金桥新王牌高一物理资料

1第一讲、内能、能量守恒定律一、知识与方法1.分子动能、分子势能、物体的内能(1).分子动能：分子永不停息做无规则运动所具有的能量。在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。(2).分子势能：分子之间存在相互作用力，具有由分子之间相对位置所决定的势能。分子势能随着物体的体积变化而变化。分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大。分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小。(3).物体的内能：物体所有分子的动能和势能的总和。任何物体都有内能，物体的内能与物体的质量、温度和体积有关。内能是个宏观量，对大量分子组成的物体来说，内能才有意义，而个别分子谈不上内能。2.改变物体内能的途径物体内能的大小是无法计算的，也是没有必要的。实际上是根据做功和热传递的量来计算物体内能的改变量。(1).做功：其他形式的能与内能相互转化的过程；(2).热传递：物体间内能转移的过程。3.能量的转化和守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。4.能的转化的方向性一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性(自发过程是指没有外来干扰自然进行的过程)，都是不可逆的过程。(1).热传导具有方向性。两个温度不同的物体相互接触时，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，因而产生其他影响或引起其他变化。(2).扩散现象具有方向性。两种不同物质接触后可以彼此进入对方，扩散后进入对方的分子小可能自发地全部返回原来各自的物质中而“划清界线”。(3).机械能和内能的转化过程具有方向性。(4).气体向真空膨胀具有方向性。气体可自发地向真空中膨胀，但决不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。5.能源、能源的种类能源指的就是能够提供可利用能量的物质。能量的种类：常规能源、新能源。6.典型例题分析例1.有关物体内能，以下说法中正确的是()A.1g0oC水的内能比1g0oC冰的内能大；B.电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的；C.气体膨胀，它的内能一定减少；D.橡皮筋被拉伸时，分于间势能增加。2例2.下列叙述中正确的是()A.物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关；B.物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈；C.物体体积改变，内能可能不变；D.物体在压缩时，分子间存在着斥力，不存在引力。例3.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。FO为斥力，F0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A.乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动；B.乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大；C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少；D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加。例4.关于热现象，下列说法中正确的是()A.热量能自发地从低温物体传递到高温物体；B.热量能自发地从高温物体传递到低温物体；C.任何热机都不可能使燃料释放的热量全部转化为机械能；D.机械能可以全部转化为内能。例5.下列过程中不可逆的是()A.在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高；B.一传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变；C.在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合；D.在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合。二、拓展与提高1.物体内能变化的分析例6.关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是()A.物体的温度改变时，其内能必定改变；B.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变；C.对物体做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量其内能必定改变；D.若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变。例7.如图所示，在演示做功可改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是()A.要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒；B.实验的研究对象是圆筒中的空气；C.观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了；D.为减小热传递的影响，应迅速压下活塞。32.理想气体的内能例8.如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用的势能可忽略现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，()A.a的体积增大，压强变小了；B.b的温度升高了；C.a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈；D.a增加的内能大于b增加的内能。例9.图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定，A、B的底部中带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中()A.大气压力对水做功，水的内能增加；B.水克服大气压力做功，水的内能减少；C.大气压力对水不做功，水的内能不变；D.大气压力对水不做功，水的内能增加。例10.如图所示，两个完全相同的金属球a和b，其中a球放在不导热的水平面上，b球用不导热的细线悬挂起来。现供给两球相同的热量，它们的温度分别升高ΔTa和△Tb，则()A.△Ta△Tb；B.△Ta△Tb；C.△Ta=△Tb；D无法比较。例11.“和平号”空间站已于2006年3月23日成功地坠落在南太平洋海域。坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和部分被残片带走外，还有一部分能量E通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量)。(1).试导出用下列各物理量的符号表示散失能量E的公式；(2).算出E的数值(结果保留两位有效数字)坠落开始时空间站的质量M=1.17×105kg；轨道离地面的高度为h=146m；地球半径R=6.4×106m；坠落空间范围内重力加速度可看做g=10m/s2；入海残片的质量m=1.2×104kg；入海残片的温度升高△T=300OK；入海残片的入海速度为v=340m/s；空间站材料每1kg升温1K平均所需能量c=1.0×103J；每销毁1kg材料平均所需能量μ=1.0×107J。4例12.从h=20m高处由静止开始下落的水滴到达地面时的速度为vt=6m/s。若在下落过程中，损失的机械能80%转化为水的内能使水温升高，求此过程中水温升高值ΔT(已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·oC)，g=10m/s2，水吸收的热量Q=cm△T表示)三、巩固训练1.由于分子的运动是无规则的，因此在同一时刻不同的分子动能是________的。同时刻不同分子的动能是________的。在研究物体分子运动时，讨论单个分子的动能是________意义的。2.物体内所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。________是物体分子热运动平均动能的标志。3.一个物体的内能增加了10J，若物体与周围环境不发生能量交换，则周围环境需要对物体做________J的功。4.在墙壁与外界无热传递的封闭房间内，同时开动电冰箱和电风扇，工作一段时间后，房间内的温度________，这是因为_______________________________。5.气缸内气体吸收了4.2×103J的热量，同时推动活塞对外做了2.2×103J的功，那么气体的内能________了________J。6.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针；另一端用一个可移动的胶塞(用卡子卡住)封闭。用打气筒慢慢向容器内打气，增大容器内的压计的示数。实验时可以观察到，胶塞冲出容器口后，温度计的示数明显变小。这一实验现象说明了什么?___________________________________________________。7.质量相等、温度相同的物体，它们一定()A.含相同的热量；B.含相等的内能；C.相互接触时无热量传递；D.分子具有相同平均动能。8.要使0oC的冰融化，以下所采用的方法中无效的是()A.使冰块互相摩擦；B.用锤子敲击冰块；C.用炉火加热；D.浸入0oC的水。59.关于物体内能的以下几种说法中，正确的是()A.静止的物体没有内能；B.物体沿光滑平面加速运动，内能增大；C.物体沿粗糙平面减速运动，内能增大；D.物体被举高，内能增大。10.关于物体的内能和机械能，以下说法中正确的是()A.物体的内能包括物体的机械能；B.物体的机械能大，则它的内能一定大；C.物体具有内能，同时又可以具有机械能；D.物体的内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能。11.水力发电站的电能最终来自于()A.太阳能；B.水的动能；C.水的势能；D.水的内能。12.热传递过程中不可避免地出现能量耗散现象。所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是()A.能量耗散说明能量不守恒；B.能量耗散现象告诉我们内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化；C.能革耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性；D.待科技发达到一定程度可消除能量耗散现象，就可以制造成这样的机器。13.A、B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度。A、B两球用同种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大。如果开始时水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢地州升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则()A.A球吸收的热量较多；B.B球吸收的热量较多；C.两球吸收的热量一样多；D.无法确定。14.如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上。弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此过程()A.EP全部转换为气体的内能；B.EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能；C.EP一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能；D.EP一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能。615.一台单缸四冲程内燃机的飞轮1min转600转，气缸活塞的面积是450cm2，冲程是0.4m，第三冲程中气体的平均压强是5×105Pa。求此内燃机的平均功率。16.几位学生根据能的转化做了一个小实验，估测出太阳辐射功率。他们的做法是：取一个横截面积约为3×10-2m2的圆筒，里面装了1.0kg的水，让太阳光垂直照射15min，测出水温升高了3.9oC。查资料知，大气顶层的太阳能只有45%能到达地面，取太阳与地球表面的平均距离为1.5×1011m，水的比热容c=4.2×103J/(kg·oC)，水吸收的热量用Q=cm△T表示。请利用这些数据估算出太阳的全部辐射功率。17.如图所示，若在湖水里固定一细长圆管，管内有一活塞，它的下端位于水面上。活塞的底而积S=1cm2，质量不计，水面的大气压强p0=1.0×1O5Pa。现把活塞缓缓地提高H=15m，则拉力对活塞做的功为多少?