2020届高考物理总复习第十六单元选修33模块第3讲热力学定律教师用书含解析.pdf
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1、第 3 讲 热力学定律第 3 讲 热力学定律 1热力学第一定律 (1)热力学第一定律: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。 表达式:U=Q+W。 (2)应用热力学第一定律解题的关键就是要熟记、记准符号法则。对理想气体而言,温度只与内能有关, 温度升高,内能增加,U0;温度降低,内能减少,U0,有促使内能增加的可能;向外界 放出热量Q0, 有促使内能增大的可能;气体对外界做功,W0,W20 B.Q10,Q20 C.|W1|+|W2|Q1|+|Q2| 【解析】如图乙所示,气体由A经状态B变化到状态C的过程中,图象上的点与原点连线的斜率减小,由 气态方程=C知,气体
2、的体积不断增大,气体对外界做功,所以W10;在BC 过程中,气体的温度不变,内能不变,但同时对外做功,根据热力学第一定律 U2=Q2+W2可知要吸热,所 以Q20,B 项正确;在全过程中,温度升高,内能增大,根据热力学第一定律 U=Q+W得知,气体吸收的热 量大于气体对外做的功,即|W1|+|W2|Tc,QabQacB.TbTc,QabQacD.Tb=Tc,QabQac,故 C 项正确。 【答案】C 【变式训练 3】(2018 江苏七校联考)(多选)对于一定量的理想气体,下列说法正确的是( )。 A.气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变 B.气体的内能不变,其状态也一定不变 C.气体的温度
3、随时间不断升高,其压强也一定不断增大 D.气体温度每升高 1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关 E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大 【解析】理想气体的内能只由温度决定,由理想气体状态方程=C可知,气体的压强和体积都不变,温度 pV T T也不变,则内能也一定不变,A、E 两项正确。气体的内能不变,则温度T不变,但气体的压强和体积可以改变,B 项错误。气体的温度升高,体积增大,其压强可以不变,C 项错误。由热力学第一定律 U=Q+W知,D 项正确。 【答案】ADE 1.(2019 广东佛山 1 月模拟)(多选)如图所示,导热性能良好的汽缸内用活 塞封闭着一定质量的理想气体,汽缸固定不动
4、。一条细线一端连接在活塞 上,另一端跨过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上,开始时活塞静止, 现不断向小桶中添加细砂,使活塞缓慢向上移动,活塞始终未被拉出,汽缸 和周围环境温度不变。则在活塞移动的过程中,下列说法正确的是( )。 A.汽缸内气体分子平均动能不变 B.汽缸内气体的内能变小 C.汽缸内气体的压强变小 D.汽缸内气体向外界放热 E.汽缸内气体从外界吸热 【解析】由于是导热性能良好的汽缸,而且使活塞缓慢向上移动,则此过程中气体的温度不变,因此气体 分子的平均动能不变,A 项正确;理想气体的内能仅与分子的平均动能有关,气体分子的平均动能不变,则气体 的内能不变,B 项错误;气体的体积增大
5、,根据理想气体的状态方程=C,可知汽缸内气体的压强变小,C 项正确; pV T 气体对外界做功,而气体的内能不变,所以气体吸收热量,D 项错误,E 项正确。 【答案】ACE 2.(2018 河北邯郸一中模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( )。 A.自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 B.机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部用来做功以转化成机械能 C.尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到 100%,制冷机却可以使温度降到-293 D.第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,随着科技的进步和发展,第二类永动 机可以制造出来 E.一定
6、质量的理想气体经过等容过程,吸收热量,其内能一定增加 【解析】根据热力学第二定律可知,自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行 的,A 项正确;机械能可以全部转化为内能,而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能,B 项正确;尽管 技术不断进步,热机的效率仍不能达到 100%,制冷机也不能使温度降到-293 ,只能无限接近-273 ,却永远 不能达到,C 项错误;第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,但违背了热力学第 二定律,第二类永动机不可能制造出来,D 项错误; 一定质量的理想气体经过等容过程,吸收热量,没有对外做 功,根据热力学第一定律可知,其内
7、能一定增加,E 项正确。 【答案】ABE 3.(2018 河北保定六校联考)(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】因为=C,从图中可以看出,ab过程为等容变化,故体积V不变,因此ab过程外力做功W=0,气体 pV T 温度升高,则 U0,根据热力学第一定律 U=
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