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人教版（2019）选择性必修第三册高二下学期物理新教材 第3章 章末综合提升讲义
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这是一份人教版（2019）选择性必修第三册高二下学期物理新教材 第3章 章末综合提升讲义，共5页。
[巩固层·知识整合][提升层·能力强化]1．公式：ΔU＝Q＋W。2．注意各物理量符号和理想气体的特点(1)各物理量符合的意义(2)应用热力学第一定律应注意的问题①只有绝热过程Q＝0，ΔU＝W，用做功可判断内能的变化。②只有在气体体积不变时，W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化。③若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反，大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑。④对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化情况，气体体积缩小，W>0；气体体积增大，W<0。【例1】 (多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大C．若气体温度升高1 K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量D．在完全失重状态下，气体的压强为零思路点拨：(1)由eq \f(pV,T)＝C可知，P、V、T三者的变化关系。(2)利用ΔU＝W＋Q可以判定W、Q、ΔU的变化，还要注意符号法则。AC [一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，A正确；由eq \f(pV,T)＝C知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；气体的压强是由于分子不断撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误。][一语通关](1)对于气体要抓住体积V变化是做功的标志(气体自由膨胀除外，一般情况下，V变大，气体对外做功，W＜0，反之，气体对内做功，W＞0)。(2)对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志(T升高，内能增加ΔU＞0，反之，内能减少ΔU＜0)。1．热力学第二定律的几种表现形式(1)传热具有方向性两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化。(2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。(3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。2．深刻理解热力学第二定律的内涵掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明。凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的。【例2】 (多选)下列说法正确的是( )A．冰箱能使热量从低温物体传给高温物体，因此不遵循热力学第二定律B．空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多C．自发的热传导是不可逆的D．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响思路点拨：(1)看能否自发完成。(2)看是否有其他影响或变化。BC [有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传给高温物体，空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量，A错误，B正确；不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，D错误，C正确。][一语通关](1)自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的。(2)理解的关键是“自发”和“不产生其他影响”。[培养层·素养升华]如图所示，喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)。[设问探究]1．当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。2．打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。提示：1．以喷雾器内封闭的气体和被充入的气体为研究对象，设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律，得p1V1＝p2V2。代入数据得p2＝2.5 atm。微观解释：影响气体压强的两个微观因素：一是分子平均动能；二是分子的数密度。温度不变，分子平均动能不变，体积减小，单位体积内分子数增加，所以压强增加。2．吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体吸热。[深度思考] 如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则( )A．Tb＞Tc，Qab＞QacB．Tb＞Tc，Qab＞QacC．Tb＝Tc，Qab＞QacD．Tb＝Tc，Qab＜QacC [由理想气体状态方程知eq \f(2p0V0,Tc)＝eq \f(p0V0,Ta)＝eq \f(p0·2V0,Tb)，故Tc＝Tb；过程ab和ac中内能改变量相同，ac过程气体体积不变，做功为0，W1＝0，ab过程气体体积增大，气体对外做功W2<0，由热力学第一定律Q＋W＝ΔU知Qac
[巩固层·知识整合][提升层·能力强化]1．公式：ΔU＝Q＋W。2．注意各物理量符号和理想气体的特点(1)各物理量符合的意义(2)应用热力学第一定律应注意的问题①只有绝热过程Q＝0，ΔU＝W，用做功可判断内能的变化。②只有在气体体积不变时，W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化。③若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反，大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑。④对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化情况，气体体积缩小，W>0；气体体积增大，W<0。【例1】 (多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大C．若气体温度升高1 K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量D．在完全失重状态下，气体的压强为零思路点拨：(1)由eq \f(pV,T)＝C可知，P、V、T三者的变化关系。(2)利用ΔU＝W＋Q可以判定W、Q、ΔU的变化，还要注意符号法则。AC [一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，A正确；由eq \f(pV,T)＝C知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；气体的压强是由于分子不断撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误。][一语通关](1)对于气体要抓住体积V变化是做功的标志(气体自由膨胀除外，一般情况下，V变大，气体对外做功，W＜0，反之，气体对内做功，W＞0)。(2)对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志(T升高，内能增加ΔU＞0，反之，内能减少ΔU＜0)。1．热力学第二定律的几种表现形式(1)传热具有方向性两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化。(2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。(3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。2．深刻理解热力学第二定律的内涵掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明。凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的。【例2】 (多选)下列说法正确的是( )A．冰箱能使热量从低温物体传给高温物体，因此不遵循热力学第二定律B．空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多C．自发的热传导是不可逆的D．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响思路点拨：(1)看能否自发完成。(2)看是否有其他影响或变化。BC [有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传给高温物体，空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量，A错误，B正确；不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，D错误，C正确。][一语通关](1)自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的。(2)理解的关键是“自发”和“不产生其他影响”。[培养层·素养升华]如图所示，喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)。[设问探究]1．当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。2．打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。提示：1．以喷雾器内封闭的气体和被充入的气体为研究对象，设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律，得p1V1＝p2V2。代入数据得p2＝2.5 atm。微观解释：影响气体压强的两个微观因素：一是分子平均动能；二是分子的数密度。温度不变，分子平均动能不变，体积减小，单位体积内分子数增加，所以压强增加。2．吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体吸热。[深度思考] 如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则( )A．Tb＞Tc，Qab＞QacB．Tb＞Tc，Qab＞QacC．Tb＝Tc，Qab＞QacD．Tb＝Tc，Qab＜QacC [由理想气体状态方程知eq \f(2p0V0,Tc)＝eq \f(p0V0,Ta)＝eq \f(p0·2V0,Tb)，故Tc＝Tb；过程ab和ac中内能改变量相同，ac过程气体体积不变，做功为0，W1＝0，ab过程气体体积增大，气体对外做功W2<0，由热力学第一定律Q＋W＝ΔU知Qac
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