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第十章 热力学定律人教版选修3－3 习 题 课 ★教学目标： 1．知识目标 通过例题的讲解，使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解，并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。 2．能力目标 在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上，能够分析和解决一些实际问题。 3．物理方法教育目标 通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。 【例2】如图所示，本块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B在光滑地面上自由滑动，这次F做的功为W2，生热为Q2。，则应有（ ） A．W1 W2，Q1=Q2 B．W1= W2，Q1=Q2 C．W1 W2，Q1Q2 D．W1 W2，Q1Q2 思路分析：设B板长为L，A、B间摩擦力为f，当B固定时，W1=FL，Q1=f s相=fL；当B不固定时，如图所示，由于A对B有摩擦力使B向右移动了sB，则A的位移为（L+sB）。所以W2=F（L+sB），Q2=f s相=fL，A正确。 答案：A 思想方法小结：解决本题的关键是找出相对位移。再由公式求热量。公式Q=f s相是由能量守恒定律推导而来的。因此，也可以根据能量守恒，通过求其他形式能的减少量来间接求内能的增加量。 专题（二）热力学定律的应用 【例3】如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（ ） A．外力对乙做功，甲的内能不变 B．外力对乙做功，乙的内能不变 C．乙传热给甲，乙的内能增加 D．乙的内能增加，甲的内能不变 思路分析：隔板B是导热的，说明甲、乙两部分气体间有热传递；容器和活塞是绝热的，说明容器内气体与外界没有热交换。当将活塞P向B移动一段距离时，活塞压缩气体对气体乙做功，故乙的内能增加，温度升高。又由于隔板B是导热的，而升温后的乙气体温度比甲高，故热量由乙传向甲。由于气体与外界是绝热的，故当最后达到热平衡时的温度比最初的温度有所升高，甲、乙的内能都增加，所以正确选项为C。 答案：C 【例4】我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。其原因是（ ） A．这违反了能量守恒定律 B．在任何条件下内能都不可能转化成机械能，只有机械能才会转化为内能 C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的 D．以上说法均不正确 思路分析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。 答案：C 【例5】关于热传导的方向性，下列说法正确的是（ ） A．热量能自发地由高温物体传给低温物体 B．热量能自发地由低温物体传给高温物体 C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体 D．热量一定不可能从低温物体传给高温物体 思路分析：在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，而热量只能自发地从高温物体传给低温物体。 答案：AC 【例6】关于永动机不可能制成的下列说法中正确的是（ ） A．第一类永动机违反了能量守恒定律 B．第二类永动机违反了能量守恒定律 C．第一类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D．第二类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 思路分析：第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热传递的方向性。因此，正确选项为A、D。 答案：AD 专题（三）高考专题 内能的改变，做功与热传递在高考中是热点，但难度不会太大，属于基础题型。热力学第一、第二定律在高考中是一新兴热点，考查时题型灵活，既可综合考查亦可单独命题。近几年能源与环境的关系成为社会广泛关注的问题，本章知识在高考中出现机率大，分值高，应引起我们的足够注视。 【例7】一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（ ）（2004年，全国） A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小 C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定 思路分析：由热力学第一定律ΔU=W+Q可判断：气体吸收热量，Q为正值；气体体积膨胀对外做功，W为负值，由于不知道Q与W绝对值的关系，因此气体的内能变化无法确定。 答案：D 思想方法小结：物体内能改变的方式有两种：做功和热传递，考虑物体的内能变化时，必须两种因素全部考虑在内。如果两种方式均有，则应考虑利用热力学第一定律ΔU=W+Q判断。 【例8】下