2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 第63講 熱力學(xué)定律 能量守恒定律學(xué)案（含解析）（選修3-3）.doc

第63講熱力學(xué)定律能量守恒定律考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律1熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達(dá)式：UQW。2熱力學(xué)第一定律符號(hào)意義3能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。(2)第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)。它是不可能制成的。4三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，即Q0，則WU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量。(2)若過程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對物體做的功等于物體放出的熱量。1在一個(gè)密閉隔熱的房間里，有一電冰箱正在工作，如果打開電冰箱的門，過一段時(shí)間后房間的溫度會(huì)()A降低B不變 C升高D無法判斷答案C解析電冰箱工作時(shí)，將部分電能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到房間內(nèi)，所以房間內(nèi)溫度升高，C正確。2(多選)夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時(shí)候，會(huì)覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是()A氣體的內(nèi)能減少 B氣體的內(nèi)能不變 C氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低 D氣體膨脹時(shí)，熱量散得太快，使氣體溫度降低了 E氣體分子的平均動(dòng)能減小答案ACE解析氣體噴出時(shí)，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，即Q0、W<0，根據(jù)UWQ可知U<0，即內(nèi)能減少，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，A、C、E正確。3教材母題(人教版選修33 P56T1)用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做了900 J的功，同時(shí)汽缸向外散熱210 J，汽缸里空氣的內(nèi)能改變了多少？變式子題一定質(zhì)量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問：(1)氣體的內(nèi)能怎樣發(fā)生變化？變化了多少？(2)如果氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？答案(1)增加 160 J(2)外界對氣體做功80 J解析(1)由熱力學(xué)第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，氣體的內(nèi)能增加了160 J。(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1的過程中內(nèi)能應(yīng)減少，其減少量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中內(nèi)能的增加量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內(nèi)能應(yīng)減少160 J，即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對氣體做功80 J。考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響?；虮硎鰹椤暗诙愑绖?dòng)機(jī)是不可能制成的?！?用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。3熱力學(xué)第二定律的微觀解釋一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。4對熱力學(xué)第二定律的理解(1)在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的涵義：“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助?！安划a(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。(2)熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。如：高溫物體低溫物體機(jī)械能內(nèi)能氣體體積V1氣體體積V2(較大)不同氣體A和B混合氣體AB5兩類永動(dòng)機(jī)的比較1教材母題(人教版選修33 P61T2)以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？A一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱。B蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。C桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離。D電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體。變式子題(2018青島模擬)(多選)以下哪個(gè)現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律()A一杯熱茶在打開蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變涼B沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機(jī)，其效率可能是100%C桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E在地面上運(yùn)動(dòng)的物體逐漸停下來，機(jī)械能全部變?yōu)閮?nèi)能答案ACE解析熱茶自動(dòng)變涼是熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，A正確；任何熱機(jī)效率都不可能達(dá)到100%，B錯(cuò)誤；泥水分離是機(jī)械能(重力勢能)向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，C正確；熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，D錯(cuò)誤；物體因摩擦力而停下來，是機(jī)械能(動(dòng)能)向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是自發(fā)過程，E正確。2(多選)下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律B能量耗散過程中能量不守恒C電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律D能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性E物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功答案ADE解析第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，A正確；能量耗散過程中能量也是守恒的，B錯(cuò)誤；電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，因?yàn)樗牧穗娔?，所以不違背熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；能量耗散反映了能量轉(zhuǎn)化的方向性，D正確；在產(chǎn)生了其他影響的情況下，物體從單一熱源吸收的熱量可以全部用于做功，E正確。3(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B對某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體答案AC解析由UWQ可知做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑，它們是等效的，A正確，B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知，可以從單一熱源吸收熱量，使之全部變?yōu)楣?，但?huì)產(chǎn)生其他影響，C正確；由熱力學(xué)第二定律知，熱量只是不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合解答此類問題基本流程(2018達(dá)州一模)在圖甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體，圖乙是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的VT圖象。已知AB的反向延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)為p1.0105 Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量Q6.0102 J，求：(1)氣體在狀態(tài)B的體積VB；(2)此過程中氣體內(nèi)能的增量U。解析(1)由VT圖象通過坐標(biāo)原點(diǎn)，可知從A到B理想氣體發(fā)生等壓變化。由蓋呂薩克定律得：；解得：VBVA6.0103 m38.0103 m3。(2)外界對氣體做的功：Wp(VBVA)1.0105(8.01036.0103) J2102 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律：UQW解得：U6.0102 J2102 J4.0102 J400 J。答案(1)8.0103 m3(2)400 J方法歸納一定量的理想氣體發(fā)生變化，一般有絕熱過程(Q0)、無功過程(W0)、一般過程(Q、W均不為零)。(1)做功情況看體積體積V減小外界對氣體做功WpV>0；體積V增大氣體對外界做功WpV<0；自由膨脹W0；體積不變WpV0。(2)內(nèi)能變化看溫度(理想氣體)溫度T升高內(nèi)能增加U>0；溫度T降低內(nèi)能減少U<0；溫度T不變內(nèi)能不變U0。(3)吸熱還是放熱，一般題目中會(huì)說明，或由熱力學(xué)第一定律UQW，知道W和U后確定Q的正負(fù)。1.(2017全國卷)(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功D氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功E氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變答案ABD解析氣體向真空膨脹時(shí)不受阻礙，氣體不對外做功，由于汽缸是絕熱的，沒有熱交換，所以氣體擴(kuò)散前后內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確。氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，且沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增大，選項(xiàng)B、D正確。氣體在真空中自發(fā)擴(kuò)散的過程中不對外做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。氣體在被壓縮過程中，內(nèi)能增大，由于一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定，溫度越高，內(nèi)能越大，氣體分子的平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。2.(2018湖南師大附中模擬)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸，高度為L、底面積為S，缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。溫度為熱力學(xué)溫標(biāo)T0時(shí)，用繩子系住汽缸底，將汽缸倒過來懸掛起來，汽缸處于豎直狀態(tài)，缸內(nèi)氣體高為L0。已知重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)活塞厚度及活塞與缸體的摩擦，求：(1)采用緩慢升溫的方法使活塞與汽缸脫離，缸內(nèi)氣體的溫度至少要升高到多少？(2)從開始升溫到活塞剛要脫離汽缸，缸內(nèi)氣體壓力對活塞做功多少？(3)當(dāng)活塞剛要脫離汽缸時(shí)，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量為U，則氣體在活塞下移的過程中吸收的熱量為多少？答案(1)T0(2)(p0Smg)(LL0)(3)U(p0Smg)(LL0)解析(1)氣體等壓變化，由蓋呂薩克定律得：，解得：T。(2)對活塞，由平衡條件得：mgpSp0S，氣體做功：WFlpSlpS(LL0)，解得：W(p0Smg)(LL0)。(3)由熱力學(xué)第一定律得：UWQ，且WW，則氣體吸收的熱量：QUWU(p0Smg)(LL0)。課后作業(yè) 鞏固強(qiáng)化練1一定質(zhì)量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8104 J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105 J，則下列各式中正確的是()AW8104 J，U1.2105 J，Q4104 JBW8104 J，U1.2105 J，Q2105 JCW8104 J，U1.2105 J，Q2104 JDW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J答案B解析因?yàn)橥饨鐚怏w做功，W取正值，即W8104 J；內(nèi)能減少，U取負(fù)值，即U1.2105 J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，可知QUW1.2105 J8104 J2105 J，B正確。2某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的，且車胎體積增大。若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么()A外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大答案D解析由C可知車胎內(nèi)氣體p、V增大時(shí)，車胎內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能增大；車胎體積增大，氣體對外做功，D正確。3(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，沿箭頭方向由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，其中氣體放出熱量的變化過程是()答案BD解析由圖象A是雙曲線知，狀態(tài)1到狀態(tài)2是等溫變化過程，故狀態(tài)1與狀態(tài)2溫度相同內(nèi)能相同，又從狀態(tài)1至狀態(tài)2氣體的體積增加，故氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體從外界吸熱，故A錯(cuò)誤；由圖象B有p1>p2，V1>V2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可知T1>T2，所以從狀態(tài)1至狀態(tài)2，氣體體積減小，說明外界對氣體做功，又T1>T2，說明氣體的內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w對外放熱，故B正確；由圖象C知，狀態(tài)1至狀態(tài)2，氣體溫度升高內(nèi)能增加，氣體體積增大氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體從外界吸收熱量，故C錯(cuò)誤；由圖象D知?dú)怏w的體積保持不變，氣體對外界不做功，從狀態(tài)1至狀態(tài)2氣體的溫度降低內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體對外放熱，故D正確。4.(多選)如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空。抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中()A氣體對外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答案BD解析a內(nèi)氣體向真空膨脹，不對外界做功，故A錯(cuò)誤；又因容器絕熱，Q0，由熱力學(xué)第一定律知，U0，故B正確；由玻意耳定律知壓強(qiáng)減小，稀薄氣體可看做理想氣體，內(nèi)能不變，則溫度不變，C錯(cuò)誤，D正確。5.如圖所示，一直柱形導(dǎo)熱汽缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸的摩擦，活塞的質(zhì)量為m、橫截面積為S。因?yàn)殡姛峤z的加熱，某時(shí)刻氣體溫度為T1，活塞與容器底部相距h?，F(xiàn)停止加熱，氣體通過汽缸緩慢放熱，當(dāng)氣體放出熱量Q時(shí)，氣體溫度下降到T2，求該過程中：(1)活塞下降的距離；(2)氣體內(nèi)能的改變量。答案(1)h(2)(p0Smg)hQ解析(1)氣體發(fā)生等壓變化，有，解得hh。(2)放熱過程中，外界對氣體做的功WpSh(p0Smg)h，由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能改變量UWQ(p0Smg)hQ。真題模擬練6(2018全國卷)(多選)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如pV圖中從a到b的直線所示。在此過程中()A氣體溫度一直降低B氣體內(nèi)能一直增加C氣體一直對外做功D氣體一直從外界吸熱E氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功答案BCD解析一定質(zhì)量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，A錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知?dú)怏w的內(nèi)能一直增加，B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對外做功，E錯(cuò)誤。7(2018全國卷)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程、到達(dá)狀態(tài)e。對此氣體，下列說法正確的是()A過程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B過程中氣體對外界做正功C過程中氣體從外界吸收了熱量D狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小答案BDE解析由理想氣體狀態(tài)方程可知，體積不變溫度升高即Tb>Ta，則pb>pa，即過程中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，A錯(cuò)誤；由于過程中氣體體積增大，所以過程中氣體對外界做正功，B正確；過程中氣體體積不變，對外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，過程中氣體放出熱量，C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，D正確；由理想氣體狀態(tài)方程C可得pC，即TV圖中的點(diǎn)與原點(diǎn)O的連線的斜率正比于該點(diǎn)的壓強(qiáng)，故狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，E正確。8(2017全國卷)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B在過程ca中外界對氣體做功C在過程ab中氣體對外界做功D在過程bc中氣體從外界吸收熱量E在過程ca中氣體從外界吸收熱量答案ABD解析ab過程是等容變化，壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，選項(xiàng)A正確；而由于體積不變，氣體對外界不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。ca過程是等壓變化，體積減小，外界對氣體做功，選項(xiàng)B正確；體積減小過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，氣體要放出熱量，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。bc過程是等溫變化，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外界做功，則需要吸收熱量，選項(xiàng)D正確。9(2016全國卷)(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A氣體吸熱后溫度一定升高B對氣體做功可以改變其內(nèi)能C理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡答案BDE解析若氣體吸熱的同時(shí)對外做功，則其溫度不一定升高，A錯(cuò)誤；做功是改變物體內(nèi)能的途徑之一，B正確；理想氣體等壓膨脹，氣體對外做功，由理想氣體狀態(tài)方程C知，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故一定吸熱，C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知D正確；如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)與第三個(gè)系統(tǒng)的溫度均相等，則這兩個(gè)系統(tǒng)之間也必定達(dá)到熱平衡，故E正確。10(2016全國卷)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()A氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功答案ABE解析由理想氣體狀態(tài)方程C知，pT，因此氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，故A項(xiàng)正確；對理想氣體而言，內(nèi)能由溫度決定，因Ta>Tc，故氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，B項(xiàng)正確；過程cd為等溫變化，內(nèi)能不變(U0)，壓強(qiáng)變大，體積減小，外界對氣體做功(W>0)，由熱力學(xué)第一定律UWQ，知Q<0，故為放熱過程且W|Q|，C項(xiàng)錯(cuò)誤；過程da為等壓變化，溫度升高，體積變大，氣體的內(nèi)能增大，U>0，對外做功，W<0，由UWQ，知該過程吸熱且Q>|W|，D項(xiàng)錯(cuò)誤；bc和da過程中溫度改變量相同，故體積變化量與壓強(qiáng)的乘積相同，由WFlpSlpV知，E項(xiàng)正確。11(2018福建省高中畢業(yè)檢查模擬(一)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，其循環(huán)過程的pV圖象如圖所示。其中，AB過程為等溫過程，氣體放出熱量4 J；BC過程為等容過程，氣體吸收熱量20 J；CD過程為等溫過程，氣體吸收熱量12 J；DA過程為等容過程，氣體放出熱量20 J。則氣體完成一次循環(huán)對外界所做的功為_ J；AB的過程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目_(選填“減小”“不變”或“增大”)；BC 的過程中，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能_(選填“減小”“不變”或“增大”)。答案8增大增大解析在氣體完成一次循環(huán)后的內(nèi)能與開始時(shí)是相等的，所以內(nèi)能不變，即U0；由題意可知，AB和DA的過程中，氣體放出的熱量分別為4 J和20 J，在BC和CD的過程中氣體吸收的熱量分別為20 J和12 J，則吸收的熱量QQABQBCQCDQDA4 J20 J12 J20 J8 J。由熱力學(xué)第一定律：UQW，所以W8 J，所以氣體完成一次循環(huán)對外做功是8 J。AB的過程中，體積減小，則單位體積中的氣體分子數(shù)目增大；BC的過程中，體積不變，壓強(qiáng)變大，則氣體的溫度升高，則氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。12(2018江蘇高考)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2.0105 Pa，經(jīng)歷ABCA的過程，整個(gè)過程中對外界放出61.4 J熱量。求該氣體在AB過程中對外界所做的功。答案138.6 J解析整個(gè)過程中，外界對氣體做功WWABWCA，且WCApA(VCVA)，由熱力學(xué)第一定律UQW，以及U0，得WAB(QWCA)，代入數(shù)據(jù)得WAB138.6 J，即氣體對外界做的功為138.6 J。13(2018太原市一模)如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸開口向上豎直固定在水平面上。缸內(nèi)輕質(zhì)光滑活塞封閉一段一定質(zhì)量的理想氣體。一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑定滑輪，一端拴住活塞，另一端拴著質(zhì)量為m的重物處于平衡狀態(tài)。此時(shí)氣體體積為V。用手托著重物，使其緩慢上升，直到細(xì)繩剛開始松弛但并未彎曲。已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞橫截面積為S，環(huán)境溫度保持不變。求：(1)從重物開始被托起到最高點(diǎn)的過程中，活塞下降的高度；(2)之后從靜止釋放重物，重物下落到最低點(diǎn)未與地面接觸時(shí)，活塞在汽缸內(nèi)比最初托起重物前的位置上升了H。若氣體的溫度不變，則氣體吸收的熱量是多少？答案(1)(2)(p0Smg)解析(1)根據(jù)對活塞受力分析可知，未托活塞時(shí)p1p0，氣體體積是V1V，托起重物時(shí)p2p0，氣體體積是V2VhS，根據(jù)玻意耳定律可知：p1V1p2V2，解得h。(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律且理想氣體的溫度不變內(nèi)能不變：UQW0，氣體對外做功：Wp0S(Hh)mg(Hh)，吸收的熱量QW(p0Smg)。第十五章選修3-4研讀考綱明方向,考情分析：1機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的考查以圖象為主，通過簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象研究振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，通過機(jī)械波的圖象研究波的形成與傳播規(guī)律。2機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波部分常以彈簧振子或單擺為載體，考查簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)合波動(dòng)問題，考查簡諧運(yùn)動(dòng)。3光學(xué)部分主要考查光的折射、全反射等光的傳播規(guī)律，要重視折射率公式和臨界角公式，重視數(shù)理相結(jié)合的方法。命題趨勢：1基本概念、機(jī)械波多以選擇題的形式出現(xiàn)。2機(jī)械波的部分內(nèi)容及光的折射、全反射多以計(jì)算題的形式來考查。說明：1簡諧運(yùn)動(dòng)只限于單擺和彈簧振子2簡諧運(yùn)動(dòng)的公式只限于回復(fù)力公式；圖象只限于位移時(shí)間圖象3光的干涉只限于雙縫干涉、薄膜干涉重讀教材定方法(對應(yīng)人教版選修34的頁碼及相關(guān)問題)1P13圖11.36，試寫出物體的振動(dòng)方程。提示：xAsin(t)，由圖知A4 cm，T0.8 s， rad/s；t0.1 s時(shí)，x0AsinA，解得(0<2)，所以x4sin cm。2P17閱讀“用單擺測定重力加速度”一段，請思考：如果只測出多組擺線長l和對應(yīng)的周期T，如何求重力加速度g?提示：設(shè)小球半徑為r，則擺長Llr，由T2，得lT2r，由lT2圖象的斜率即可求出g。3P30圖12.32，請思考：哪些因素可能造成波動(dòng)問題的多解性？提示：傳播方向(振動(dòng)方向)不確定引起的多解；波的周期性引起的多解。4P36圖12.47，圖中M點(diǎn)此刻振動(dòng)狀態(tài)如何？后呢？N點(diǎn)一定靜止嗎？提示：此刻M點(diǎn)波峰與波峰相遇，為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，后到達(dá)平衡位置，仍是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；N點(diǎn)是波峰與波谷相遇，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，只有兩列波的振幅相等時(shí)，N點(diǎn)才靜止。5P51圖13.27，圖中內(nèi)芯和外套哪個(gè)折射率大？提示：光從內(nèi)芯射向外套發(fā)生全反射，故內(nèi)芯的折射率大。6P54圖13.32，若通過S1和S2的是不同顏色的光，屏上也會(huì)出現(xiàn)干涉條紋嗎？提示：不會(huì)，因頻率不同的波相遇不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。7P58圖13.43，P60圖13.52，對比兩圖，試總結(jié)出干涉和衍射圖樣的不同與相似之處。提示：不同之處：干涉條紋是等間距等寬度的， 衍射條紋的中央亮紋最寬，越向兩側(cè)條紋越窄，間距越小。相似之處：兩縫距離或縫越窄，光的波長越長，干涉和衍射的條紋越寬，間距越大。8P71圖13.711，甲、乙兩圖都能發(fā)生全反射嗎？增大入射角，如果發(fā)生全反射，是紅光還是紫光先發(fā)生？提示：光從玻璃射向空氣才可能發(fā)生全反射，所以只有乙圖能發(fā)生全反射。由于紫光的折射率大，由sinC知紫光的全反射臨界角小，所以紫光先發(fā)生全反射。9P7576，閱讀“偉大的預(yù)言”部分，你如何理解麥克斯韋的電磁場理論？提示：麥克斯韋提出：(1)變化的磁場產(chǎn)生電場，(2)變化的電場產(chǎn)生磁場。這說明穩(wěn)定的電(磁)場不產(chǎn)生磁(電)場；均勻變化的電(磁)場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁(電)場；非均勻變化的電(磁)場產(chǎn)生變化的磁(電)場；周期性變化的電(磁)場產(chǎn)生同周期變化的磁(電)場，電磁場交替產(chǎn)生，空間存在電磁波。