粵教版選修33 第三章 第一節(jié) 內(nèi)能　功　熱量 學(xué)案.docx

第一節(jié)內(nèi)能功熱量目標(biāo)定位 1.知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì).2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別.3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系一、做功和內(nèi)能的變化導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，厚壁容器的一端通過(guò)膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)打開(kāi)卡子，膠塞沖出容器口后，溫度計(jì)示數(shù)明顯降低，這是為什么呢？圖1答案氣體膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，氣體的溫度降低知識(shí)梳理1內(nèi)能和內(nèi)能的變化量(1)內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，指物體內(nèi)所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和(2)內(nèi)能的變化量只由初、末狀態(tài)決定，與中間過(guò)程及方式無(wú)關(guān)2功和內(nèi)能(1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量(2)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多(3)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度，在絕熱過(guò)程中：外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即uw.系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即uw.二、熱傳遞和內(nèi)能的變化導(dǎo)學(xué)探究用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會(huì)升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會(huì)升高，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？答案說(shuō)明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能知識(shí)梳理1熱量(1)熱量是單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度(2)過(guò)程量2熱量和內(nèi)能變化的關(guān)系在只有熱傳遞的情況下，物體吸收熱量，內(nèi)能增加，物體放出熱量，內(nèi)能減少，并且內(nèi)能的變化量等于物體吸收或放出的熱量，即uq.一、做功和內(nèi)能的變化例1如圖2所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣以e甲、e乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中()圖2ae甲不變，e乙減小 be甲不變，e乙增大ce甲增大，e乙不變 de甲增大，e乙減小答案d解析本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過(guò)程，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功的情況對(duì)甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對(duì)甲室內(nèi)的氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對(duì)乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，乙室內(nèi)的氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力f，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體()圖3a溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少b溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少c溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加d溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加答案c解析向下壓活塞，力f對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高氣體體積減小，故氣體的壓強(qiáng)增大，故選項(xiàng)c正確二、熱傳遞和內(nèi)能的變化例2(多選)在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50 j，下列說(shuō)法中正確的是()a一定是物體放出了50 j的熱量b一定是物體吸收了50 j的熱量c一定是物體分子動(dòng)能增加了50 jd物體的分子平均動(dòng)能可能不變答案bd解析在外界不做功的情況下，內(nèi)能的改變量等于傳遞的熱量，內(nèi)能增加，一定是吸收了相等數(shù)量的熱量，故a錯(cuò)，b對(duì)；物體內(nèi)能包括所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能，內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能共同決定，所以內(nèi)能增加了50 j并不一定是分子動(dòng)能增加了50 j，物體的分子平均動(dòng)能有可能不變，這時(shí)吸收的50 j熱量全部用來(lái)增加分子勢(shì)能，故c錯(cuò)，d對(duì)三、內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析例3關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是()a同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多b物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高c外界對(duì)系統(tǒng)做功w，內(nèi)能必定增加d發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差答案d解析熱量是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說(shuō)物體含有多少熱量，故a錯(cuò)；物體的吸熱或放熱對(duì)應(yīng)物體的內(nèi)能變化，并不對(duì)應(yīng)物體內(nèi)能的大小，故b錯(cuò)；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無(wú)法準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化，故c錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故d對(duì)內(nèi)能功熱量1(做功和內(nèi)能的變化)在給自行車輪胎打氣時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)胎內(nèi)氣體溫度升高，這是因?yàn)?)a胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)不斷增大，而容積不變b輪胎從外界吸熱c外界空氣溫度本來(lái)就高于胎內(nèi)氣體溫度d打氣時(shí)，外界不斷對(duì)胎內(nèi)氣體做功答案d解析給自行車輪胎打氣，外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，d正確2(做功和內(nèi)能的變化)地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交換忽略不計(jì)已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該空氣團(tuán)在上升過(guò)程中(不計(jì)空氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)能)()a體積減小，溫度降低b體積減小，溫度不變c體積增大，溫度降低d體積減小，溫度增大答案c解析空氣團(tuán)與外界的熱交換忽略不計(jì)，大氣壓強(qiáng)隨高度上升逐漸減小，空氣團(tuán)體積逐漸增大，對(duì)外界做功，所以內(nèi)能逐漸減小，則溫度逐漸降低，只有選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)a、b、d均錯(cuò)誤3(熱傳遞和內(nèi)能的變化)下列說(shuō)法正確的是()a若a、b兩物體接觸但沒(méi)有熱傳遞，則兩物體所包含的熱量相等b做功和熱傳遞的共同點(diǎn)是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變c一物體先后經(jīng)幾個(gè)不同的物理過(guò)程，其溫度均從t1升高到t2.則在這些過(guò)程中物體一定從外界吸收相同的熱量d高溫物體內(nèi)能大，低溫物體內(nèi)能小答案b解析a、b兩物體沒(méi)有發(fā)生熱傳遞是因?yàn)閮晌矬w溫度相等，a錯(cuò)做功和熱傳遞都是改變內(nèi)能的方式，b對(duì)一物體溫度從t1升高到t2，內(nèi)能的改變可能是由于吸收了熱量，也可能是外界對(duì)物體做了功，c錯(cuò)高溫物體分子的平均動(dòng)能大，內(nèi)能不一定大，d錯(cuò)4(內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析)(多選)對(duì)于熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量，下列說(shuō)法中正確的是()a熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是等同的b熱量和功二者可作為物體內(nèi)能大小的量度c熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都相同d熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的答案cd解析熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都是焦耳，但熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是不同的，熱量和功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功二者可作為物體內(nèi)能變化的量度而不是內(nèi)能大小的量度故a、b錯(cuò)誤，c、d正確題組一做功和內(nèi)能的變化1(多選)在下述各種現(xiàn)象中，不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的是()a在陽(yáng)光照射下，水的溫度升高b用鐵錘不斷錘打鉛塊，鉛塊溫度會(huì)升高c在爐火上燒水，水的溫度升高d電視機(jī)工作一段時(shí)間，其內(nèi)部元件溫度升高答案ac解析陽(yáng)光照射下水溫升高是熱輻射使水的溫度升高，在爐火上燒水是熱傳導(dǎo)和對(duì)流使水的溫度升高，用鐵錘錘打鉛塊的過(guò)程，是做功的過(guò)程，鉛塊溫度升高，是由于外界做功引起的電視機(jī)工作時(shí)，電流通過(guò)各元件，電流做功使其溫度升高可見(jiàn)a、c不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的，故選a、c.2一個(gè)鐵塊沿斜面勻速下滑，關(guān)于鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能的變化(忽略熱傳遞)，下列判斷中正確的是()a鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能都不變b鐵塊的機(jī)械能減小，內(nèi)能不變c鐵塊的機(jī)械能增大，內(nèi)能增大d鐵塊的機(jī)械能減小，內(nèi)能增大答案d解析鐵塊沿斜面勻速下滑時(shí)，動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，所以鐵塊的機(jī)械能一定減小鐵塊沿斜面勻速下滑，說(shuō)明此斜面一定是不光滑的，鐵塊下滑時(shí)克服摩擦力做功，鐵塊損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵塊和斜面的內(nèi)能，因此鐵塊的溫度會(huì)略有升高，內(nèi)能增大3一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略，則在此過(guò)程中()a外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加b外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少c氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加d氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少答案d解析因氣體絕熱膨脹，故氣體對(duì)外做功，但沒(méi)有熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減?。欢鴼怏w不計(jì)分子勢(shì)能，故內(nèi)能只與溫度有關(guān)，因內(nèi)能減小，故溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小，故選d.4圖1為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，m、n兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，m可沿n的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在m向下滑動(dòng)的過(guò)程中()圖1a外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大b外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小c氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大d氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小答案a解析在m向下滑動(dòng)的過(guò)程中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，氣體不與外界發(fā)生熱交換，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增加，故正確答案為a.5如圖2所示，厚壁容器的一端通過(guò)膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞用打氣筒緩慢地向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)打開(kāi)卡子，膠塞沖出容器口后()圖2a溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少b溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加c溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少d溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加答案c解析打開(kāi)卡子，膠塞沖出容器口后，密封氣體體積增大，氣體膨脹對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減少，同時(shí)溫度降低，溫度計(jì)示數(shù)變小題組二熱傳遞和內(nèi)能的變化6(多選)下列現(xiàn)象中，哪些是通過(guò)熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的()a打開(kāi)電燈開(kāi)關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加b夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來(lái)解暑c隕石在大氣層中下落，溫度升高d太陽(yáng)能熱水器在陽(yáng)光照射下，水的溫度逐漸升高答案bd解析a選項(xiàng)是電流做功改變內(nèi)能，c選項(xiàng)是摩擦力做功改變內(nèi)能，只有b、d選項(xiàng)是通過(guò)熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的，故選b、d.7(多選)關(guān)于熱傳遞，下列說(shuō)法正確的是()a熱傳遞中，熱量一定從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體b兩個(gè)物體之間發(fā)生熱傳遞的條件是它們之間有溫度差c在熱傳遞中，熱量一定從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體d內(nèi)能相等的兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，也可能發(fā)生熱傳遞答案bd解析熱量的概念只有在涉及能量的傳遞時(shí)才有意義，所以不能說(shuō)物體含有多少熱量，故a錯(cuò)；物體間發(fā)生熱傳遞的必要條件是存在溫度差，故b對(duì)；在熱傳遞中，熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定多，故c錯(cuò)，d對(duì)故正確答案為b、d.8(多選)一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度t1比鐵塊的溫度t2高，當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，如果不和外界交換能量，則()a從兩者開(kāi)始接觸到達(dá)到熱平衡的整個(gè)過(guò)程中，銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量b在兩者達(dá)到熱平衡以前的任意一段時(shí)間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量c達(dá)到熱平衡時(shí)，銅塊的溫度td達(dá)到熱平衡時(shí)，兩者的溫度相等答案ad解析一個(gè)系統(tǒng)在熱交換的過(guò)程中，如果不與外界發(fā)生熱交換，溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸收的熱量，直到溫度相等，不再發(fā)生熱交換為止而熱量是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的變化量，所以選項(xiàng)a、d正確，選項(xiàng)b錯(cuò)誤設(shè)c鐵、c銅分別為鐵、銅的比熱容，根據(jù)熱平衡方程c銅m(t1t)c鐵m(tt2)，解得t，由此可知選項(xiàng)c錯(cuò)誤題組三內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析9關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是()a溫度相同的同種氣體它們的內(nèi)能一定相等b體積相同的同種氣體它們的內(nèi)能一定相等c機(jī)械能越大的物體內(nèi)能也越大d物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關(guān)系答案d解析決定內(nèi)能的因素有溫度、體積及物質(zhì)的量，d正確，a、b錯(cuò)誤；內(nèi)能與機(jī)械能無(wú)直接關(guān)系，c錯(cuò)誤10(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是()a手感到冷時(shí)，搓搓手就會(huì)感到暖和些，這是利用做功來(lái)改變物體的內(nèi)能b將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來(lái)使物體的內(nèi)能增加c陽(yáng)光照射衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能d用打氣筒打氣，筒內(nèi)氣體變熱，是利用熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能答案ac11(多選)下列說(shuō)法中正確的是()a如果取水平地面為零勢(shì)能面，則靜止在水平地面上的物體的機(jī)械能和內(nèi)能都為零b如果取水平地面為零勢(shì)能面，則靜止在水平地面上的物體的機(jī)械能為零，內(nèi)能不為零c一個(gè)裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運(yùn)動(dòng)，如果使容器突然停止運(yùn)動(dòng)，則氣體的溫度要升高d一個(gè)裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運(yùn)動(dòng)，如果使容器突然停止運(yùn)動(dòng)，則氣體的溫度保持不變答案bc解析內(nèi)能與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，重力勢(shì)能為零的靜止物體機(jī)械能為零，但內(nèi)能永不為零，a錯(cuò)誤，b正確；絕熱容器停止運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部氣體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高