⑧单一热源　⑨增大　⑩无序程度　 热力学第二定律
主题1　热力学第一定律
1．热力学第一定律．
ΔU＝W＋Q.正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．
(1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0.
(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0.
(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少．
分析题干，确定内能改变的方式(W，Q)→判断W，Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论
2．做功、热传递与内能变化的关系．
(1)存在温度差是发生热传递的必要条件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量，热量与物体内能的多少、温度的高低无关．
(2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体内部状态的量．两者没有直接关系，但可以相互转化．
(3)理想气体其内能仅与温度有关，体积变大，气体对外做功；体积减小，外界对气体做功．做功的多少可以根据公式W＝P·ΔV进行计算．
【典例1】　(2016·全国Ⅱ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
解析：由理想状态方程知ca为等容线，体积相等则A正确；a、c两状态a的温度大于b的温度，则a的内能大于b的内能，故B正确；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，cd过程温度不变(内能不变)则Q＝－W，故C错误；da过程温度升高内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，故D错误；bc过程温度降低量和da过程温度的升高量相同则内能的变化量相同，由热力学第一定律知E正确．
答案：ABE
针对训练
1．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是(　　)
A．外界对胎内气体做功，气体内能减小
B．外界对胎内气体做功，气体内能增大
C．胎内气体对外界做功，内能减小
D．胎内气体对外界做功，内能增大
解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体，分子势能认为是0，内能只看分子动能；中午温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，体积增大，胎内气体对外做功，故选D.
答案：D
主题2　热力学第二定律
1．热力学第二定律的两种表述．
(1)热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体．
(2)机械能与内能转化的方向性：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
2．热力学第二定律的微观解释．
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少．
应用时应注意把握“方向性”和
“熵增加原理”来正确分析和判定．
第一类“永动机”：是指设想中的既不消耗能量又能源源不断地对外做功的机器．它违背了能量转化和守恒定律，因此，不可能实现．
第二类“永动机”：是指设想中的效率达到100%的热机．第二类永动机虽没有违背能量转化和守恒定律，但违背了热力学第二定律，因此也是不可能实现的．
3．分析问题的方法．
(1)掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，但这些不同形式的表述都是等价的．
(2)自然过程：自然过程是指没有外来干扰自然进行的过程．
(3)热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．
(4)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．
(5)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，自发地在地面上重新运动起来．
(6)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器内变为真空．
【典例2】　(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体
C．机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功
D．机械功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为机械功
解析：由热传递产生的条件可知热量能够自发地从高温物体传到低温物体，当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸收热量传到高温物体，但不是自发的，所以A错误，B正确；运动物体克服摩擦力做功，最终停止，这个过程机械功全转化为热量．在温度不变的膨胀过程中，系统吸热全用于对外做功，所以C错误，D正确．
答案：BD
针对训练
2．(多选)下面关于热力学第二定律微观意义的说法中正确的是(　　)
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
解析：系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，所以A对；热力学第二定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错；D项是在引入熵之后对热力学第二定律微观意义的描述，D对．
答案：AD
统揽考情
本章考查多以选择题的形式出现，主要考查热力学第一定律，改变内能的途径：做功和热传递，并结合理想气体状态方程进行考查．对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义．
真题例析
(2016·全国Ⅰ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
解析：气体内能的改变ΔU＝Q＋W，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W<0，由理想气体状态方程pV＝nRT，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，由ΔU＝Q＋W，气体过程中一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据平衡性质，E选项正确．
答案：BDE
针对训练
(2014·全国Ⅰ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p
T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
解析：在ab段体积不变则W＝0，但温度升高物体内能增大即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸热，故A正确．过程bc中温度不变则内能不变即ΔU＝0，但体积增大，气体对外做功W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0，故吸热，则B错．过程ca中温度减小即ΔU<0，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，两者不会相等，放出的热量多，故C错．a、b和c三个状态中，状态a的温度最小，故分子的平均动能最小，则D正确．b和c两个状态中温度相同分子平均动能相等，但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小，故E正确．
答案：ADE
1．如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac则(　　)
A．Tb>Tc，Qab>Qac　　
B．Tb>Tc，QabC．Tb＝Tc，Qab>Qac
D．Tb＝Tc，Qab解析：由理想气体状态方程在bc两点：＝，则Tb＝Tc，过程ab和过程ac内能的增量相同且ΔU>0.过程ab体积增大则对外做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则吸收的热量Qab＝ΔU＋|W|，过程ac体积不变W＝0，则ΔU＝Qac，则C正确．
答案：C
2．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
解析：由于房间是未密封的，它与外界是相通的，故室内的空气压强与室外的空气压强相等，A错误；由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；室内空气的密度小于室外空气的密度，C错误；室内的空气会向室外膨胀，所以室内的空气对室外空气做正功，D错误．
答案：B
3．(2016·全国Ⅲ卷)(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
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
解析：温度相同，分子平均动能相同，质量虽然相同但两种气体分子个数不一定相同，则内能不一定相同，故A、B错误；理想气体的内能只与温度有关，等压膨胀温度必升高，故D、E正确；由热力学第一定律知，外界对气体做功但可能放热故内能可能不变，则C正确．
答案：CDE
4．如图，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体(　　)
A．内能增加
B．对外做功
C．压强增大
D．分子间的引力和斥力都增大
解析：对活塞：p＝p0＋，知压强不变；由等压变化规律：温度升高体积增大，体积增大则对外做功；导热良好则温度不变，内能便不变；对理想气体不考虑分子间的相互作用力．故选B.
答案：B
5．压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104
J，则该气体的分子平均动能________(填“增加”“减少”或“不变”)，活塞对该气体所做的功________(填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104
J.
解析：无热交换即Q＝0，内能增加了3.4×104
J，由热力学第一定律知外界对气体做功：ΔU＝W.对理想气体不考虑分子势能，内能增加则分子平均动能增加．
答案：增加　等于
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