浙江專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理新人教版選擇性必修第三冊(cè) 3.1 功熱和內(nèi)能的改變（課件+訓(xùn)練提升）（2份）

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1功、熱和內(nèi)能的改變

課前·基礎(chǔ)認(rèn)知

課堂·重難突破

素養(yǎng)·目標(biāo)定位

隨堂訓(xùn)練

素養(yǎng)目標(biāo)定位

目標(biāo)素養(yǎng)

1.通過焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn),知道什么是絕熱過程,理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。

2.知道熱傳遞的熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系。

3.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式,且對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的。

4.掌握內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。

知識(shí)概覽

課前·基礎(chǔ)認(rèn)知

一、焦耳的實(shí)驗(yàn)

1.絕熱過程:系統(tǒng)不從外界吸熱,也不向外界放熱,這樣的過程叫作絕熱過程。

2.代表性實(shí)驗(yàn)。

(1)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的比較。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二

做功方式通過重物下落帶動(dòng)葉片攪拌水,靠葉片與水摩擦使水溫升高通過重物下落使發(fā)電機(jī)發(fā)電,電流通過電阻絲做功使水溫升高

實(shí)驗(yàn)條件容器及其中的水組成的系統(tǒng)與外界絕熱共性外界對(duì)系統(tǒng)做功數(shù)值上相同,系統(tǒng)溫度上升數(shù)值相同,內(nèi)能改變相同(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在各種不同的絕熱過程中,如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2,所需外界做功的數(shù)量是相同的。也就是說,要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化,做功的數(shù)量只由過程始末兩個(gè)狀態(tài)1、2決定,而與做功的方式無關(guān)。

微探究1下圖是古人鉆木取火的假想圖,在鉆木取火的過程中,為什么木塊能夠冒煙并最終能夠生火,試從物理學(xué)角度進(jìn)行解釋。

提示:鉆木取火的過程是對(duì)木塊進(jìn)行做功的過程,木塊內(nèi)能的增加來源于外界對(duì)木塊做的功。

二、功與內(nèi)能的改變

1.內(nèi)能:任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于

系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。鑒于功是能量變化的量度,所以這個(gè)物理量必定是系統(tǒng)的一種能量,我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。

2.功和內(nèi)能:在絕熱過程中,外界對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量,即W=ΔU。

微判斷(1)系統(tǒng)只從外界吸熱,而不向外界放熱的過程就是絕熱過程。()

(2)在絕熱過程中,外界對(duì)系統(tǒng)做多少功,內(nèi)能就能增加多少。

()

(3)擦劃火柴,火柴頭著火,是通過做功改變了物體的內(nèi)能。

()

(4)電流通過導(dǎo)體,導(dǎo)體發(fā)熱,是通過做功改變了物體的內(nèi)能。

()

×

√

√

√

三、熱與內(nèi)能的改變

1.熱量:它是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。

2.熱和內(nèi)能改變的關(guān)系:在單純的傳熱的過程中,當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1達(dá)到狀態(tài)2時(shí),內(nèi)能的變化量ΔU=U2-U1=Q。

微探究2某同學(xué)做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn):先把空的

燒瓶放入冰箱冷凍,一小時(shí)后取出燒瓶,并迅

速把一個(gè)氣球緊密地套在瓶頸上,然后將燒

瓶放進(jìn)盛滿熱水的桶里,氣球逐漸膨脹起來。

(1)燒瓶?jī)?nèi)空氣的內(nèi)能增加了還是減少了

(2)請(qǐng)解釋氣球膨脹的原因。

提示:(1)增加了。

(2)由于熱水的溫度較高,將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的桶里,氣體吸收熱量,內(nèi)能增加,溫度升高,體積增大,逐漸膨脹起來。

課堂·重難突破

重難歸納

1.內(nèi)能:物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能之和。

(1)在微觀上由分子數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和相互作用力決定,宏觀上體現(xiàn)為物體的溫度和體積,因此物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量。

一對(duì)功與內(nèi)能改變的理解

(2)在系統(tǒng)不吸熱也不放熱的絕熱過程中,狀態(tài)發(fā)生的變化是由于做功造成的,伴隨的能量轉(zhuǎn)化是外界的能量與系統(tǒng)自身的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)自身的能量稱為內(nèi)能。

(3)造成系統(tǒng)內(nèi)能變化的量與做功方式無關(guān),與做功的數(shù)量有關(guān)。

(4)內(nèi)能是狀態(tài)量,由物體的狀態(tài)、溫度、體積、質(zhì)量決定。

2.(1)做功與內(nèi)能變化的關(guān)系:當(dāng)系統(tǒng)從某一狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達(dá)到另一狀態(tài)時(shí),內(nèi)能的增加量ΔU就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W,用公式表示為ΔU=U2-U1=W。

(2)系統(tǒng)內(nèi)能的改變量ΔU只與初、末狀態(tài)的內(nèi)能U1和U2有關(guān),與做功的過程、方式無關(guān)。

(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,只有變化較大時(shí),對(duì)應(yīng)著做功較多。

打氣筒是日常生活中的工具,當(dāng)我們用打氣筒

給自行車打氣的時(shí)候,就是在克服氣體壓力和

摩擦力做功。打氣的過程中你試著去摸一下

打氣筒的外殼,有什么感覺如何解釋

提示:外殼溫度升高。打氣過程中,壓縮氣體

做功,使系統(tǒng)的內(nèi)能增加,溫度升高。

典例剖析

如圖所示,柱形容器內(nèi)封有一定質(zhì)量的空氣,質(zhì)

量為m的光滑活塞與容器都用良好的隔熱材料

制成。另有質(zhì)量為m0的物體從活塞上方的A點(diǎn)

自由下落到活塞上,并隨活塞一起到達(dá)最低點(diǎn)B而靜止。在這一過程中,下述空氣內(nèi)能的改變量ΔU、外界對(duì)氣體所做的功W與物體及活塞的重力勢(shì)能的變化關(guān)系正確的是()

A.m0gh+mgΔh=ΔU+WB.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh

C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔhD.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh

C

解析:物體與活塞碰撞時(shí)有機(jī)械能損失,因此物體和活塞重力勢(shì)能的減少量大于氣體內(nèi)能的增加量;根據(jù)功與內(nèi)能增加量的關(guān)系可知,外界對(duì)氣體所做的功W與空氣內(nèi)能的變化量相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。特別注意物體與活塞碰撞時(shí)有機(jī)械能損失。

規(guī)律總結(jié)分析絕熱過程的方法

1.在絕熱的情況下,若外界對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)內(nèi)能增加,ΔU為正值;若系統(tǒng)對(duì)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。

學(xué)以致用

(多選)下圖為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖,用絕熱性能良好的材料將容器包好,重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水,引起水溫升高。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()

A.這個(gè)裝置可測(cè)定重物機(jī)械能的改變

與水的內(nèi)能改變的比值

B.做功增加了水的熱量

C.做功增加了水的內(nèi)能

D.功和熱量是完全等價(jià)的,無區(qū)別

AC

解析:將做功過程和吸熱過程在同等條件下比較,可測(cè)出重物機(jī)械能的改變與水的內(nèi)能改變的比值,故選項(xiàng)A正確;做功增加了水的內(nèi)能,熱量只是熱傳遞過程中內(nèi)能改變的量度,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;功是能量轉(zhuǎn)化的量度,而熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度,可見功和熱量含義是不同的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

重難歸納

1.熱傳遞。

(1)熱量從高溫物體傳遞到低溫物體,或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分,叫作熱傳遞。

(2)熱傳遞的三種方式:熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。

2.熱傳遞的實(shí)質(zhì)。

熱傳遞實(shí)質(zhì)上傳遞的是能量,結(jié)果是改變了系統(tǒng)的內(nèi)能,傳遞能量的多少用熱量來量度。

二對(duì)熱與內(nèi)能改變的理解

3.傳遞的熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系。

(1)在單純熱傳遞中,系統(tǒng)從外界吸收多少熱量,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少,即Q吸=ΔU。

(2)在單純熱傳遞中,系統(tǒng)向外界放出多少熱量,系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少,即Q放=-ΔU。

4.改變內(nèi)能的兩種方式的比較。

比較項(xiàng)目做功熱傳遞

內(nèi)能變化外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對(duì)外界做功,物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量,內(nèi)能增加;物體放出熱量,內(nèi)能減少

物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體的不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移

相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能上的效果是相同的“圍爐夜話”是古代中國(guó)文人認(rèn)為非常有生活情趣的一種活動(dòng)。在“圍爐”的過程中,人的身體并沒有和爐子本身發(fā)生接觸,為什么還能夠感到溫暖現(xiàn)代取暖的方式主要是暖氣,暖氣和爐子在能量傳遞方面有什么相同點(diǎn)

提示:爐子和人身體沒有發(fā)生接觸也可以感到溫暖是因?yàn)闊崃靠梢酝ㄟ^熱傳遞向外擴(kuò)散,這和暖氣的散熱方式是相同的。

典例剖析

(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.從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過程中,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.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)能的減少量都等于鐵塊內(nèi)能的增加量

D.達(dá)到熱平衡時(shí),兩者的溫度相等

ACD

解析:熱平衡條件是溫度相等,熱傳遞的方向是從溫度高的物體傳向溫度低的物體。在熱傳遞過程中高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量,因此選項(xiàng)A、C、D正確,B錯(cuò)誤。

規(guī)律總結(jié)熱量和內(nèi)能的關(guān)系

1.熱量的概念只有在涉及能量的傳遞時(shí)才有意義,因此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。

2.在系統(tǒng)與外界只發(fā)生熱傳遞時(shí),系統(tǒng)吸收多少熱量,系統(tǒng)內(nèi)能就增加多少;系統(tǒng)放出多少熱量,系統(tǒng)內(nèi)能就減少多少。

學(xué)以致用

關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量,下列說法正確的有()

A.熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多

B.溫度高的物體其熱量必定多,內(nèi)能必定大

C.在熱傳遞過程中,內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小,內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大,直到兩物體的內(nèi)能相等

D.在熱傳遞過程中,熱量從高溫物體傳遞到低溫物體,直到兩物體的溫度相同為止

答案:D

解析:物體的內(nèi)能由溫度、體積及物體的質(zhì)量決定,不是只由溫度決定,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;在熱傳遞過程中,熱量由高溫物體傳給低溫物體,而與物體的內(nèi)能大小無關(guān),所以完全有可能是內(nèi)能大的物體內(nèi)能增大,內(nèi)能小的物體內(nèi)能減小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。

隨堂訓(xùn)練

1.關(guān)于熱傳遞,下列說法正確的是()

A.熱傳遞是溫度的傳遞

B.物體的內(nèi)能發(fā)生了改變,一定是吸收或放出了熱量

C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行

D.物體間存在著溫度差,才能發(fā)生熱傳遞

答案:D

解析:熱傳遞的實(shí)質(zhì)是能量的傳遞,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體的內(nèi)能發(fā)生了改變,可能是由于發(fā)生了熱傳遞,也可能是由做功導(dǎo)致的,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;熱傳遞必須在有溫度差的情況下進(jìn)行,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體間存在著溫度差,才能發(fā)生熱傳遞,故選項(xiàng)D正確。

2.對(duì)內(nèi)能的理解,下列說法正確的是()

A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的

B.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,但是單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能

C.不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能,質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能

D.1g100℃水的內(nèi)能大于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能

答案:A

解析:系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,故選項(xiàng)A正確;做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣的分子平均動(dòng)能相同,但它們的物質(zhì)的量不同,內(nèi)能不同,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在1g100℃的水變成100℃水蒸氣的過程中,分子間距離變大,要克服分子間的引力做功,分子勢(shì)能增大,所以1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

3.對(duì)于熱量、功和物體的內(nèi)能這三個(gè)物理量,下列敘述正確的是()

A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同

B.熱量和功都可以作為物體內(nèi)能的量度

C.熱量、功、內(nèi)能的單位肯定不相同

D.熱量和功是由過程決定的,而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的

答案:D

解析:熱量、功和內(nèi)能是三個(gè)不同的物理量,它們的物理意義不同,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;功與熱量都是能量轉(zhuǎn)化的量度,都可以作為物體內(nèi)能變化的量度,但不是物體內(nèi)能的量度,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;熱量、功和內(nèi)能的單位相同,都是焦耳,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;功和熱量是由過程決定的,內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的,故選項(xiàng)D正確。

4.(多選)關(guān)于物體內(nèi)能,下列說法正確的是()

A.將物體舉高或使它們的速度增大,是利用做功來使物體內(nèi)能增大的

B.陽光照曬衣服,衣服的溫度升高,是利用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的

C.物體在空中自由下落是用做功來增加物體內(nèi)能的

D.拉彎的弓把箭射出去,箭在空氣中飛行的過程中,內(nèi)能增加

答案:BD

解析:將物體舉高或使它們的速度增大,是利用做功來使物體機(jī)械能增大的,與內(nèi)能無關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。陽光照曬衣服,衣服的溫度升高,是利用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的,故選項(xiàng)B正確。物體在空中自由下落,重力做功,增加動(dòng)能,與內(nèi)能無關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。拉彎的弓把箭射出去,箭在空氣中飛行的過程中,克服空氣阻力做功,內(nèi)能增加,故選項(xiàng)D正確。

5.在絕熱過程中,外界壓縮氣體做功20J,下列說法正確的是

()

A.氣體內(nèi)能一定增加20J

B.氣體內(nèi)能增加必定小于20J

C.氣體內(nèi)能增加可能小于20J

D.氣體內(nèi)能可能不變

答案:A

解析:做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,在絕熱過程中,外界對(duì)氣體做多少功,氣體內(nèi)能就增加多少,選項(xiàng)A正確。第三章熱力學(xué)定律

1功、熱和內(nèi)能的改變

課后·訓(xùn)練提升

基礎(chǔ)鞏固

一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)

1.下列現(xiàn)象中,通過做功改變物體內(nèi)能的是()

A.放入電冰箱中的食物溫度降低

B.夏天,在陽光的照射下,柏油路面溫度升高

C.給自行車輪胎充氣時(shí),氣體溫度升高

D.用火爐燒水,水的溫度升高

答案:C

解析:放入電冰箱中的食物溫度降低,夏天在陽光的照射下柏油路面溫度升高,用火爐燒水水的溫度升高,這三種方法都是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能,是能量的轉(zhuǎn)移過程,故選項(xiàng)A、B、D不符合題意。給自行車輪胎充氣時(shí)氣體溫度升高,是壓縮氣體通過對(duì)氣體做功改變物體內(nèi)能,選項(xiàng)C符合題意。

2.下列關(guān)于內(nèi)能的認(rèn)識(shí)正確的是()

A.物體的內(nèi)能只跟物體的溫度有關(guān)

B.物體的內(nèi)能只跟物體的體積有關(guān)

C.物體的內(nèi)能只能通過熱傳遞的形式才能改變

D.物體的內(nèi)能可以通過做功來改變

答案:D

解析:物體的內(nèi)能與溫度和體積都有關(guān),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。

3.下列關(guān)于做功和熱傳遞的說法正確的是()

A.做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的

B.做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的

C.做功和熱傳遞是對(duì)同一過程中的兩種說法

D.做功和熱傳遞是不可能同時(shí)發(fā)生的

答案:B

解析:做功的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化,熱傳遞的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;如果拿一個(gè)物體放到你面前,告訴你它的內(nèi)能發(fā)生改變了,你是不可能知道到底是做功還是熱傳遞使它的內(nèi)能發(fā)生改變的,也就是說做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的作用效果上是相同的,故選項(xiàng)B正確;做功和熱傳遞是可能同時(shí)發(fā)生的,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

4.下圖是焦耳研究熱與功之間關(guān)系的兩個(gè)典型實(shí)驗(yàn),那么從焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中可得出的結(jié)論是()

A.熱量可由高溫物體傳給低溫物體

B.機(jī)械能守恒

C.在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān),僅與做功數(shù)量有關(guān)

D.在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的改變不僅與做功方式有關(guān),還與做功數(shù)量有關(guān)

答案:C

解析:焦耳通過多次實(shí)驗(yàn),最后得到的結(jié)論是在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān),僅與做功數(shù)量有關(guān),故選項(xiàng)C正確,其余選項(xiàng)不是焦耳實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

5.關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能,以下說法正確的是()

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.兩物體之間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差

答案:D

解析:熱量是一個(gè)過程量,是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移量,不能說物體含有多少熱量,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由于做功和熱傳遞都可引起系統(tǒng)內(nèi)能的變化,只根據(jù)做功無法準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差,故選項(xiàng)D正確。

6.如圖所示,在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水,水的上方有水蒸氣。然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口,并給瓶?jī)?nèi)打氣,當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí),瓶塞會(huì)跳起來。當(dāng)瓶塞跳起時(shí),我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”。對(duì)于“白霧”的形成,下列說法正確的是()

A.這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠

B.這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣

C.這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧

D.瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功,空氣的內(nèi)能減小,溫度降低,使水蒸氣液化形成小水滴

答案:D

解析:當(dāng)用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí),外界對(duì)系統(tǒng)做功,使系統(tǒng)的內(nèi)能增加,溫度升高,壓強(qiáng)增大。使瓶塞從瓶口中噴出形成“白霧”的原因是,在塞子突然跳起時(shí),氣體絕熱膨脹對(duì)外做功,內(nèi)能減少,溫度下降,水蒸氣有一部分液化成小水滴,形成“白霧”,故選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。

二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)

7.下述關(guān)于物體內(nèi)能的說法正確的是()

A.物體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)

B.任何物體都具有內(nèi)能

C.做功不可以改變物體的內(nèi)能

D.熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能

答案:BD

解析:內(nèi)能與物體的溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等有關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;任何物體都具有內(nèi)能,故選項(xiàng)B正確;做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。

8.下列關(guān)于熱傳遞的說法正確的是()

A.熱量是從含熱量較多的物體傳到含熱量較少的物體

B.熱量是從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體

C.熱量是從內(nèi)能較多的物體傳到內(nèi)能較少的物體

D.熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度

答案:BD

解析:熱量不是狀態(tài)量,不能說含有或者具有多少熱量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在熱傳遞的過程中熱量總是由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體,而不是從內(nèi)能較多的物體傳到內(nèi)能較少的物體,故選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的量度,故選項(xiàng)D正確。

三、非選擇題

9.指出下面各例中物體內(nèi)能的改變是通過什么方式實(shí)現(xiàn)的。

(1)池水在陽光照射下溫度升高:。

(2)汽車剎車后輪胎的溫度升高:。

(3)火柴在火上被點(diǎn)燃:。

答案:(1)熱傳遞(2)做功(3)熱傳遞

能力提升

一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)

1.下列說法正確的是()

A.只有通過做功,才能改變物體的內(nèi)能

B.氣體被壓縮時(shí),外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能減少

C.物體的溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大

D.物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的總和,就是物體的內(nèi)能

答案:C

解析:內(nèi)能改變的兩種方式是做功和熱傳遞,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;氣體被壓縮時(shí),外界對(duì)氣體做功,但是氣體可能吸收熱量,內(nèi)能變化無法確定,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;溫度是描述物體冷熱程度的物理量,是物體內(nèi)分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,溫度越高,分子平均動(dòng)能越大,選項(xiàng)C正確;內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的總和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

2.關(guān)于溫度和內(nèi)能,下列說法正確的是()

A.物體的內(nèi)能等于物體的勢(shì)能和動(dòng)能的總和

B.物體的內(nèi)能變化時(shí),它的溫度一定改變

C.同種物質(zhì),溫度高的內(nèi)能肯定比溫度低的內(nèi)能大

D.分子質(zhì)量不同的物體,如果溫度相同,物體分子的平均動(dòng)能也相同

答案:D

解析:物體的內(nèi)能等于物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體內(nèi)能變化時(shí),有可能分子勢(shì)能發(fā)生變化,它的溫度不一定改變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同種物體,當(dāng)溫度高的質(zhì)量小、而溫度低的質(zhì)量大時(shí),溫度低的物體的內(nèi)能有可能比溫度高的物體的內(nèi)能大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度相同,物體分子的平均動(dòng)能相同,選項(xiàng)D正確。

3.如圖所示,太陽能熱水器是一種能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置。這種裝置可以使裝置內(nèi)的水溫度升高,這種改變水的內(nèi)能的方式是()

A.做功

B.熱傳遞

C.既有做功也有熱傳遞

D.電流的熱效應(yīng)

答案:B

解析:太陽能熱水器是通過吸收太陽能,通過熱傳遞的方式將水加熱,故選項(xiàng)B正確。

4.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,溫度升高

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,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。

5.如圖所示,容器A、B各有一個(gè)可以自由移動(dòng)的輕活塞,活塞下面是水,上面是大氣,大氣壓強(qiáng)恒定。A、B的底部由帶有閥門K的管道相連,整個(gè)裝置與外界絕熱。起初,A中水面比B中的高,打開閥門,使A中的水逐漸流向B中,最后達(dá)到平衡。在這個(gè)過程中,下列說法正確的是()

A.大氣壓力對(duì)水做功,水的內(nèi)能減小

B.水克服大氣壓力做功,水的內(nèi)能減小

C.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能不變

D.大氣壓力對(duì)水不做功,水的內(nèi)能增加

答案:D

解析:平衡前,A容器中的活塞向下移動(dòng),設(shè)A中活塞橫截面積為S1,移動(dòng)距離為l1,大氣壓力推動(dòng)A中活塞向下移動(dòng)時(shí)對(duì)水做的功WA=p0S1l1

平衡前,B容器中的活塞向上移動(dòng),設(shè)B中活塞橫截面積為S2,移動(dòng)距離為l2,大氣壓力通過活塞對(duì)水做負(fù)功WB=-p0S2l2

由于水的總體積不變,則有S1l1=S2l2

即A容器中大氣壓力對(duì)水做的功與B容器中水克服大氣壓力做的功相等。在整個(gè)過程中,大氣壓力對(duì)水做的功是上述兩個(gè)功(正功WA、負(fù)功WB)的代數(shù)和,即

WA+WB=p0S1l1-p0S2l2=0

選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。

大氣壓力對(duì)水不做功,同時(shí)整個(gè)裝置與外界絕熱,沒有熱交換。但是水從容器A流向容器B的過程中,水的重心下降,水的重力做正功,水的重力勢(shì)能減小,根據(jù)能量守恒定律,減少的水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,水的內(nèi)能增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。

二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)

6.下列有關(guān)熱現(xiàn)象和內(nèi)能的說法正確的是()

A.把物體緩慢舉高,其機(jī)械能增加,內(nèi)能不變

B.盛有氣體的容器做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能必定會(huì)隨之增大

C.電流通過電阻后電阻發(fā)熱,它的內(nèi)能增加是通過“做功”方式實(shí)現(xiàn)的

D.分子間引力和斥力