高中物理人教版选修3-3作业题 第十章 热力学定律 章末复习课 Word版含解析
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| 名称 | 高中物理人教版选修3-3作业题 第十章 热力学定律 章末复习课 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 435.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-19 09:00:24 | ||
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文档简介
章末复习课
【知识体系】
[答案填写] ①无 ②ΔU＝W ③pΔV ④温度差 ⑤做功 ⑥ΔU＝Q ⑦W＋Q ⑧不可能 ⑨自发的 ⑩单一
?100% ?增大 ?低品质
主题1 热力学第一定律
1．做功与热传递的区别与联系．
做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．
2．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：
【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p-T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c的温度，则a的内能大于c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．(2015·重庆卷)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，体积增大为气体对外做功，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)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．
(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：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．这是热力学第二定律的开尔文表述．
2．热力学第二定律的微观意义：
(1)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．
(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
3．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．
【例2】 (多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( )
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机
D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
解析：在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．
答案：AB
针对训练
2．(多选)下列关于热现象的描述正确的是( )
A．据热力学定律，热机的效率不可能达到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
解析：根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，故A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，故B错误；根据热力学第二定律，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，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．
答案：AC
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＝C，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
(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.(2016·海南卷)(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图象如图所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，下列说法正确的是_______．
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
解析：气体经历过程1，压强减小体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，选项A、B正确；气体在过程2中，根据理想气体状态方程＝C，刚开始时气体体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，温度升高吸热，故C、D错误；无论是经过过程1还是经过过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，选项E正确．
答案：ABE
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.(多选）如图所示，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；导热良好则温度与环境温度相同，增大，内能增大；对理想气体不考虑分子间的相互作用力.故选AB.
答案：AB
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
【知识体系】
[答案填写] ①无 ②ΔU＝W ③pΔV ④温度差 ⑤做功 ⑥ΔU＝Q ⑦W＋Q ⑧不可能 ⑨自发的 ⑩单一
?100% ?增大 ?低品质
主题1 热力学第一定律
1．做功与热传递的区别与联系．
做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．
2．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：
【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p-T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c的温度，则a的内能大于c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．(2015·重庆卷)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，体积增大为气体对外做功，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)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．
(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：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．这是热力学第二定律的开尔文表述．
2．热力学第二定律的微观意义：
(1)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．
(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
3．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．
【例2】 (多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( )
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机
D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
解析：在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．
答案：AB
针对训练
2．(多选)下列关于热现象的描述正确的是( )
A．据热力学定律，热机的效率不可能达到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
解析：根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，故A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，故B错误；根据热力学第二定律，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，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．
答案：AC
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＝C，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
(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，Qab
答案：C
2.(2016·海南卷)(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图象如图所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，下列说法正确的是_______．
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
解析：气体经历过程1，压强减小体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，选项A、B正确；气体在过程2中，根据理想气体状态方程＝C，刚开始时气体体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，温度升高吸热，故C、D错误；无论是经过过程1还是经过过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，选项E正确．
答案：ABE
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.(多选）如图所示，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；导热良好则温度与环境温度相同，增大，内能增大；对理想气体不考虑分子间的相互作用力.故选AB.
答案：AB
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