2020-2021学年高中物理-阶段复习课3-热力学定律学案-新人教版选择性必修3.doc

2020-2021学年高中物理 阶段复习课3 热力学定律学案 新人教版选择性必修3

2020-2021学年高中物理 阶段复习课3 热力学定律学案 新人教版选择性必修3

年级：
姓名：

- 6 -

热力学定律
核心整合·思维导图

必备考点·素养评价
素养一　物理观念
考点做功与物体内能的改变
1.在没有传热的条件下,外界对系统做功,系统内能增加;系统对外界做功,系统内能减少。
2.在有传热的情况下,外界对系统做功,同时吸热,系统内能增加;系统对外界做功,同时放热,系统内能减少。
3.在有传热的情况下,外界对系统做功,同时放热;系统对外界做功,同时吸热,系统内能可能减少、可能增加、可能不变。
做功与物体内能的改变的关键词转化

【素养评价】
1.如图所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空,现将隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡,在此过程中 (　　)

A.气体对外界做功,温度降低,内能减少
B.气体对外界做功,温度不变,内能不变
C.气体不做功,温度不变,内能不变
D.气体不做功,温度不变,内能减少
【解析】选C。右侧为真空,气体自由膨胀做功“没有对象”,当然不做功。根据热力学第一定律有:ΔU=W+Q,做功W=0,因为是绝热容器,所以没有热交换即Q=0,因此内能不变,理想气体,内能由温度决定,所以温度不变,故选C。
2.景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,可点燃艾绒。当筒内封闭的气体被推杆压缩过程中(　　)

A.气体温度升高,压强不变
B.气体温度升高,压强变大
C.气体对外界做正功,气体内能增加
D.外界对气体做正功,气体内能减少
【解析】选B。封闭的气体被推杆压缩过程中,由公式ΔU=W+Q知,在瞬间,Q=0,W>0,所以内能增加,则温度升高,气体体积减小,压强增大,综上知B正确。
素养二　科学思维
考点气体实验定律与热力学第一定律的综合应用
1.功、热和内能:
(1)绝热过程ΔU=W。
(2)单纯的传热过程ΔU=Q。
(3)热力学第一定律ΔU=W+Q。
2.内能的改变:
物理规律
情境
数量关系
单纯的传热过程

ΔU=Q
单纯的做功过程

ΔU=W
热力学第一定律

ΔU=W+Q
系统内能变化的关键词转化

　 【素养评价】
(多选)如图所示,汽缸和活塞与外界均无热交换,中间有一个固定的导热性良好的隔板,封闭着两部分气体A和B,活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间,后来活塞达到新的平衡,不计气体分子势能,不计活塞与汽缸壁间的摩擦,大气压强保持不变,则下列判断正确的是(　　)

A.气体A吸热,内能增加
B.气体B吸热,对外做功,内能不变
C.气体A分子的平均动能增大
D.气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少
【解析】选A、C、D。气体A进行等容变化,则W=0,根据ΔU=W+Q可知气体A吸收热量,内能增加,温度升高,气体A分子的平均动能变大,但不是每个分子的动能都增加,选项A、C正确;因为中间是导热隔板,所以气体B吸收热量,温度升高,内能增加;又因为压强不变,故体积变大,气体对外做功,选项B错误;气体B的压强不变,但是体积增大,平均动能增大,所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少,选项D正确。
【补偿训练】
　　1.“蛟龙号”载人潜水艇是一艘由中国自行设计的载人潜水器。2012年6月27日潜水深度7 062.68 m,这标志着我国具备了载人到达全球99%以上海域深处进行作业的能力。潜水艇外壳是国产钛合金做成的,呈鸡蛋形状,舱内空间约为80 m3与外界导热良好。开始潜入时,舱内空气(看成理想气体)的压强为1 atm,温度为27 ℃,水深7 062.68 m 处的温度为4 ℃。
(1)当“蛟龙号”载人潜水艇在水深7 062.68 m处停留足够长的时间后,求舱内气体的压强为多少atm。
(2)在上述过程中舱内气体________(选填“放热”或“吸热”)。 
(3)从微观的角度解释舱内压强的变化: _______________________________。 
【解析】(1)舱内空气为等容变化,
初态:p1=1 atm,T1=300 K;末态:p2=?,T2=277 K
由查理定律得:=
代入数据解得:p2=p1=×1 atm≈0.92 atm。
(2)在上述过程中舱内气体的温度降低,内能减小,而体积不变,气体不做功,由热力学第一定律判断得知,气体放热。
(3)舱内空气的体积不变,分子数密度不变,温度降低,分子的平均动能减小,所以压强降低。
答案:(1)0.92 atm　 (2)放热　(3)见解析
2.如图1所示,封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上,开口向右放
置,活塞的横截面积为S。活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体,轻绳跨在
定滑轮上。开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p0(mg<p0S)。汽缸内气体的温
度为T0时,轻绳处于伸直状态。不计摩擦。缓慢降低汽缸内温度,最终使得气体体积减半。

(1)求物体刚离地时汽缸内气体的温度T1。
(2)求气体体积减半时的温度T2。
(3)在图2的坐标系中画出气体状态变化的整个过程。
【解析】(1)p1=p0,p2=p0-,
等容过程:=, T1=T0。
(2)设开始时汽缸内气体和体积为V1,
等压过程:=,
T2=T0。
(3)如图所示

答案:(1)T0　(2)T0　(3)见解析