第3章 热力学定律章末综合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第三章热力学定律 B.气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外： A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热 做功，所以此过程不违反热力学第二定律 B.冷水倒人保温杯后，冷水和杯子的温度都变得 C.气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功， 更低 但此过程不违反热力学第二定律 C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量 D.以上三种说法都不对 全部转化为功，而不产生其他影响 5.下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一： D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取 定律的有 ,不违背热力学第一定律、但 热量散发到温度较高的室内 违背热力学第二定律的有 (填正确答 温馨提示 请做课时分层检测（十四） 案标号) 章末综合提升 【知识网络构建】 内容 功和内能变化的关系一△U=W 热力学第一定律 △U=Q+W公式 功、热和内 热和内能变化的关系△U=Q 热传递的方向性 能的改变 热机 热力学第二定律 热力学定律 做功 改变物体内能的两种方式 两种表述 热传递 第一类永动机违背 能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失 两类永动机 能量守恒 它只能从一种形式转化为另一种形式， 第二类永动机违背 定律 或者从一个物体转移到另一个物体，在 热力学第二定律 转化或转移的过程中其总量不变 ◆ 归纳提能◆ 一、对温度、内能、热量、功的理解 (2)热量是热传递过程中的特征物理量，离开过 概念 温度 内能 热量 功 程谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有“内 表示物体的 做功过程 能”，根本不存在“热量”和“功”，因此不能说一个 物体内所有 冷热程度， 是机械能 系统中含有多少“热量”或多少“功”。 分子动能和 是热传递过 是物体分子 :[典例1]把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒 分子势能的 程中内能的 或其他形 平均动能大 式的能与 总和，它是改变量，用 的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气 小的标志， 内能之间 含义 由大量分子 来度量热传 骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，浸有乙醚 它是大量分 的转化过 的热运动和递过程中内 的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明() 子热运动的 程。功是 分子的相对 能转移的 整体表现， 该过程能 A.做功可以升高物体的温度 位置所决定 多少 对个别分子 量转化的 B.做功可以改变物体的内能 无意义 的能 量度 C.做功一定可以增加物体的内能 D.做功可以增加物体的热量 温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递 关系 的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度， [听课记录] 实质上是内能的转移 (1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四 个物理量。当物体的内能改变时，温度不一定改： 变。只有当通过热传递改变物体内能时才会有： 热量传递，能量的形式没有发生变化。 69 物理·选择性必修第三册 [典例2]下列关于温度、内能、热量和功的说法正！ [听课记录] 确的是 A.同一物体温度越高，内能越大 B.要使物体的内能增加，一定要吸收热量 C.要使物体的内能增加，一定要对物体做功 D.物体内能增加，它的温度就一定升高 [听课记录] :2.抽水蓄能电站 :[典例4幻抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能 电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居 民用电低谷时（如深夜），电站利用居民电网多余 电能把水从下水库抽到上水库。另一种为放水 发电模式：居民用电高峰时，将上水库中的水放 到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电 网供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷 的作用。关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是 二、热力学定律在STSE问题中的应用 ( 1.在生活中的物理问题 上水库 上水库 [典例3]如图，某厂家声称所生产的空气能热水 器能将热量从空气吸收到储水箱，下列说法中正 电 电 确的是 ( 下水库 下水库 更 蓄能 发电 度 压缩机 热水出 A.抽水蓄能的过程中，能量守恒 吸 收 B.放水发电的过程中，机械能守恒 介质循环 冷水入 气 凝器 C.抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多 的 D.抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机 问题了 膨胀阀过滤器储液罐 [听课记录] A.热量可以自发地从大气传递到储水箱内 B.空气能热水器的工作原理违反了能量守恒 定律 C.空气能热水器的工作原理违反了热力学第二 定律 D.空气能热水器能够不断地把空气中的热量传： 到水箱内，但必须消耗电能 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章末检测卷（三） 70述是等价的，选项D正确。 电磁波的波长越短，A选项正确 答案ACD 答案A 素养演练·提升技能 要点2 1.解析 一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 探究导入 提示：宏观弹簧振子的能昼值是连续的，而微观粒子的能 交客 昼是量子化的。 2.解析 对某物体传热，若物体对外做功，则该物体的内能可能会减[典例2]解析 光是电磁波，辐射能量也是一份一份地进行的，功率 少，选项A正确；根据热力学第二定律可知，热量也能从低温物体传 为100W的电灯每秒产生光能E=100J,设电灯每秒发射的能量子 递给高温物体，但是要引起其他的变化，选项B错误：根据热力学第 二定律可知，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产 数为m,E=hv=h无，在以电灯为球心的半径为10m的球面上. 生其他影响，选项C正确：根据热力学第二定律可知，即使随着技术 EA 的发展，效率是100%的热机也是不可以制造出来的，选项D错误。 1m的面积每秒通过的能量子数为n= ≈2.4×1017个 4πRhc 答案 AC 答案 A 3.解析 不消耗能量而不断对外做功的第一类求动机是不可能制成：针对训练 的，因为它违背了能量守恒定律，故A正确：从单一热库吸收热量而 :3.解析两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时 对外做功的第二类求动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第 间内打到物体表面的光子数之比为5：4，根据E=Nε，因为E相 二定律，故B错误：热力学第二定律告诉我们机械能可以转化为内 hc 能，而内能在“一定的条件下”也能转化为机械能，故C错误：热量能 同，可得光子能量之比为4：5：再根据e=hv ·,光子能量与波长 从高温物体传向低温物体，在“一定的条件下”也能从低温物体传向 成反比，故光子波长之比为5：4，故D正确。 高温物体，故D错误 答案 D 答案 A 4.解析此过程虽然是气体从单一热库吸热，全部用来对外做功，但 !4,解析激光在介质中的折射率n=二 。,故激光在真空中 引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律。 答案 ,B错误：由能量关系 5.解析 A项符合热力学第一、第二定律。冷水和杯子温度不可能都 的波长=以，A正确；激光频率一无。二 变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热 P1=Ne,c=入y,A=mA及e=y得N=Pn以，C正确，D错误。 力学第一定律。C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热 hc 力学第二定律。D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取 答案AC 热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律 素养演练·提升技能 答案BC 有些黑体自身辐射电磁波，看起来还会很明亮，所以黑体不 章末综合提升 ·定是黑的，故选项A错误：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 归纳提能 只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故选项B错 [典例1 误，C正确：电磁波最终不能从空腔射出，因此这个带小扎的空腔就 解析当快速下压活塞时，活塞对玻璃简内的空气做功，攻 变了气体的内能，气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的 近似为一个黑体，故选项D正确。 答案 CD 棉花燃烧起来，故B正确：做功改变的是物体的内能， 温度升高是内 能增大的表现，热量是过程量，所以A、D错误：若外界对系统做功， 2.解析 黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越 同时系统对外放出热量，系统内能不一定增加，C错误。 大，故A正确；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短 的方向移动，黑体辐射的强度与波长有关，故B正确，C错误：黑体 答案B 辐射有一定的实验规律，故D错误 [「典例2]解析物体的内能与温度有关，同一物体温度越高，内能越 答案 AB 大，A正确：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，使物体内能 增加既可以通过吸收热量也可以通过对物体做功来实现，B、C错 3.解析 根据=hy=6.63×10-31×5.0×1014J≈3.3×10-1J,可知 (正确 误：物体内能是分子动能与分子势能的总和，内能增加可能只是分 答案 子势能的增加，分子平均动能可能不变，即温度可能不变，D错误。4，解析 答案 紫外激光能量子的值为 「典例3]解析该热水器将空气中的能量转移到热水中，符合能量 6。=hC=6.63×101×3X10 J≈5.68×10-1J, 守恒定律，但是热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，实 0.35×10-6 质上在产生热水的过程中，必须消耗电能才能实现，因此也符合热： 则该紫外激光所含光子数为 力学第二定律。故A、B、C错误，D正确。 2400 n= E 答案D 5.68×10元≈4.23×101（个）. [典例4]解析抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确： 放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒，故 '; 答案4.23×1021个 2 光电效应 B错误：抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并不能使能 量增多，故C错误：抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷 必备知识·自主梳理 期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机， 一、1.电子 2.电子3，(1)饱和(2)截止(3)瞬时性4，最小值 还需节约能源，故D错误。 二、1.光子2.(1)hwy(2)逸出功W。 答案 A 三2.大于3.粒子性4.(1)么 (2)变大5.(1)电磁波 (2)粒 第四章原子结构和波粒二象性 子性 (3)波动粒子波粒二象 1普朗克黑体辐射理论 :自主评价 必备知识·自主梳理 1.(1)×(2)/(3)/ (4)×(5)× 三蓝藏紧收能算外制是隆量授分2烟 !·提示：锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发射出光电子·回 此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定 自主评价 角度 1.(1)×(2)√(3)/(4)/ 关键能力·合作探究 2.提示：根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了这个人辐·要点1 射的红外线的频率和强度。通过监测被测者辐射的红外线的况探究导入提示：()说明发生了光电效应现象 就能知道这个人的体温。 (2)电压表、电流表的示数均增大，当电流增大到一定值后，滑动变 关键能力·合作探究 阻器的滑片再向右移动，电流也不再增大 说明存在饱和电流 要点 (3)电压表示数增大，电流表示数减小，最后电流表的示数可能减小 探究导入提示：(1)从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔 到0。说明存在遏止电压。 壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全[典例1]解析，入射光的频率小于裁止频率时，无论照射多长时间 部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。小孔只吸收电磁波，不反射 也不能产生光电流，A错误：根据c=Av,当A=0.5m时，v=6.0入 电磁波，所以小孔能够模拟黑体。 10Hz,大于裁止频率，能发生光电效应产生光电流，B正确：饱和 (2)黑体能够向外辐射电磁波 光电流和入射光的频率无关，C错误：增加电源电压，光电流不一定 「典例1门解析若人体温度升高，则人体的热辐射强度1增大，由 增加，D错误。 e=hv可知对应的频率变大，由c=y知对应的波长减小，选项B! 答案B 正确。 针对训练 答案B :1.解析锌板原来不带电，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针发 针对训练 生了偏转，说明锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发生光 1,解析黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越 电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针 大，A正确：由题图可知，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都 也带正电，故A正确；金属的逸出功与金属本身的材料有关，与光的 减小，B错误：随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短 频率无关，故B错误；增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在 的方向移动，即向频率较大的方向移动，反之，随着温度的降低，黑· 锌板上的光子数增多，所以单位时间内产生的光电子数增多，故C 体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，C、D错误。 错误：能否发生光电效应与光照强度无关，取决于入射光的频率和 客 A 金属裁止频率之间的关系，故D错误， 2.解析黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度趣高，辐射· 答案A 越强，黑体辐射的波长分布情况也随温度而变化，温度越高，辐射的2.解析 开关S断开，由于仍能发生光电效应，光电子仍能到达阳极， 213