2025年高中物理试卷(带答案)第3讲　热力学定律与能量守恒.docx

第3讲热力学定律与能量守恒

课程标准

素养目标

1.知道热力学第一定律．通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义．

2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象．体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．

3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律．

物理观念：(1)知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成．

(2)知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化具有方向性，了解能量耗散和品质降低的内容，能解释相关现象．

科学思维：(1)理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因．

(2)理解热力学第二定律的两种表述，学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题，提高分析推理能力．

考点一热力学第一定律的理解和应用

【必备知识·自主落实】

一、改变物体内能的两种方式

1．________．

2．热传递．

二、热力学第一定律实质是能量守恒定律

1．内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的________与外界对它所做的功的和．

2．表达式：ΔU＝________．

3．表达式中的正、负号法则

符号

W

Q

ΔU

＋

外界对物体做功

物体________热量

内能________

－

物体对外界做功

物体________热量

内能________

三、能量守恒定律

1．内容：能量既不会凭空________，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为其他形式，或者是从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量________．

2．第一类永动机是不可能制成的，它违背了________________．

【关键能力·思维进阶】

1．[2023·天津卷]如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体()

A．对外做功

B．内能减小

C.吸收热量

D．压强不变

2．(多选)如图，甲图实验1密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起．若两地温度相同，研究桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况．乙图实验2中中国制造的列车空气弹簧实现了欧洲高端铁路市场全覆盖，空气弹簧安装在列车车厢底部，可以起到有效减震、提升列车运行平稳性的作用．空气弹簧主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量气体构成．列车上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢震动．上下乘客时气缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，外界温度恒定，气缸内气体视为理想气体．下列说法正确的是()

甲乙

A．甲图实验1中桶内的气体压强p减小和分子平均动能Ek减小

B．甲图实验1中桶内的气体压强p减小和分子平均动能Ek不变

C．乙图实验2中剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体的内能增加

D．乙图实验2中剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体分子的平均动能减小

3．如图a，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图b甲)．内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J.

(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；

(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图b乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量．

考点二热力学第一定律与图像的综合应用

例1一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C再回到状态A，其V-T图像如图所示．O、C、B三点在同一直线上，AB与纵轴平行，则下列说法不正确的是()

A．A→B过程中，单位时间内打到容器壁上单位面积的分子数增多

B．A→B过程中，气体吸收热量

C．B→C过程中，气体放出的热量比外界对气体做的功多

D．C→A过程中，速率大的分子数增多

例2[2023·广东卷]在驻波声场的作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内的气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C的过程外界对气体做功为W.已知p0、V0、T0和W.求：

(1)pB的表达式；

(2)TC的表达式；

(3)B到C的过程，气泡内