高中物理 10.1 功和內(nèi)能 10.2 熱和內(nèi)能 新人教選修33

........一、焦耳兩個實驗比較及功和能的關(guān)系.1.焦耳的兩個實驗的比較..2.功和內(nèi)能的關(guān)系(1)內(nèi)能與內(nèi)能變化的關(guān)系①物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之和.因此物體的內(nèi)能是一個狀態(tài)量.②當(dāng)物體溫度變化時，分子平均動能變化.物體體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)..(2)做功與內(nèi)能變化的關(guān)系①做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程.②在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少..(3)功和內(nèi)能的區(qū)別①功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量.②在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化.③物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多.在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時，對應(yīng)著做功越多..在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加，外界對系統(tǒng)做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少，系統(tǒng)對外界做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少..【典例1】(2010·福建高考)如圖所示，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)裝有一可以活動的絕熱活塞.今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦，則被密封的氣體().A.溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少B.溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少C.溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D.溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加.【解題指導(dǎo)】明確研究對象是密閉的氣體,由功和內(nèi)能的關(guān)系得出溫度的變化，再利用理想氣體狀態(tài)方程求解.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.由F對密閉的氣體做正功，容器及活塞絕熱，則Q=0,由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大,T升高,再根據(jù)pV/T=C,V減小,p增大,故選C..【規(guī)律方法】分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下，若外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU為負(fù)值.此過程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化多少的量度.(2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化ΔU也確定了，而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以ΔU=W，即W為恒量，這也是判斷絕熱過程的一種方法..【變式訓(xùn)練】(2011·汕頭高二檢測)如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、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，則在將拉桿緩慢向左拉的過程中()A.E甲不變，E乙減小B.E甲不變，E乙增大C.E甲增大，E乙不變D.E甲增大，E乙減小.【解析】選D.接觸面是絕熱面，拉動拉桿，對乙部分氣體來講，氣體推動活塞對活塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低；對甲部分氣體來講，活塞壓縮氣體做功，內(nèi)能增大..【變式備選】采用絕熱(即不與外界交換熱量)的方式使一定量的氣體由初狀態(tài)A變化至末狀態(tài)B.對于不同的絕熱方式下面說法正確的是()A.對氣體所做的功不同B.對氣體所做的功相同C.對氣體不需做功，因為沒有能量的傳遞D.以上三種說法都不對.【解析】選B.一個系統(tǒng)的內(nèi)能只與狀態(tài)有關(guān)，內(nèi)能的變化只與始末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)，對絕熱過程由ΔU=W可知，ΔU相同則W相同，B對，A、C、D錯..二、溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系.1.溫度與內(nèi)能從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運動的激烈程度，是分子平均動能的標(biāo)志.物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加.但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時對外做功)..2.熱量和內(nèi)能熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，和功一樣，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的.有過程，才有變化，離開過程，毫無意義.就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此，不能說一個系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”.內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定，要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞或做功兩種過程來完成..熱傳遞改變物體內(nèi)能的過程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.在僅有熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生變化時，內(nèi)能改變的多少可用熱量來量度.物體吸收了多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少..【典例2】對于熱量、功和內(nèi)能三者的說法正確的是()A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同D.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的.【解題指導(dǎo)】求解此題應(yīng)把握以下三點：.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.物體的內(nèi)能是指物體所有分子的動能和分子勢能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種途徑，這三者的物理意義不同，A項錯.熱量是表示在熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化多少的物理量，而功也是用做功的方式來量度改變物體內(nèi)能多少的物理量，B項錯.三者單位都是焦耳，C項錯，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，D項正確..【規(guī)律方法】區(qū)別熱量、功和內(nèi)能的技巧(1)就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本談不上“熱量”和“功”.(2)就某一過程而言，“內(nèi)能”有變化，與“熱量”、“功”對應(yīng).(3)一個物體的內(nèi)能無法計算，但物體的內(nèi)能變化是可以計算的..【變式訓(xùn)練】關(guān)于溫度、熱量、功、內(nèi)能，以下說法正確的是()A.同一物體溫度高時，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.外界對系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加WD.熱量總是從溫度高的物體傳給溫度低的物體.【解析】選D.同一物體溫度高時，內(nèi)能大，只有熱傳遞過程轉(zhuǎn)移的內(nèi)能才能稱為熱量，A錯，B錯；在熱傳遞過程中，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體，D對；只有在絕熱過程中ΔU=W，C錯..【典例】(2011·海口高二檢測)如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一個靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動的膠塞.用打氣筒慢慢向筒內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增加到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù).打開卡子，膠塞沖出容器后().A.溫度計示數(shù)變大，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少B.溫度計示數(shù)變大，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C.溫度計示數(shù)變小，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少D.溫度計示數(shù)變小，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加.【解題指導(dǎo)】本題中打開卡子，氣體迅速膨脹，這樣的過程可以當(dāng)作絕熱過程，再根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度來解題.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.氣體膨脹對外界做功，內(nèi)能減少，溫度降低..一、選擇題1.指出下面例子中通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是()A.感到手冷時，搓搓手就會覺得暖和些B.擦火柴時，火柴頭上的紅磷溫度升高到紅磷的燃點，火柴燃燒起來C.物體在陽光照射下溫度升高D.反復(fù)彎折一根鐵絲，彎折的部分溫度升高【解析】選C.A、B、D均是通過做功改變物體的內(nèi)能，C項是通過熱傳遞的方式之一熱輻射來改變物體內(nèi)能，故C項正確..2.金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使汽缸中柴油達(dá)到燃點的過程是()A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞C.緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞【解析】選A.要使汽缸中柴油達(dá)到燃點，即要讓封閉氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故要對氣體做功，向里推活塞，若動作緩慢，由于有熱傳遞達(dá)不到理想溫度，故要迅速，選項A正確..3.(2011·太原高二檢測)關(guān)于熱傳遞，下列說法正確的是()A.熱傳遞的實質(zhì)是溫度的傳遞B.物體間存在溫度差，才能發(fā)生熱傳遞C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行D.物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量.【解析】選B.熱傳遞的實質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，故A錯.熱傳遞發(fā)生的條件是物體間存在溫度差，高溫物體放出熱量，低溫物體吸收熱量，若兩物體溫度相同，它們之間便不會發(fā)生熱傳遞，故B對、C錯.物體吸收或放出熱量，內(nèi)能會發(fā)生變化，但內(nèi)能變化不一定是熱傳遞引起的，還可以用做功的方式，故D錯..4.下列關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三者的說法中正確的是()A.三者單位相同，物理意義相同B.熱量和功是內(nèi)能的量度C.熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定D.系統(tǒng)內(nèi)能增加了100J，可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100J，也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱100J.【解析】選C、D.熱量、功和內(nèi)能三者盡管單位相同，但物理意義有本質(zhì)區(qū)別，A錯.熱量和功由過程決定，內(nèi)能由物體狀態(tài)決定，熱量和功是內(nèi)能變化的量度，C對，B錯.對一個絕熱過程ΔU=W=100J，對一個單純熱傳遞過程ΔU=Q=100J，D對..【方法技巧】功、熱傳遞、內(nèi)能關(guān)系問題的分析方法解答此類問題要注意：(1)要深入理解改變物體內(nèi)能的兩種方式——做功和熱傳遞.(2)物體的內(nèi)能即所有分子熱運動動能和分子勢能的總和.(3)熱傳遞是內(nèi)能從高溫物體向低溫物體(或一個物體高溫部分向低溫部分)的轉(zhuǎn)移.(4)做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，分析做功過程時，一定要將各種能量分析全，弄清楚能量轉(zhuǎn)化的實際情況..5.(2011·武漢高二檢測)關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是()A.內(nèi)能大的物體其熱量必定多B.熱傳遞是熱量從熱量多的物體轉(zhuǎn)移到熱量少的物體的過程C.熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度D.熱傳遞過程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能減少，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能增加，直到兩物體的內(nèi)能相等.【解析】選C.熱量的概念只在涉及內(nèi)能的傳遞時才有意義，所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量，因而選項A、B錯誤，選項C正確；熱傳遞的過程中，熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體，而溫度高的物體其內(nèi)能不一定大，選項D錯誤..6.高溫物體甲和低溫物體乙發(fā)生熱傳遞，最后達(dá)到熱平衡，這個過程的實質(zhì)是()A.甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等B.甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等C.甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等D.甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等.【解析】選D.宏觀上甲的溫度降低，乙的溫度升高，因而有的同學(xué)會錯誤地認(rèn)為甲物體向乙物體傳遞了溫度，而實質(zhì)上是甲將內(nèi)能傳遞給了乙，因而選項A、C錯；熱傳遞完成后，最后甲、乙兩物體達(dá)到熱平衡，即兩者溫度相同，并不是內(nèi)能相等，選項B錯，而選項D正確..7.器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中，如圖所示.汽缸內(nèi)封閉著一定量的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計，當(dāng)緩慢推動活塞Q向左運動的過程中，有下列說法：①活塞對氣體做功，氣體分子的平均動能增加；②活塞對氣體做功，氣體分子的平均動能不變；③氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強增大；④氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，壓強不變.其中正確的是()A.①③B.①④C.②③D.②④.【解析】選C.推動活塞Q使活塞對氣體做功，本來氣體的溫度應(yīng)升高，但是由于緩慢推動活塞，所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到周圍環(huán)境中，由于環(huán)境溫度恒定，所以汽缸內(nèi)氣體的溫度不變，氣體分子的平均動能不變，①錯誤，②正確；由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，所以單位面積上，汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此，氣體的壓強增大，③正確，④錯誤..8.(2011·廣州高二檢測)如圖所示，把浸有乙醚的一小團(tuán)棉花放在厚玻璃筒的底部，當(dāng)很快地向下壓活塞時，由于被壓縮的氣體驟然變熱，溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實驗的目的是要說明()A.做功可以增加物體的熱量B.做功一定升高物體的溫度C.做功可以改變物體的內(nèi)能D.做功一定可以增加物體的內(nèi)能.【解析】選C.迅速向下壓活塞，實際上是在對玻璃氣筒內(nèi)的氣體做功，由于是迅速向下壓筒內(nèi)的氣體，做功時間極短，因此實驗過程可認(rèn)為是絕熱過程(即Q＝0).乙醚達(dá)到燃點而燃燒表明氣體溫度升高內(nèi)能增大，這說明做功可以改變物體的內(nèi)能..二、非選擇題9.在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，有人打開電冰箱，電冰箱工作較長時間后，房內(nèi)的氣溫將會怎樣變化？并說明原因.【解析】房內(nèi)的氣溫升高.電冰箱把里面熱量轉(zhuǎn)移到外面，達(dá)到降溫的效果；但從總體上看，電冰箱消耗的電能最后都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因而房內(nèi)溫度升高.答案：見解析.10.若對物體做1200J的功，可使物體溫度升高3℃，改用熱傳遞的方式，使物體溫度同樣升高3℃，那么物體應(yīng)吸收多少熱量？如果對該物體做3000J的功，物體的溫度升高5℃，表明該過程中，物體放出多少熱量？.【解析】做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此用吸熱方式使溫度升高3℃，應(yīng)吸收1200J的熱量.對物體做功3000J，溫度升高5℃，設(shè)物體溫度升高5℃，需要的功或熱量為ΔE.由Q=cmΔt可得，1200J=cm×3,ΔE=cm×5,所以ΔE=2000J.因此物體放出1000J的熱量.答案：1200J1000J.Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:09PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:09PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。