高考物理备考：深入理解能量守恒定律
篇1：高考物理备考：深入理解能量守恒定律
1.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米
2.油膜法测分子直径d=V/s {V：单分子油膜的体积（m3），S：油膜表面积（m）2｝
3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。
4.分子间的引力和斥力（1）r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0
5.热力学第一定律W+Q=ΔU{（做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的），W：外界对物体做的正功（J），Q：物体吸收的热量（J），ΔU：增加的内能（J），涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝
6.热力学第二定律
克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）；
开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）{涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝
7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度（热力学零度）｝
注：
（1）布朗粒子不是分子，布朗颗粒越小，布朗运动越明显，温度越高越剧烈；
（2）温度是分子平均动能的标志；
（3）分子间的引力和斥力同时存在，随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得比引力快；
（4）分子力做正功，分子势能减小，在r0处F引=F斥且分子势能最小；
（5）气体膨胀，外界对气体做负功W0；温度升高，内能增大ΔU0；吸收热量，Q0
（6）物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零。
篇2：高考物理备考：深入理解能量守恒定律
用能量观点解题是学生在解题过程中必须具有的一种解题技能。比如对机械能守恒与动能定理的应用，其中机械能守恒要有严格的限定条件，学生多与动量守恒相混淆；而动能定理需要考虑做功的正与负，学生容易忽略。而能量守恒的观点，由于无使用条件也不用考虑细节，学生只需要紧紧抓住能量之间的转化关系就能方便快捷的解决习题。但同时也需要学生具备较高的概括能力，清楚的了解能量的流向，这也往往成为学习中的一个难点。下面通过三道例题说明如何运用能量守恒解题。
[例1](江苏高考(Q吧))如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？
(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？
解：分析：导体棒受安培力、弹簧弹力，此二力均为变力，不可用牛顿第二定律解决，同时做功的正负也比较复杂，故用能量观点。
(1)导体棒切割产生的感应电动势为E=BLV0棒中的感应电流为I=-，安培力F=IBL 联立得：F=-方向水平相左。
(2)能量守恒观点：导体棒从初始时刻到速度第一次为零过程中，棒最初的动能转化成了弹簧的弹性势能和焦耳热，所以我们很用容易就可列出如下的式子：
-mv02=Ep+Q1
而Q1=-W安即：W1=Ep--mv02
(3)当棒静止时，安培力为零，导轨光滑所以棒会静止在弹簧原长处，此时弹性势能为零。根据能量守恒：在整个的运动过程中系统最初的动能最后全部转化成焦耳热，即Q=-mv02
篇3：高考物理备考：深入理解能量守恒定律
一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。以下是能量守恒定律公式，请考生认真掌握。
1.阿伏加德罗常数NA=6.021023/mol;分子直径数量级10-10米
2.油膜法测分子直径d=V/s {V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m)2｝
3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。
4.分子间的引力和斥力(1)r10r0，f引=f斥0，F分子力0，E分子势能0
5.热力学第一定律W+Q=U{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q:物体吸收的热量(J)，U:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝
6.热力学第二定律
克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性);
开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝
7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度(热力学零度)｝
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈;
(2)温度是分子平均动能的标志;
(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快;
(4)分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小;
(5)气体膨胀,外界对气体做负功W温度升高，内能增大0;吸收热量，Q0
(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零;
(7)r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离;
篇4：高考物理备考：深入理解能量守恒定律
能量守恒定律即热力学第一定律是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变。以下是能量守恒定律与能源知识点，请大家掌握。
一、能量的转化与守恒
1.化学能：由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。
2.核能：由于核反应，物质的原子结构发生变化而产生的能量。
3.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。
●内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
即
E机械能1+E其它1=E机械能2+E其它2
●能量耗散：无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散，它反映了自然界中能量转化具有方向性。
二、能源与社会
1.可再生能源：可以长期提供或可以再生的能源。
2.不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源。
3.能源与环境：合理利用能源，减少环境污染，要节约能源、开发新能源。
三、开发新能源
1.太阳能
2.核能
3.核能发电
4、其它新能源：地热能、潮汐能、风能。
能源的分类和能量的转化
能源品种繁多，按其来源可以分为三大类：一是来自地球以外的太阳能，除太阳的辐射能之外，煤炭、石油、天然气、水能、风能等都间接来自太阳能;第二类来自地球本身，如地热能，原子核能(核燃料铀、钍等存在于地球自然界);第三类则是由月球、太阳等天体对地球的引力而产生的能量，如潮汐能。
【一次能源】指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水能等。由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品，如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等属于二次能源。
【常规能源】也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。表2-1所统计的几种能源中如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。而水电则属于再生能源，如葛洲坝水电站和未来的三峡水电站，只要长江水不干涸，发电也就不会停止。煤和石油天然气则不然，它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的采用速率，石油可用几十年，煤炭可用几百年)，这些能源短期内不可能再生，因而人们对此有危机感是很自然的。
【新能源】指以新技术为基础，系统开发利用的能源。其中最引人注目的是太阳能的利用。据估计太阳辐射到地球表面的能量是目前全世界能量消费的1.3万倍。如何把这些能量收集起来为我们所用，是科学家们十分关心的问题。植物的光合作用是自然界利用太阳能极为成功的范例。它不仅为大地带来了郁郁葱葱的森林和养育万物的粮菜瓜果，地球蕴藏的煤、石油、天然气的起源也与此有关。寻找有效的光合作用的模拟体系、利用太阳能使水分解为氢气和氧气及直接将太阳能转变为电能等都是当今科学技术的重要课题，一直受到各国政府和工业界的支持与鼓励。
以上是从能源的使用进行分类的方法，若从物质运动的形式看，不同的运动形式，各有对应的能量，如机械能(包括动能和势能)、热能、电能、光能等等。各种形式的能量可以互相转化，如动能可与势能互相转化(建筑工地打夯的落锤的上、下运动所包括的能量转化过程);化学能可与电能互相转化(化学电池和电解就是实现这种转化的两种过程)。在能量相互转化过程中，尽管做功的效率因所用工具或技术不同而有差别，但是折算成同种能量时，其总值却是不变的，这就是能量转化和能量守恒定律，这是自然界中一条极为基本的定律(另一条为质量守恒定律)，也是识破各式各样永动机的有力判据。在能量转化过程过中，未能做有用功的部分称为无用功，通常以热的形式表现。
物质体系中，分子的动能、势能、电子能量和核能等的总和称为内能。内能的绝对值至今尚无法直接测定，但体系状态发生变化时，内能的变化以功或热的形式表现，它们是可以被精确测量的。体系的内能、热效应和功之间的关系式为：
△E=Q+W
其中△E是体系内能的变化，Q是体系从外界吸收的热量，W是外界对体系所做的功。这就是著名的热力学第一定律的物理表达式，也就是能量守恒定律的物理表达式。应用上述公式时，要注意各种物理量的正、负号，即：
△E──(+)体系内能增加， (-)体系内能体系减少;
Q──(+)体系吸收热量， (-)体系放出能量;
W──(+)外界对体系做功， (-)体系对外界做功。
例如1.00 g乙醇在78.3℃时气化，需吸收 854 J的热，这些乙醇由液态变成气态，在101 kPa压力下所做的体积膨胀功为63.2J，这是体系对外界所做的功，应为负值，所以该体系内能的变化△E=[854+(- 63.2)]J=+791J，△E为正值，即体系内能增加了791J。
能源的利用，其实就是能量的转化过程。如煤燃烧放热使蒸汽温度升高的过程就是化学能转化为蒸汽内能的过程;高温蒸汽推动发电机发电的过程是内能转化为电能的过程;电能通过电动机可转化为机械能;电能通过白炽灯泡或荧光灯管可转化为光能;电能通过电解槽可转化为化学能等等。柴草、煤炭、石油和天然气等常用能源所提供的能量都是随化学变化而产生的，多种新能源的利用也与化学变化有关。化学变化的实质是化学键的改组，所以了解化学键及键能等基本概念，将有助于加深对能源问题的认识。
篇5：高考物理备考：深入理解能量守恒定律
高考物理复习知识点：热力学定律能量守恒
一、选择题(本题共6小题，共48分)
1.已知某气体的摩尔体积为VA，摩尔质量为MA，阿伏加德罗常数为NA，则根据以上数据可以估算出的物理量是()
A.分子质量B.分子体积
C.分子密度D.分子间平均距离
解析：根据m=MANA可知选项A正确;由于气体分子间距很大，故无法求出分子的体积和密度，选项B、C错误;由V=VANA=d3可知选项D正确.
答案：AD
2.如图1-13所示为两分子间距离与分子势能之间的关系图象，则下列
说法中正确的是()
A.当两分子间距离r=r1时，分子势能为零，分子间相互作用的引力
和斥力也均为零
B.当两分子间距离r=r2时，分子势能最小，分子间相互作用的引力
和斥力也最小
C.当两分子间距离r
斥力也增大
D.当两分子间距离rr2时，随着r的增大，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大
解析：当两分子间距离r=r1时，分子势能为零，但rr2时，由图象可以看出分子势能随着r的增大而增大，而分子间相互作用的引力和斥力逐渐减小，选项D错误.
答案：C
3.下列说法中正确的是()
A.给轮胎打气的过程中，轮胎内气体内能不断增大
B.洒水车在不断洒水的过程中，轮胎内气体的内能不断增大
C.太阳下暴晒的轮胎爆破，轮胎内气体内能减小
D.拔火罐过程中，火罐能吸附在身体上，说明火罐内气体内能减小
解析：给轮胎打气的过程中，轮胎内气体质量增加，体积几乎不变，压强增加，温度升高，内能增加，选项A正确;洒水车内水逐渐减小，轮胎内气体压强逐渐减小，体积增大，对外做功，气体内能减小，选项B错误;轮胎爆破的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，选项C正确;火罐内气体温度逐渐降低时，内能减小，选项D正确.
答案：ACD
4.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是()
A.可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B.理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小
C.布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈
D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
解析：根据热力学第二定律知机械能可以完全转化为内能，而内能向机械能的转化是有条件的，A项错.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，而气体压强大小宏观上取决于气体的温度与体积，温度升高，若体积增大，气体的压强可能减小，B项正确.布朗运动是布朗颗粒的运动而非液体分子的运动，但它反映了液体分子运动的无规则性，温度越高，布朗运动越显著，C项错误.利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，理论上满足热力学第一、第二定律，这在原理上是可行的，D项正确.
答案：BD
5.下面关于分子力的说法中正确的有()
A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力
B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C.将打气管的出口端封住，向下压活赛，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
解析：逐项分析如下
选项诊断结论
A原来分子间距r等于r0，拉长时rr0，表现为引力
B压缩时r
C压缩到一定程度后，空气很难再压缩，是气体分子频繁撞击活塞产生的气体压强增大的结果
D磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用
答案：AB
6.电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是()
A.打开冰箱门让压缩机一直工作，可使室内温度逐渐降低
B.在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量
C.在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量
D.电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律
解析：电冰箱工作过程中，消耗电能的同时部分电能转化为内能，故室内温度不可能降低，选项A错误;制冷剂在内管道膨胀吸热，在外管道被压缩放热，选项B、C正确;电冰箱的工作原理并不违背热力学第二定律，选项D错误.
答案：BC
二、非选择题(本题共6小题，共52分)
7.某同学学到分子动理论后，想估算一瓶纯净水所包含的水分子数目，已知一瓶纯净水的体积是600mL，则所含水分子的个数约为________个.(结果保留1位有效数字，已知水的摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数取6.01023mol-1)
解析：根据m=V及n=mMNA解得：n=21025个.
答案：21025
8.将下列实验事实与产生的原因对应起来
A.水与酒精混合体积变小
B.固体很难被压缩
C.细绳不易拉断
D.糖在热水中溶解得快
E.冰冻食品也会变干
a.固体分子也在不停地运动
b.分子运动的剧烈程度与温度有关
c.分子间存在引力
d.分子间存在斥力
e.分子间存在着空隙
它们的对应关系分别是：A-________;B-________;C-________;D-________;E-________(在横线上填上与实验事实产生原因前后对应的符号).
答案：edcba
9.用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2;
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0;
③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水;
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;
⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;
⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格.
上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是____________________;错误的步骤是____________________(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式d=________.
解析：本题考查的是用油膜法测分子直径，意在考查学生对单分子油膜的理解和粗略估算能力.本实验中为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度为V1/V2，一滴油酸溶液的体积为V0/n，一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V1V0nV2，一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na2，所以油膜厚度即分子直径d=V1V0NV2a2n.
答案：将痱子粉均匀撒在水面上错误的步骤是⑥，应该是不足半个格的舍去，多于半个格的算一格V1V0NV2a2n
10.(1)下列说法正确的是________.
A.空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力
B.布朗运动表明了分子越小，分子运动越剧烈
C.由能的转化和守恒定律知道，能源是不会减少的
D.液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性
(2)如图1-14所示，一个绝热活塞将绝热容器分成A、B两部分，用控制阀K固定活塞，保持A体积不变，给电热丝通电，则此过程中气体A的内能________，温度________;拔出控制阀K，活塞将向右移动压缩气体B，则气体B的内能________.
解析：(1)布朗运动表明了固体颗粒越小，液体温度越高，液体分子运动越剧烈，B错误;由能的转化和守恒定律知道，能量是守恒的，但能源是会不断减少的，能量与能源的意义不同，C错误.
(2)给电热丝通电，A容器温度升高，气体内能增加;拔出控制阀K，活塞将向右移动压缩气体B，对B做正功，气体B的内能增加.
答案：(1)AD(2)增加升高增加
11.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7105J，气体内能减少
1.3105J，则此过程中气体________(填吸收或放出)的热量是________J.此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0105J的功，同时吸收了
6.0105J的热量，则此过程中，气体内能增加了________J.
解析：根据热力学第一定律得：W=1.7105J，U=-1.3105J，代入U=W+Q可得，Q=-3.0105J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0同理W=-5105J，Q=6105J，U=W+Q=1.0105J，即内能增加了1.0105J.
答案：放出3.01051.0105
12.某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，
并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将
烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图1-15所
示.
(1)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是________.
A.该密闭气体分子间的作用力增大
B.该密闭气体组成的系统熵增加
C.该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D.该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
(2)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为________.
(3)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了________J;若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度________(填升高、降低或不变).
解析：(1)一切自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，B正确;气球膨胀分子间的距离增大，分子间的作用力减小，A错误;气体的压强是由于气体分子频繁的撞击容器壁产生的，C错误;因气体分子之间存在间隙，所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和，D错误.
(2)该密闭气体的分子个数为n=VMNA.
(3)根据热力学第一定律U=W+Q得：U=-0.6J+0.9J=0.3J;气球在膨胀过程中对外界做功，气球内气体的温度必降低.
答案：(1)B(2)VMNA(3)0.3降低
