2019-2020学年高中物理 第十章 热力学定律 第1节 功和内能 第2节 热和内能随堂演练巩固提

[随堂检测]1．(多选)下列关于系统的内能的说法正确的是()A．系统的内能是由系统的状态决定的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变解析：选AB．系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对．内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对．做功和传热都可以改变系统的内能，C错．气体做绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错．2．(多选)下列实例中，属于做功来增加物体内能的是()A．铁棒放在炉子里被烧红B．锯条锯木头时会发热C．古时候的猿人钻木取火D．冬天在阳光下取暖解析：选BC．A、D属于热传递，锯条锯木头与钻木取火时都会做功，从而使物体的内能增加．3.如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小解析：选D．接触面是绝热面，拉动拉杆，对乙部分气体来讲，系统对外界做功，内能减小，温度降低；对甲部分气体来讲，外界对系统做功，内能增加．4．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：选D．中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功．选项D正确．5．(多选)对于热量、功、内能这三个量，下列说法中正确的是()A．热量、功、内能三个量的物理意义是等同的B．热量和功二者可作为物体内能大小的量度C．热量、功和内能的国际单位都相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的解析：选CD．热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量；热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度．故C、D正确．[课时作业]一、单项选择题1.如图所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来．此实验的目的是要说明()A．做功可以增加物体的热量B．做功一定使物体的温度升高C．做功可以改变物体的内能D．做功一定可以增加物体的内能解析：选C．迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃筒内的气体做功，由于是迅速向下压缩筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程(即Q＝0)．乙醚达到燃点而燃烧，表明气体温度升高内能增大，这说明做功可以改变物体的内能．2．下列关于内能与热量的说法中，正确的是()A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量总是从内能大的物体流向内能小的物体D．热量总是从温度高的物体流向温度低的物体解析：选D．A是一种很常见的说法，在日常生活中无需计较，但从物理学的角度看，确有不妥．热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，A错．说法B与说法A有相同的错误．两物体之间热量流向只与它们的温度高低有关，而与它们的内能无关，C错，D对．3．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少解析：选C．抽掉隔板后，气体膨胀，体积增大，但由于右侧为真空，所以气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，故选C．4.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体()A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加解析：选C．向下压活塞，对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故C选项正确．5．关于物体内能的变化，下列说法正确的是()A．物体的温度不变时，其内能一定不变B．对物体做功，其内能一定改变；物体向外放出热量，其内能一定改变C．物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能也不一定改变D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能一定不改变解析：选C．晶体熔化时，温度不变，吸收热量，内能增加，故A错误；做功和传热均可改变内能，只根据一种方式无法确定内能的变化情况，故C正确，B、D错误．6.图中A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态．当气体自状态A沿直线变化到状态B时，()A．气体内能可能减小B．有可能经过体积减小的过程C．外界对气体做正功D．气体对外界做正功解析：选D．理想气体的内能只与温度有关，从图可知，气体温度逐渐升高，内能增大，选项A错误；连接OA与OB，这是两条等容线，分析可知状态A的体积小于状态B的体积，且由A到B体积逐渐增大，气体对外界做正功，选项B、C错误，选项D正确．二、多项选择题7．如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高．关于这个实验，下列说法正确的是()A．这个装置可测定热功当量B．做功增加了水的热量C．做功增加了水的内能D．功和热量是完全等价的，无区别解析：选AC．该实验测定做功和内能变化的关系．可以测定热功当量，A正确；该实验是绝热过程，没有热传递，内能的改变是由于做功，C正确；做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，B、D错误．8．图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气()A．内能增大B．压强增大C．分子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大解析：选AB．在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项A正确；根据pT＝C知，气体的压强增大，选项B正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变，分子间的引力和斥力不变，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是所有分子运动的速率都增大，选项D错误．9．下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是()A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷B．夏天，开空调后一段时间整个房间内温度降低C．在地面上晒小麦D．冬天，用暖水袋暖手解析：选AD．冬天，室外的铁块温度低，手温度高，用手拿铁块时，手上的热量直接通过热传导的方式传到铁块上．用暖水袋暖手，道理同上．开空调后整个房间内温度降低，是空气通过对流的方式使热空气降温．晒小麦是依靠太阳热辐射来吸收热量的，所以A、D正确．10．在某一密闭容器内装有一定质量的理想气体(设此状态为甲)，现设法降低气体的温度同时增大气体的压强，达到状态乙，则下列判断正确的是()A．气体在状态甲时的密度比状态乙时的大B．气体在状态甲时的分子平均动能比状态乙时的大C．气体在状态甲时的内能比状态乙时的大D．气体从状态甲变化到状态乙的过程中，气体对外界做功解析：选BC．现设法降低气体的温度同时增大气体的压强，达到状态乙，气体体积一定减小，密度增大，气体在状态甲时的密度比状态乙时的小，选项A错误；气体在状态甲时的分子平均动能比状态乙时的大，气体在状态甲时的内能比状态乙时的大，选项B、C正确；气体从状态甲变化到状态乙的过程中，外界对气体做功，选项D错误．三、非选择题11．雨滴从400m高处由静止下落，设它受到的平均阻力为重力的0.7倍，雨滴在整个落地过程中所产生的热能有30%被其吸收，则落地时雨滴温度升高了多少？[g取10m/s2，水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]解析：ΔU＝30%WFf＝0.3×0.7mgh＝0.21mghQ＝ΔU＝cmΔt＝4.2×103mΔt＝0.21mghΔt＝0.2℃.答案：0.2℃12.一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm.外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g取10m/s2，问：(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？解析：(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K＝300K当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有p1S＝p0S＋mg，则p1＝p0＋mgS＝1.2×105PaV1＝(L1＋L2)S由理想气体状态方程得p0L1ST0＝p1（L1＋L2）ST1则T1＝p1（L1＋L2）p0L1T0＝450K.(2)当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得p0L1S＝p1LS则L＝p0L1p1＝10cm加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为W＝－p1S(L1＋L2－L)＝－(p0S＋mg)(L1＋L2－L)＝－60J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝310J.答案：(1)450K(2)310J按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束