第3讲 热力学定律与能量守恒定律-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

[例3]【解析】(1)设能分装出”栽小钢瓶，则有玻意耳等温定： 考点二 律P选V选=PV1十P创V制 [例2]【解析】(1)在实验误差允许范圈内，图乙中的拟合曲线 代入即得40×10P。=n×10×4P。十40×5P。解得n=5瓶 为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，中与 《2)由PY-P兰可得小铜瓶内的氧气在27℃下，压强为贺 T: 立成正比，故遮B 10×4P。×300 时的体积为V,一 280×0 -301 (2)若气体被压缩到V-10.0mL.则有7-10.0ml-1-100× 10-3mL.-1,由图乙可读出封闭气体压强为p=2.04×103P, 当剩余气体只有10L时，瓶内刺余气体的质量与原来气体总质 (3)某组同学进行实验时，正确记录数据时为(V。十△V),一同 学在记录数据时弼掉了△V,孩数据记为pV。,则计算结果之差 的绝对值为p(Vn十△V)一pV=△V,由于△V为定值，可知随 【答案】(1)5瓶(2) p的增大计算结果之差的绝对值会增大， 【答案】(1)B(2)2.04×103(3)增大 [例4门【解析】(1)假设温度升高的过程中活塞不移动，则气体 对点训练 体积不变，气体发生等客变化，由查理定律可得 2,解析：(1)传感器A是与热敏元件连在一起的，所以能够感应到 多-号解得少一子D可得气体压强的变化量为△0一甘一力 试管中温度的变化，呈示出试管中的温度，所以应藏是温度传感 器：因为气体的体积不变，研究气体的温度和压强的变化关系， T一-0对子两年分气体而言，4T.TD都相同，即两边 T-T 则传感器B应该是压强传感器， (2)对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据理想气体 气体压强的变化量相同，同此当环境温度升高时，活塞不移动. (2)设开始时A中气体的体积为3V,B中气体的体积为2V,当B 软态方程兴-C,可知其压经与对温度的关系为正比例关兼， 中气体周漏气减为原来一半时，此时A中气体体积变为V,A 图线应该是一条过笔对零点的颅斜直线，所以若是压强对应摄 中气体发生等温变化，由城意耳定律有p·3V一p”·V解得此 氏温度的情况，其国线的延长线与横轴的交点坐标被开尔文称 时A中气体的压强为p-子P 为绝对零度，其物理意义为宇宙的低温极限， (3)南理想气体我态方程pV-RT,可得号-西 【答案】(1)不移动，见解析(2)子p 两种气体的等客线都是延长线经过铠对零度的倾科的直线，两 实验二十一探究等温情况下一定质量 种气体是初始温度和压强都相同的同种气体，所以摩尔数与体 积之比相同，所以两图线相同，故选C, 气体压强与体积的关系 答案：(1)温度压强(2)绝对零度低温极限(3)C 核心考点研磨 考点 第3讲热力学定律与能量守恒定律 [例门【解析】(1)A.为了保证气体的质量不变，需要用橡股套 知识储备夯基 密封注射器的下端，故A正确，不符合题盘；B.由于玻璃管粗细 1.做功热量Q十W吸收放出增加诚小 均匀，周此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要，故B辑 2.转化转移转化转移不变能量守恒定律 误，符合题意；CD,探究气体等温变化的规律，实验时需要读取压 3.自发地吸收功热力学第二定律 力表上显示的气压值和读取刻度尺上显示的空气柱长度，故CD 思考判断(1)×(2)×(3)×(4) 正确，不杆合题意，故遮B 核心考点研磨 (2)确保气体质量在实脸过程中保持不变.通过在柱塞上涂抹润 滑油，可以有效减少气体泄漏，防止漏气，从而保证实验的准确 考点一 [例1门【解析】初始时气缸开口向上，活露处于平衡状态，气缸内 性，故填在柱塞上涂上润滑油， (3)不用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓使推动活 外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有（力一凸）S=mg: 气缸在缓授转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于 震，这些要求的目的是保证气体秋态变化过程中保持玻璃管内 重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体援慢地将活塞往外推，最后 的空气温度不变，故填保证气体秋态变化过程中温度尽可能保 气缸水平，缸内气压等于大气压，气缸、活塞都是绝热的，故缸内 持不变 气体与外界没有发生热传递，气缸内气体通过压强作用将活塞 (4)根据气体等温变化规律可得pV=C,解得p=C了·可知 往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律△U一Q十W可知 气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均 P一立国像是过原点的直线，此图最能直观反映气体做等温变化 速率减小，并不是所有分子热运动的逢率都减小，A、B错误：气 体内能减小，缸内理想气体的温度降低，逸率大的分子数占总分 的规律，故选C 子数的比例减小，C正确，D错误， 【答案】(1)B(2)在柱塞上涂上润滑油(3)保证气体状态变 【答案】C 化过程中温度尽可能保持不变(4)C 对点训练 对点训练 1.选B爬高过程中，气体的体积保持不变，则气体对外不做功， 1.解析：(1)横裁面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱 A错误：爬高过程中，气体温度降低，则气体的内能减少，B正确： 长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横我面积： 根据热力学第一定律可知J=W十Q,又W=0,△U<0,则Q<0 (2)A.为了保持封闭气体的质量不变，实脸中采取的主要措施是 即气体放出热量，C错误：爬高过程中，气体的体积不变，温度降 注射器上涂上润滑油防止漏气，故A正确： 低，根据查理定律一CT可知气体的压强减小，D错误， B.若急速推拉活塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓 考点二 慢推拉活塞，故B错误： 对点训练 C,手握紧活塞会导致温度的变化，故C错误：故选A, 2.选BA.根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量 3)CD图你发生了弯曲，根将兴-C.可得力-CT 使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误：B,根据热 力学第二定律可知，机械德转化为内能的过程具有方向性，是不 则有可能时实验中温度发生了变化，因图像向下胄曲斜率变小， 可逆过程，故B正确：C,根据热力学第二定律可知，热可以全部 故有可能是温度降低了，故C正确D错误： 转变为功，但是会引起其他的变化，故C错误：D.根据热力学第 AB.根据国线的针率可知，如果温度不变，别说明气体的质量变 二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传造到高温物体，若 小了，发生了漏气现象，故B正确，A错误.故选BC 有外界做功的话，可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱： 答案：(1)不需要(2)A(3)BC 故D错误，故选B. 598 3,选DA.根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来核心考点研磨 对外微功而不引起其它变化是不可能的，故A错误：B.第二美永 考点一 动机不可能制造成功的原国是违背了热力学第二定律，故B错 对点训练 误：做功不一定放变物体的内能，热传递可以改变物体的内 1,选AA.由图可知，髓着温度升高，各波段的幅射强度均增大， 能，但同时做功和热传递不一定会改变物体的内能，比如物体吸 A正确：B.由图可知，随着温度升高，船射强度的极大值向波长 收热量的同时对外做功，内能不一定改变，故C错误：D,根据热 较短的方向移动，B错误：C.瑞利提出的辐射强度公式在长波区 力学第二定律可知，利用浅层海水和深层海水之间的温度差制 与实验基本一致，而短波区与实验严重不精，故C错误：D.德国 造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是 可行的，故D正确.故选D. 物理学家普朝克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式 考点三 与实验相符，D错误， [例2]【解析】设理想气体的初始状态的压强、体积和温度分别 故这A 为1=pmV-Vo,T1-300K,经等容过程有V:=V1-V。, 2.选B 一个光子的能量为巴一一贺，点光潭向所有方向均有 T:=100K,若经过等压过程有p:-P,T,=00K,由理想气体 福射，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的 肤态方程可得P-=解得A二山二号·即 T T 光子数相可，此时距光漂的距离为R处，球面的表面积为 S=4xR2,则P=4πR2×nE,联立以上各式解得R≈3X10m, 体积增加了原表的子，C错误：等客过程中气体微功为率，由热 故这项B正确， 力学第一定律△U一W十Q一A00J,等客或等压过程的初末温度 考点二 相同，即内能变化相同，国此内能增加量都为400J,D正确：等压 [例1]【解析】A.调节滑动变租器滑片，当电压表的示数为5.0V, 过程内能增加了400J,吸收热量为600J,由热力学第一定律 电流表的示数恰好为零，可知光电子的最大初动能 △U=W十Q可知W=一200J,即气体对外微功为200J,B错误： Em=rU=5eV=5×1.6×10-yC·V-8.0×10-19J, 由W=pAV得气体微功的大小为W=p,(言V,-V,）=200J, A正确： B.根据光电效应方程Ekm一y一W。, 解得V。-6L,A正确. 得遮出功W。=-Em=12cV-5eV=7eV=7×L.6×10"C·V= 【答案】AD 1.12×10-18J,B错误； [例3]【解析】(1)气体从秋态A到状态B发生等温压缩变化， C若用能量为8eV的光子服射朋极K,8eV大于金属板的逸出 内能不变，分子平均动能不变：体积藏小，压强增大，圆简内壁单 功(7eV),所以能发生光电效应产生光电子，C错误： 位面积受到的压力增大· (2)气体处于状态A时，对活塞受力分析，有pS十mg=S D.将电源的正负规对调，把滑动变血器的滑动触头向右滑动，当 解得p1=1X103Pa 电流表示数不再增加时，此时电流表的示数为饱和光电流，D错 气体从状态A到状态B,由玻意耳定律有pAVA一PBVB 误：故选A 解得Pa-1.2pA-L,2X10Pa 【答案】A 对点训练 气体从状态B到找高C,发生等容变化，由查理定律有一园 = 3.法A由题图可知跃迁时救出的光子①和均由同一高能级跃 解得Tc=350K. 迁到同一低能级，文释放的能量等于两能级的能量差，所以①和 (3)气体从我态B到状态C,外界对气体不微功，所以W等于气 ③的能量相等，A正确：由题图可知②的能量比④①的能量小，则 体从状态A到状态C外界对气体做的功，由(1)问分析可知，从 由公式E一h可知②的频率小于①的须单，B错误：用①驱射某 状态A到状态C内能的变化量等于从状态B到状态C内能的变 金属表面时能发生光电数应现象，但由于②的能量小于①，所以 化量，从软态A到状态C,由热力学第一定律有△U一W十Q 用②照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误：用①照射某 解得W=11J 金属时逸出光电子的最大初动能为Ek,由于④的能量大于①，则 【答案】(1)不变增大(2)350K(3)11J 由E=v一W,可知，用④照射该金属逸出光电子的最大初动能 对点训练 一定大于Ek,D错误 4.选BA.在B到C过程中，气体微等容变化，根据会-会可知 故选A. TT 4.遮CAB.极据光电效应方程及动能定理可知 气体的温度升高，则分子的速率分布曲线发生变化，故A错误： B.从C到A的过程中，气体压强不变，根据气体压强的微观意义 h-w-Uh·-w-U 可知器壁单位面积上受到气体分子平均碰撞力不变，故B正确： C,根据题意AB曲线为双当线的一部分可知AB过程pV乘积 由已知可得号-子，联立解得W=九：京极限波长为以，用频 不变，根据理想气体状态方程V=RT可知气体温度不变，气 体从外界吸热并全部用来对外做功，这是一种理想化的摸型，因 率为员的光照射该光电管时，不发生光电效应，没有光电子通 此，并不违反热力学第二定律，故C错误 出，故AB错误： D,p一V困像中图像与横物所围几何图形的面积表示功，根据图 像可知C到A过程，体积减小，外界对气体微功，A到B过程，体 C.光电管阴极K的遍出功为W一h·反故C正确： 积增大，气体对外界做功，C到A过程图像与V柚所国儿何图形 的面积大于A到B过程图像与V轴所国几何图形的面积，可知 D,他和光电流大小与入射无的猛度有关，用波长为受的光照 从C到A的过程外界对气体做的功大于A到B过程中气体对 射，加正向电压时，能和光电流不一定变大，看光的强度如何变 外界微的功，即从C到A的过程与从A到B过程中外界对气体 化，故D错误.故这C 做功总和为正，故D错误， 考点三 故选B. [例2]【解析】A.根据爱国斯坦光电效应方程有 第十五章 近代物理 十U整理得从=二·厂一·4结合随围甲有 b 第1讲 光电效应波粒二象性 解得人一%，故A正确： 知识储备夯基 B.根据爱因斯坦光电效应方程E一hy一W。可知，Ek一y图像纵 一，1.(1)电磁波温度(2)温度2.(1)完全吸收(2)①温度 缄距的绝对值表示运出功，因此实线对应金属的逸出功比虚线 种类②温度增加3.(1)整数倍(2)hu 对应金属的逸出功大，故B错误： 二，1.电子光电子2.大于或等于 C,当入射光的频率一定时，饱和光电流由入射光的强度决定，即 3.(1)大于或等于(2)强度增大(4)正比 在入射光越强，光子数越多，艳和光电流越大，故C正确： 三、1.hy2.最小值3.电子4.hy一W。 D.分析题图丁可知，当达到饱和光电流以后，增大光电常两端的 四1.1)波动2)粒子（3)波粒二象性2.台 电压，光电流不变，故D错误，故途AC, 【答案】AC 599第十四章热学 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 考向 1.理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题：2.理解热力学第二定律，知 定位 道热现象的方向性：3.会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题. 知识储备 夯基 改变内能的两种方式 热传递 [思考判断] 热力学第 一个热力学系统的内能变化量等于外界向 内容 (1)为了增加物体的内能， 它传递的 与外界对它所做的功的和 必须对物体做功或向它传 热力 定律 学第 表达式 △0日 递热量，做功和热传递的实 律 W>0,外界对物体做功 质是相同的 W &U= W<0,物体对外界做功 (2)绝热过程中，外界压缩 0+W 中正 -Q>0,物体热量 气体做功20J,气体的内能 负号 0L0<0,物体热量 法则 可能不变 ( △U>0,内能 (3)在给自行车打气时，会 △U<0,内能 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只 发现打气筒的温度升高，这 能从·种形式 为分·种形式，或者是从·个 内容 是因为打气筒从外界吸热。 物休 到别的物休，在或 的过程中， ( 量守 能其的总量保持 条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式 (4)可以从单一热源吸收热 恒定律 的能是否守恒是有条作件的 量，使之完全变成功 第一类 永动机 是不可能制成的，它违背了 (1)克劳修斯表述：热量不能 从低温物休传到 两种 高温物体 表述 (2)开尔文表述：不可能从单一热作热量，使之 力学第 完全变成，而不产上其他影响 3. 能量 分散在环此中的内能不管数量多么巨大，它只不过能 耗散 使地球大气稍稍变暖一点，却再也不能白动聚集起来 定律 驱动机器做功了 第二类 永动机 不可能制成，它违背了 319 金榜题名 创新高考总复习物理 核心考点 0)0 研磨 考点一热力学第一定律与能量守恒 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比 定律 例增加 1.热力学第一定律的理解 [听课记录] (1)内能的变化常用热力学第一定律进行 分析. (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对 外做功，W为负：体积缩小，外界对气体做功， W为正。 [对点训练] (3)与外界绝热，则不发生传热，此时Q=0. (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽 1.(2023·天津高考)如图是爬山所带的氧气瓶， 略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在 爬高过程中，氧气瓶里的气体体积和质量均不 分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生 变，温度降低，则气体 了变化. 2.三种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q=0,W=△U,外界 (物体)对物体（外界）做的功等于物体内能的 增加（减少）. A.对外做功 B.内能减少 (2)若过程中不做功，即W=0,则Q=△U,物 C.吸收热量 D.压强不变 体吸收（放出）的热量等于物体内能的增加（减 少). 考点二热力学第二定律 (3)若在过程的初、末状态，物体的内能不变， 1.热力学第二定律的理解 即△U=0,则W+Q=0或W=一Q,外界（物 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象 体)对物体（外界）做的功等于物体放出（吸收） 的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助 的热量 (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学 [例1](2022·山东高考)如图所示，内壁光滑 宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产 的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理 生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等. 想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于 在产生其他影响的条件下内能可以全部转化 静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内 为机械能，如气体的等温膨胀过程， 气体 (3)热力学第二定律的每一种表述，都揭示了 大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人 们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观 过程都具有方向性， nnonnnatinonnnnniwmm 2.热力学过程的方向性分析 A.内能增加，外界对气体做正功 B.内能减小，所有分子热运动速率都减小 (1)高温物体 热量Q能自发传给低温物体 热量Q不能自发传给 C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例 能自发地完全转化为 (2)功 减少 热 不能自发地转化为 320 第十四章热学 气体体积V (3) 能自发膨胀到气体体积V2 考点三 热力学第一定律与气体实验定 (较小) 不能自发收缩到 (较大) 律的综合 能自发混合成混合气 [例2]（多选）(2023·山东高考)一定质量的理想 (4)不同气体A和B 不能自发分离成体AB 气体，初始温度为300K,压强为1×105Pa,经等 [对点训练] 容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升 2.热力学第二定律表明 ( 100K;若经等压过程，需要吸收600J的热量 A.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为 才能使气体温度上升100K.下列说法正确 有用的功 的是 B.摩擦生热的过程是不可逆的 A.初始状态下，气体的体积为6L C.热不能全部转变为功 B.等压过程中，气体对外做功400J D.热量不可能从温度低的物体传到温度高的 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 物体 D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J 3.(2025·葫芦岛模拟)关于两类永动机和热力 [听课记录] 学的两个定律，下列说法正确的是 () A.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的 热机 B.第二类永动机不可能制造成功的原因是违 背了能量守恒定律 C.做功不一定改变物体的内能，热传递也不一 定改变物体的内能，但同时做功和热传递 [方法指导] 一定会改变物体的内能 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由 D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制 热力学第一定律分析 造一种热机，将海水的一部分内能转化为 (1)由体积变化分析气体做功的情况：体积 机械能是可能的 膨胀，气体对外做功：气体被压缩，外界对气体 [方法指导] 做功 两类永动机的比较 (2)由温度变化判断气体内能变化：温度升 第一类永动机 第二类永动机 高，气体内能增大：温度降低，气体内能减小， (3)由热力学第一定律△U=W十Q判断气 不需要任何动力 从单一热源吸收热 体是吸热还是放热. 设计 或燃料，却能不 量，使之完全变成功， (4)在p一V图像中，图像与横轴所围面积 要求 新地对外做功的 而不产生其他影响的 表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 机器 机器 [例3](2023·浙江6月选考)如图所示，导热 良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、 不可能 不违背能量守恒定 质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气 违背能量守恒 制成的 律，违背热力学第二 体，活塞能无摩擦滑动.圆筒与温度300K的 定律 原因 定律 热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A,其 体积VA=600cm3.缓慢推动活塞使气体达到 321 金榜题名创新高考总复习物理 状态B,此时体积Vg=500cm3.固定活塞，升 -[方法指导]… 高热源温度，气体达到状态C,此时压强pc 解答该类问题的思维流程 1.4×105Pa.已知从状态A到状态C,气体从 确定 定质量的气体 外界吸收热量Q=14J;从状态B到状态C,气 研究 对象 汽缸、活塞、液杜等 体内能增加△U=25J,大气压p。=1.01× 初态：1、Y、T1 105Pa. 气体实 状态参量 末态：P2、V2、T2 热源 验定律 两类 初、末态之间发牛的变化 分析 做功情况 热力学定律 吸、放热情况 内能变化情况 (1)气体从状态A到状态B,其分子平均动能 选用规律列 气体的三个实验定律、理想气体状态 (填“增大”“减小”或“不变”)，圆筒内 方程求解 方程、热力学第一定律 壁单位面积受到的压力 (填“增大” [对点训练] “减小”或“不变”)： 4.(2025·徐州模拟)一定质量的理想气体从状 (2)求气体在状态C的温度TC; 态A开始依次经过状态B再到状态C再回到 (3)求气体从状态A到状态B过程中外界对 状态A,其p一V图像如图所示，其中AB曲线 系统做的功W 为双曲线的一部分.下列说法正确的是() A.在B到C过程中，分子的速率分布曲线不 发生变化 B.从C到A的过程中，器壁单位面积上受到 气体分子平均碰撞力不变 C.从A到B过程中，气体从外界吸热并全部 用来对外做功，所以违反了热力学第二定律 D.从C到A的过程与从A到B过程中外界 对气体做功总和为零 请完成提分集训（八十三） 322