第3章 章末综合提升—2020-2021学年新教材人教版(2019)高中物理选择性必修第三册讲义
2020--2021学年度物理(2019)必修第一册第三章 相互作用—力含答案
2020--2021物理（2019）必修第一册第三章相互作用—力含答案人教（新教材）必修第一册第三章相互作用—力1、如图所示，杂技演员表演顶坛时，头顶受到的压力产生的直接原因是()A．坛的形变B．头皮的形变C．坛受到的重力D．人受到的重力2、关于不倒翁不倒的原因，是它的重心设计巧妙，下列说法中正确的是()A．重心在不倒翁的几何中心上B．不倒翁的重心很高C．不倒翁的重心很低D．不倒翁的重心不在物体上3、一物体置于水平粗糙地面上，按如图所示不同方法，在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等，则物体受到的摩擦力的大小关系是()A．Ff甲>Ff乙>Ff丙B．Ff乙>Ff甲>Ff丙C．Ff丙>Ff乙>Ff甲D．Ff甲＝Ff乙＝Ff丙4、2018年3月22日,一架中国国际航空CA103客机,中午从天津飞抵香港途中遭遇鸟击。
导致前雷达罩受损,机上无人员伤亡。
下列关于小鸟和飞机相撞时的说法正确的是( )A.小鸟对飞机的作用力比飞机对小鸟的作用力大B.飞机对小鸟的作用力比小鸟对飞机的作用力大C.小鸟对飞机的作用力与飞机对小鸟的作用力一样大D.主动撞击的一方产生的作用力大5、关于共点力,下列说法中错误的是()A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相同,方向相反,这两个力是共点力B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线可以相交于一点,则这几个力是共点力6、用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示。
已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力分别为( )A.mg,mgB.mg,mgC.mg,mgD.mg,mg7、把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示，则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是()A．重力就是地球对物体的引力B．重力大小和物体运动状态有关C．重力的方向总是指向地心D．薄板的重心一定在直线AB上8、如图所示，运动员使冰壶以初速度v0开始，在水平面上做向左减速直线运动，下列判断正确的是()A．冰壶在运动过程中受到4个力的作用B．冰壶受到的摩擦力方向水平向右C．冰壶受到的摩擦力大小随冰壶的运动速度减小而减小D．冰壶受到的摩擦力大小随冰壶的运动速度减小而增大9、如图所示,在短道速滑接力项目的交接过程中,甲运动员从后面将乙运动员使劲推出过程中, ( )A.甲对乙有作用力,乙对甲没有作用力B.甲、乙之间的作用时间一定相等C.甲、乙之间的作用力是一对平衡力D.甲、乙之间的作用力大小相等、方向相反、合力为零10、用两条长度相等的细绳把一个镜框挂在墙上,如图所示的四种挂法中,细绳对镜框拉力最大的是 ()11、如图,电灯悬挂于两墙之间,更换水平绳OA使A点向上移动而保持O点的位置不变,则A点向上移动时( )A.绳OA的拉力逐渐增大B.绳OA的拉力逐渐减小C.绳OA的拉力先增大后减小D.绳OA的拉力先减小后增大*12、如图所示，甲、乙为两根完全相同的轻质弹簧，甲弹簧一端固定在天花板上，另一端悬挂一质量为m的物块；乙弹簧一端固定在水平地面上，另一端连接一质量也为m的物块．两物块静止时，测得甲、乙两根弹簧的长度分别为l1和l2.已知重力加速度为g，两弹簧均在弹性限度内．则这两根弹簧的劲度系数为()A.mgl1－l2B.2mgl1－l2C.mgl1＋l2D.2mgl1＋l213、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)如图所示,在水平桌面上放一个重GA=20 N的木块,木块与桌面间的动摩擦因数为0.4,使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力F为多少?如果再在木块A上加一块重为GB=10 N 的木块B,B与A之间的动摩擦因数为0.2,那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时,对木块A的水平拉力应为多少?此时木块B受到木块A的摩擦力多大?14、一个物体受到大小相等的两个拉力作用,每个拉力都是100 N,若两个力的夹角为60°,求合力的大小及方向。
2020_2021学年新教材高中物理第三章热力学定律2_3热力学第一定律能量守恒定律学案新人教版选择
热力学第一定律能量守恒定律必备知识·素养奠基一、热力学第一定律问题1:这个机械的动力力矩大于阻力力矩吗?问题2:这个机械能自动地转动下去永不停止吗?提示:1.不大于,总动力力矩的和不大于总阻力力矩的和。
2.不能,因为违反了能量守恒定律。
1.改变内能的两种方式:做功与传热。
两者在改变系统内能方面是等效的。
2.热力学第一定律:(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)数学表达式:ΔU=Q+W。
二、能量守恒定律1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中能量的总量保持不变。
2.意义:(1)各种形式的能可以相互转化。
(2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
关键能力·素养形成一热力学第一定律的应用1.对公式ΔU=Q+W中ΔU、Q、W符号的规定:符号Q W ΔU+ 物体吸收热量外界对物体做功内能增加- 物体放出热量物体对外界做功内能减少2.几种特殊情况:(1)若过程是绝热的,即Q=0,则ΔU=W,物体内能的增加量等于外界对物体做的功。
(2)若过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。
(3)若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W=-Q(或Q=-W),外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。
3.判断是否做功的方法:一般情况下外界对物体做功与否,需看物体的体积是否变化。
(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W<0。
(2)若物体体积减小,表明外界对物体做功,W>0。
【思考·讨论】如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,请在图像基础上思考以下问题:讨论:(1)在变化过程中是气体对外做功,还是外界对气体做功?(2)在变化过程中气体吸热,还是向外放热?气体内能增加了,还是减少了?提示:(1)由图可知,气体的变化为等压膨胀,一定是对外做功。
2020--2021学年高一物理(新教材)必修第一册第三章 相互作用—力同步练及答案
2020--2021物理（新教材）必修第一册第三章相互作用—力同步练及答案人教（新教材）必修第一册第三章相互作用—力1、下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是()A．极限法B．放大法C．控制变量法D．等效替代法2、关于静摩擦力，下列说法中正确的是()A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力B．静摩擦力总是阻碍物体的运动C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值3、2018年12月8日2时23分，搭载着“嫦娥四号”的“长征三号乙”运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射.2019年1月3日10时26分，嫦娥四号成功着陆在月球背面，成为世界上第一个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，这是人类航天史上的伟大壮举．下面有关说法正确的是()A．运载火箭尾部向下喷气，喷出的气体对火箭产生作用力，从而让火箭获得了向上的推力B．运载火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向后喷气，但无法获得前进的动力C．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力D．“嫦娥四号”离开地球大气层朝月球飞行的过程中，与地球之间不再存在相互作用力4、有三个力：F1＝3 N，F2＝5 N，F3＝9 N，则()A．F1可能是F2和F3的合力B．F2可能是F1和F3的合力C．F3可能是F1和F2的合力D．上述结论均不正确5、如图所示，一个质量为m的物体A，向其施加一个水平方向的力F，使A沿竖直墙壁匀速下滑，若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ，那么物体A与墙面间的摩擦力为()A．F f＝μmg向上B．F f＝mg向下C．F f＝F向下D．F f＝μF向上6、建筑工地上有三根木头堆放在水平地面上，现工人将另一根木头P搁在上面，便于将木头P锯断，关于木头P在支撑点M、N处受到的弹力的方向，下面哪个图是正确的()7、(双选)如图所示，消防战士正在沿绳进行爬绳练习，若消防战士用双手握住竖直的绳子匀速上攀和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是F f1和F f2，关于F f1和F f2的大小和方向，下列说法正确的是()A．F f1＝G，方向竖直向上B．F f1>G，方向竖直向上C．F f2＝G，方向竖直向上D．F f2<G，方向竖直向下8、下列各物体均处于静止状态，不计一切摩擦，则对物体的受力分析一定正确的是()9、2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式开通．为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥，其索塔与钢索如图所示．下列说法正确的是()A．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度C．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下D．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布10、(多选)如图所示，某物块静止在光滑斜面上，物块与一轻质弹簧相连，弹簧被固定在斜面的顶端，物块的下端用一个垂直于斜面的挡板挡住，整个装置处于静止状态，则物块的受力个数可能为()A．2 B．3C．4 D．5*11、如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是()A．棋子共受三个力作用B．棋子对棋盘的压力大小一定等于重力C．磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D．质量不同的棋子所受的摩擦力不同12、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内,书对A4纸的压力为3 N,A4纸与书之间的动摩擦因数为0.4。
第三章 2 摩擦力—2020-2021【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一册课后习题
2摩擦力基础巩固1.冰壶比赛的冰道表面覆盖着特制的微小颗粒。
如图所示,比赛时运动员常在冰壶滑行的前方用冰刷快速擦刷冰面,使冰壶滑得更远。
设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ,受到的滑动摩擦力为F f,则冰道被擦刷后()A.μ和F f都增大B.μ和F f都减小C.μ增大,F f减小D.μ减小,F f增大2.用如图所示装置研究摩擦力的变化规律,把木块放在水平长木板上,在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团,它只能被指针向左推动。
用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使拉力由零缓慢增大。
下列说法正确的是()A.木块开始运动前,摩擦力可以用公式F=μF N计算B.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小C.木块开始运动前,拉力小于摩擦力D.当拉力达到某一数值时木块开始移动,运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大3.《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。
如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与金属小球接触面保持竖直,则()A.小球受到的摩擦力方向竖直向下B.小球受到的摩擦力与重力大小相等C.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大D.若铁夹水平向右匀速移动,小球受到的摩擦力变大4.如图所示,汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动,车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动。
下列判断正确的是()A.若v1<v2,货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B.若v1<v2,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力C.若v1>v2,货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力D.若v1>v2,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力5.如图所示,有一质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25 cm、15 cm、8 cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的摩擦力大小关系为()A.F f1>F f2>F f3B.F f1=F f2=F f3C.F f1<F f2<F f3D.无法比较6.杂技演员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑,他所受的摩擦力分别是F f1和F f2,那么()A.F f1向下,F f2向上,且F f1=F f2B.F f1向下,F f2向上,且F f1>F f2C.F f1向上,F f2向上,且F f1=F f2D.F f1向上,F f2向下,且F f1=F f27.如图所示,质量为50 kg的箱子静止在水平地面上,用大小为230 N的水平力推箱子。
2021-2022学年新教材高中物理 第3章 相互作用——力 章末测评(含解析)新人教版必修第一册
章末综合测评(三) 相互作用——力一、单项选择题(本题共8小题，每题3分，共24分)1．书静止放在水平桌面上时，下列说法错误的是( )A．书和桌面都发生了微小的形变B．书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力C．桌面对书的支持力和书对桌面的压力是同一种性质的力D．书对桌面的压力就是书受的重力D [书静止放在水平桌面上时，书和桌面都发生了微小的形变，选项A正确；书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力，选项B正确；桌面对书的支持力和书对桌面的压力都是弹力，是同一种性质的力，选项C正确；书对桌面的压力作用在桌面上，是弹力；书受到的重力是由于地球对书的吸引产生的，两者不是相同的力，选项D错误。
故D符合题意。
]2．如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止。
若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是( )A．匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用B．匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上B [传送带匀速运动时，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直斜面向上的支持力外，还受沿斜面向上的静摩擦力的作用，选项A错误，B正确；传送带向上减速运动时，麻袋包相对传送带可能有向下的运动趋势、向上的运动趋势或无相对运动趋势，受到的摩擦力可能沿传送带向上、沿传送带向下或为零，选项C、D错误。
] 3．在研究二力合成的实验中，AB是一根被拉长的橡皮筋，如图所示。
不计轻绳与滑轮及滑轮与轮轴间的摩擦力，若改变拉力F而保持O点位置不变，则下列说法正确的是(重物P质量，夹角α、θ均可调)( )A．要使θ减小，减小拉力F即可B．要使θ减小，增大拉力F即可C．要使θ减小，必须改变α，同时改变F的大小才有可能D．要减小θ而保持α不变，则只改变F的大小是不可能保持O点的位置不变的D [O点位置不变，则橡皮筋的拉力F1不变，而物体产生的力F2也不变，如答图所示，分析可知选项D正确。
高中物理新教材同步 必修第一册第3章 章末素养提升
章末素养提升物理观念三种常见的力1.重力：方向竖直向下，大小为G＝mg，作用点在重心上2.弹力：在接触面上产生的弹力方向与接触面垂直，绳产生的弹力方向沿绳并指向绳收缩的方向大小：弹力的大小与形变量有关，在弹性限度内，形变量越大，弹力越大胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹簧弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx3.摩擦力(1)滑动摩擦力：①方向：沿接触面的切线，与相对运动方向相反②大小：F f＝μF压(2)静摩擦力：①方向：沿接触面的切线，与相对运动趋势方向相反②大小：0<F≤F max牛顿第三定律1.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上2.作用力与反作用力的特点(1)同时产生，同时变化，同时消失(2)同种性质(3)分别作用在两个相互作用的物体上3.知道一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别力的合成和分解1.合力与分力：等效替代关系2.遵守的定则：平行四边形定则、三角形定则3.合力大小范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2共点力的平衡1.平衡状态：物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动状态2.平衡条件：F合＝0或F x＝0，F y＝0科学思维等效思想1.重心是物体重力的等效作用点2.合力和分力是等效替代的关系假设法和条件法1.根据弹力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断弹力的有无和方向2.根据摩擦力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断摩擦力的有无和方向整体法和隔离法正确选取研究对象，初步会应用整体和隔离的思想对物体进行受力分析平衡问题的解法(1)合成法；(2)正交分解法；(3)图解法数学方法的应用应用作图和三角函数知识、相似三角形法求解合力或分力科学探究1.能提出与“弹簧形变量和弹力间关系”的探究方案有关的物理问题。
2.能根据测量数据描绘弹簧弹力与形变量关系的图像(F－x图像)。
能对F－x图像进行分析，得到弹簧弹力和形变量的定量关系，求出弹簧的劲度系数，知道测量误差产生的原因。
高中物理新教材同步 选择性必修第二册 第3章 章末素养提升
章末素养提升物理观念交变电流的产生和描述(1)产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动(2)交变电流的四值①瞬时值：e＝E m sin ωti＝I m sin ωt(从线圈位于中性面开始计时)②峰值：E m＝NBSω③有效值：U＝U m2，I＝I m2(只适用于正弦式交变电流)④平均值：E＝NΔΦΔt，I＝ER＋r变压器U1U2＝n1n2，I1n1＝I2n2(只有一个副线圈时)；P1＝P2电能的输送(1)输电线路上的功率损失：ΔP＝I2R线，电压损失：ΔU＝IR线，在线路电阻R线一定时，要减少输电损耗，需要减小输电电流，提高输电电压(2)远距离输电的基本原理：先用升压变压器升压到几百千伏后再向远距离输送，到达用户地区再通过降压变压器进行降压科学思维1.会用右手定则和法拉第电磁感应定律得出正弦式交变电流的大小和方向2.会根据电流的热效应计算有效值3.会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系科学探究通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系科学态度与责任通过实验，养成安全操作、严谨认真、实事求是的科学态度；通过高压输电的学习，了解我国电网事业的高速发展例1(2023·浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。
下列说法正确的是()A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流C．1 100 kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定答案 A解析升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；1 100 kV指的是直流电的电压，故C错误；输电的功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。
例2(2022·秦安县模拟)如图(a)所示，两个单匝矩形线圈分别放入匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′转动，两个线圈的转速不同，穿过两线圈的磁通量随时间分别按图(b)中图线甲、乙的规律变化，则()A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大B．图线乙对应的线圈，1 s内交变电流的方向改变5次C．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2 s时，线圈平面均垂直于磁感线D．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4答案 D解析在t＝0时刻，Φ甲最大，则产生的感应电动势最小，故A错误；图线乙对应的线圈的周期是0.2 s，一个周期内交变电流的方向改变2次，1 s内交变电流的方向改变10次，故B 错误；在t＝0.2 s时，图线甲、乙对应的线圈的磁通量均为零，所以线圈平面均平行于磁感，所以线，故C错误；由题图可知甲、乙图线对应线圈的周期为4∶5，而线圈的转速n＝1T图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故D正确。
2020-2021学年新教材人教版物理必修第三册章末综合测评3 电路及其应用 Word版含解析
章末综合测评(三)电路及其应用(时间：90分钟分值：100分)1．(4分)有三个同学分别对各自手中的电阻进行了一次测量，三个同学把对每个电阻测量时电阻两端的电压和通过的电流描点到同一U-I坐标系中，如图所示，这三个电阻的大小关系正确的是()A．R a＜R b＜R c B．R a＞R cC．R a＞R b D．R b＝R cB[由公式R＝UI可知，图像的斜率表示电阻，则由图可知，a、b的电阻相等，且大于c的电阻，则有R a＝R b>R c，故B正确，A、C、D错误。
] 2．(4分)某同学想粗测一下粗细均匀的某金属导线的电阻率，他先用螺旋测微器测出该导线的直径为d＝0.200 mm，然后用刻度尺测出导线的长度为1.0×103 mm，用调好的欧姆表测出导线的电阻为5.0 Ω，由此可算得该铜导线的电阻率约为()A．1.57×10－7Ω·m B．1.57×10－7Ω/mC．1.57×10－8Ω·m D．1.57×10－8Ω/mA[由电阻定律：R＝ρlS＝ρlπ·⎝ ⎛⎭⎪⎫d22得ρ＝πRd24l＝3.14×5.0×(0.200×10－3)24×1.0×103×10－3Ω·m＝1.57×10－7Ω·m。
故A正确，B、C、D错误。
]3．(4分)如图所示，4只电阻串联于某电路中，已测出U AC＝9 V，U BD＝6 V，R2＝R4，则U AE为()A．3 V B．7.5 VC．15 V D．无法确定C[四个电阻串联，根据电压关系可知U AC＋U BD＝15 V＝I(R1＋R2＋R2＋R3)，已知R2＝R4，所以U AC＋U BD＝U AE，故C正确。
]4．(4分)一电压表，内阻为3 kΩ，量程为0～3 V，要把它改装成一个量程为0～15 V的电压表，需要给它()A．并联一个12 kΩ的电阻B．并联一个15 kΩ的电阻C．串联一个12 kΩ的电阻D．串联一个15 kΩ的电阻C[增大电压表的量程，需要给它串联一个电阻，R＝U－U gU gR g＝(15－3)×3 kΩ3＝12 kΩ，故C正确。
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[巩固层·知识整合]
[提升层·能力强化]
热力学第一定律及
其应用
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
物理量ΔU W Q
大于零物体的内能增加外界对物体做功物体吸热
小于零物体的内能减少物体对外界做功物体放热
等于零物体的内能不变物体对外界(或外界对物
体)不做功
物体与外界绝热
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)。
热力学第二定律
及其应用
(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”。
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T b和T c,在过程ab 和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac。
则( )
A．T b＞T c,Q ab＞Q ac B．T b＞T c,Q ab＞Q ac C．T b＝T c,Q ab＞Q ac D．T b＝T c,Q ab＜Q ac
C[由理想气体状态方程知2p0V0
T c
＝p0V0
T a
＝p0·2V0
T b,故T c＝T b；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Q ac<Q ab,选项C正确。
]。