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1、高考物理总复习选修333第3讲热力学定律与能量守恒热力学第一、二定律(考纲要求)能量守恒定律(考纲要求)1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的功的和(2)表达式：UQW(3)符号规定做功W外界对物体做功W0物体对外界做功W0物体向外界放出热量Q0U0，故温度一定升高，A选项正确，C错答案A5(2011福州质检)(1)下列关于分子运动和热现象的说法中正确的是_(填选项前的字母)A布朗运动反映了悬浮微粒中分子运动的无规则性B冰融化为同温度的水时，其分子势能增加C热机效率不可能提高到100%，因为它违背了热力学第一定律D气体如果失去了容器的约束就会

2、散开，这是因为气体分子之间存在斥力(2)一定质量的理想气体，体积变大的同时，温度也升高了，那么下面判断正确的是_(填选项前的字母)A单位体积内分子数一定增多B气体的压强一定保持不变C气体一定从外界吸收热量D外界一定对气体做正功答案(1)B(2)C6一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度视为不变，上升到湖面后气泡并未破裂已知气泡在湖底的体积为2 mL，压强为1.5105 Pa，在湖面的压强为1.0105 Pa.若气泡内的气体视为理想气体，求：(1)气泡在湖面时的体积；(2)若气泡在上升过程中对外做功0.1 J，则气泡吸收热量还是放出热量？吸收或放出多少热量？解析(1)由玻意耳定律得p1V1p2V2代

3、入数据解得V23 mL.(2)由于气体是理想气体，所以当温度不变时，其内能不变，由热力学第一定律UWQ，得QW0.1 J，即吸收0.1 J的热量答案(1)3 mL(2)吸收热量0.1 J考点一热力学定律及能量守恒定律的理解及应用【典例1】 一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J气体的内能增加了160 J.

4、(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态回到状态的过程中内能的变化应等于从状态到状态的过程中内能的变化，则从状态到状态的内能应减少160 J即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J.答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J热力学第一定律反映功、热量与内能改变量之间的定量关系U=W+Q，使用时注意符号法则（简记为：外界对系统取正，系统对外取负）.对理想气体，U仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q=0.【变式1】 (2011江苏四市联考)一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V

5、膨胀到V.如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为U1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为U2，则()AW1W2，Q1U2BW1W2，Q1Q2，U1U2CW1U2DW1W2，Q1Q2，U1U2解析由热力学第一定律：U1W1Q1，U2W2Q2，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由为恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，U10，W10，且|Q1|W1|；若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，U20，W20，且|Q2|W2|，则U1U2；由于气体对外做功的过程中，体积膨胀，通过温度不变的

6、方式，由为恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时的压强要小，故W1W2，Q1Q2.B选项正确答案B考点二气体实验定律与热力学定律综合【典例2】 图132如图132所示，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UT，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.解析(1)在气体由p1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T2.

7、4 T0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Wp0(VV1)在这一过程中，气体内能的减小为U(T1T0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为QWU解得Qp0VT0.答案(1) V(2) p0VT0【变式2】 如图133所示，教室内用截面积为0.2 m2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦a状态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；b状态是汽缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.65

8、m设室内大气压强始终保持1.0105 Pa，忽略活塞质量图133(1)求教室内的温度；(2)若气体从a状态变化到b状态的过程中，内能增加了560 J，求此过程中气体吸收的热量解析(1)由题意知气体是等压变化，设教室内温度为T2，由知T2295.75 K.(2)气体对外界做功为Wp0S(h2h1)103 J.由热力学第一定律得Q1 560 J.答案(1)295.75 K(2)1 560 J1.夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂关于这一现象的描述(暴晒过程中内胎容积几乎不变)，正确的是()A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，

9、气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在车胎突然爆裂前的瞬间，气体内能增加D在车胎突然爆裂后的瞬间，气体内能减少解析分析题意得：车胎在阳光下暴晒，爆裂前内能增加，气体的温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强变大，所以选项B和C是正确的，易知选项A是错误的当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，温度也会有所下降，所以气体内能减少，选项D正确答案BCD2(2010重庆)给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A从外界吸热 B对外界做负功C分子平均动能减小 D内能增加解析胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积

10、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正确答案A3(2011全国卷，14)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，气体内能可能减少解析由热力学第二定律的表述之一：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，即气体吸收热量在引起其他变化的情况下，可以完全转化为功，知A选项正确；气体的内能由气体的温度和体积共同决定，气体体积增大，内能不一定减少，故B项错误；由热力学第一定律：UQW，若物体从外界吸热

11、，即Q0但同时对外做功，即W0.且QW0，但同时向外界放热，即Q0，且QW0，所以D项正确答案AD4(2011广东卷，14)如图134所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的动程中()图134A外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小解析筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，气体的内能增大，A正确答案A5(2011全国卷，33)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A若气体的压强和体积都不

12、变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，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，若气体的压强和体积都不变，温度T也不变，所以内能也一定不变，A、E选项正确若气体的内能不变，则温度T不变，但气体的压强和体积可以改变，B项错误若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，C项错误由热力学第一定律UQW知，D选项正确答案ADE6(2010全国理综)如图135所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态在此过程中()图135A气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变解析因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由UWQ知内能不变，故选项A错误、选项B正确稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1p2V2和V1p2，即气体压强变小，故选项C错误、选项D正确答案BD