第3章 热力学定律 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

单元综合提升

热力学定律

学生用书↓第60页

(2022·广东高考)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________(选填“是”或“不是”)自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________(选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量。

答案：不是　大于

解析：空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。

　人教版选择性必修第三册P64B组T1

根据热力学定律，判断下列说法是否正确，若不正确请说明理由。

(1)空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量。

(2)海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题。

(3)即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能。

(4)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”。

　广东高考真题以空调制冷为素材，设置考查热力学定律的物理情境，与人教版选择性必修第三册P64B组T1考查内容部分重合。二者均考查了热力学第二定律和能量守恒定律。

针对练1.大量的事实表明，自然界中的一切实际变化的过程都具有________性。朝某个方向

的变化是可以自发发生的，而相反方向的变化却是受到限制的。这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆性。热传递、摩擦生热、气体自由膨胀等是物理学中所讨论的三类典型的单向性过程或不可逆过程，而且这些过程都与________现象密切相关。

答案：方向　热

针对练2.某一部热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。那么，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是________________，热机的效率__________(选填“能”或“不能”)达到100%。

答案：Q1－Q2＝W　不能

解析：根据热力学第一定律可得ΔU＝Q－W，其中ΔU＝0，Q＝Q1－Q2，联立可得Q1－Q2＝W。根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到100%。

(2021·山东高考)如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体(　　)

A．内能减少

B．对外界做正功

C．增加的内能大于吸收的热量

D．增加的内能等于吸收的热量

答案：B

解析：由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此在小瓶上浮的过程中，小瓶内气体温度升高，内能增加，A错误；在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程＝c可知，气体体积增大，对外界做正功，B正确；由A、B项分析可知，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU

＝Q＋W可知，吸收的热量大于增加的内能，C、D错误。故选B。

(2020·天津高考)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(　　)

A．压强变大 B．对外界做功

C．对外界放热 D．分子平均动能变大

答案：B

解析：随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据pV＝c可知气体压强减小，A错误；由于气体体积增大，对外界做功，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，一定从外界吸收热量，B正确，C错误；温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误。故选B。

　人教版选择性必修第三册P65T3

如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡。

(1)外界空气的温度是多少？

(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？

学生用书↓第61页

　人教版选择性必修第三册P65T3，以竖直放置的圆柱形容器中用活塞封闭的气体状态变化为情境，考查了盖吕萨克定律与热力学第一定律的综合应用问题。

近几年的高考也常以气体实验定律、理想气体状态方程与热力学第一定律在生产生活中的综合应用为情境进行命题，例如：