2021届高考物理一轮复习——4热力学定律与能源（含答案）

第十一章选修3-3 第4课时 热力学定律与能源 【学业质量解读】 内容 学业质量水平要求 热力学第一定律 知道热力学第一定律．通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义． 能量守恒定律 理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象．体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一． 热力学第二定律 通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律． 【必备知识梳理】 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1) ； (2) ． 2．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： ． 二、能源与可持续发展 1．能的转化和守恒定律 (1)内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只能从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或转移的过程中， 保持不变． (2)条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．例如：机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律． (3)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机．它是不可能制成的． 2．能源的利用 (1)存在 和品质下降． (2)重视利用能源时对 的影响． (3)要开发新能源(如 能、生物质能、 能、 能等)． 三、热力学第二定律 1. 热力学第二定律的几种表述 (1)热量不能自发地从_____________传到____________．即热传导的过程具有______________． (2)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．即机械能与内能转化具有______________． (3)气体向真空的自由膨胀是______________的． 2．第二类永动机 ①定义：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化的___________． ②第二类永动机不可能制成．第二类永动机不违背________________，但违背_________________． 【关键能力突破】 一、热力学第一定律理解 【例1】关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是(　　) A．气体体积增大时，其内能一定减少 B．外界对气体做功，气体内能可能减少 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．气体温度升高，其分子平均动能一定增加 【变式1】在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J．图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求： (1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1； (2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2. 二、气态方程与热力学第一定律的综合应用 【例2】一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量． (1)气体状态从A到B是________过程(选填“等容”“等压”或“等温”)； (2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)； (3)状态从C到D的变化过程中，气体________(选填“吸热”或“放热”)； (4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________． 【变式1】( 2020江苏单科)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其 图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q. 三、热力学第二定律 【例3】下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　) A. 所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B. 一切与热现象有关的宏观自然过程都