新教材2024高中物理第三章熱力學定律3.1功熱和內(nèi)能的改變同步測試新人教版選擇性必修第三冊

第三章熱力學定律1功、熱和內(nèi)能的變更【基礎鞏固】1.下列現(xiàn)象屬于通過傳熱變更物體內(nèi)能的是 ()A.將一段鐵絲反復彎折,彎折處會發(fā)熱B.放在空氣中的一杯熱水會冷卻C.在轉(zhuǎn)動的砂輪上磨車刀,車刀發(fā)熱D.電流通過電阻絲,電阻絲會發(fā)熱解析:不論物體是發(fā)熱還是冷卻,物體的溫度都發(fā)生了變更,物體的內(nèi)能發(fā)生變更.彎折鐵絲是對鐵絲做功,在轉(zhuǎn)動的砂輪上磨車刀,摩擦力對車刀做功,電流通過電阻絲,電流做功,所以選項A、C、D所述現(xiàn)象都是通過做功來變更物體的內(nèi)能的.熱水放在空氣中溫度降低,這是通過傳熱變更物體內(nèi)能的,選項B正確.答案:B2.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)能肯定增加20JB.氣體內(nèi)能增加必定小于20JC.氣體內(nèi)能增加可能小于20JD.氣體內(nèi)能可能不變解析:做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,在絕熱過程中,外界對物體做多少功,物體內(nèi)能就增加多少,所以選項A正確.答案:A3.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到著火點的操作是 ()A.快速向里推活塞B.快速向外拉活塞C.緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞解析:氣體被壓縮或膨脹時內(nèi)能發(fā)生變更.假如將裝有柴油與空氣混合物的汽缸中的活塞快速向里推,一方面混合氣體來不及與外界發(fā)生熱交換,可以認為這是一個絕熱過程;另一方面由于外界通過活塞對氣體做功,氣體的內(nèi)能增加,溫度上升,可以使柴油達到著火點.選項A正確.答案:A4.關于物體的內(nèi)能和熱量,下列說法正確的是 ()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.在傳熱中,放出熱量的物體的內(nèi)能肯定大于汲取熱量的物體的內(nèi)能D.熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體傳到溫度低的物體解析:物體的內(nèi)能由溫度、體積及物質(zhì)的量確定,不是只由溫度確定,選項A、B錯誤.在傳熱過程中,熱量自發(fā)地從溫度高的物體傳到溫度低的物體,溫度高的物體的內(nèi)能不肯定大,選項C錯誤,選項D正確.答案:D5.關于溫度、熱量、功和內(nèi)能,下列說法正確的是 ()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,系統(tǒng)的內(nèi)能必定增加D.發(fā)生傳熱的條件是兩物體之間存在溫度差解析:熱量是物體間傳熱時轉(zhuǎn)移的內(nèi)能,不能說物體含有多少熱量,選項A、B錯誤.由于做功和傳熱都可以引起物體內(nèi)能的變更,只依據(jù)做功無法推斷物體內(nèi)能的變更,選項C錯誤.物體間發(fā)生傳熱的條件是存在溫度差,選項D正確.答案:D6.(多選)下列說法正確的是 ()A.做功使物體的內(nèi)能變更,是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化;傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移B.外界對物體做功,物體的內(nèi)能肯定增大C.物體向外界放熱,物體的內(nèi)能肯定增大D.熱量是在傳熱過程中,從一個物體向另一個物體或物體的一部分向另一部分轉(zhuǎn)移內(nèi)能的多少解析:做功和傳熱變更物體內(nèi)能的本質(zhì)不同,因為做功的過程肯定是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程,而傳熱是同種形式的能量(內(nèi)能)在不同的物體之間或同一物體不同部分之間的轉(zhuǎn)移,選項A正確.做功和傳熱都可以變更物體的內(nèi)能,只知道一個方面的狀況無法推斷系統(tǒng)內(nèi)能的變更,選項B、C錯誤.熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度,選項D正確.答案:AD7.兩人共同拉鋸鋸木材,每人在180s內(nèi)拉動60次,每次拉動的距離為75cm,兩人用的力大小均為20N,做功的40%轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能.(1)每秒產(chǎn)生的熱量是多少?(2)若產(chǎn)生熱量的20%被鋼鋸汲取,則60s后鋼鋸的溫度將上升多少?鋼的比熱容為1.2×102J/(kg·℃),鋼鋸的質(zhì)量為0.5kg.解析:(1)每秒做功W=Pt=2×60180×0.75×20×1J=10J每秒產(chǎn)生的熱量Q=ηW=40%×10J=4J.(2)鋼鋸汲取的熱量Q鋼=Q×60×20%=cmΔt,解得Δt=0.8℃.答案:(1)4J(2)0.8℃【拓展提高】8.下圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構示意圖,M、N兩筒間密閉了肯定質(zhì)量的氣體,M可沿N的內(nèi)壁上下滑動,設筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換,在M向下滑動的過程中 ()A.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增大B.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能減小C.氣體對外界做功,氣體內(nèi)能增大D.氣體對外界做功,氣體內(nèi)能減小解析:由題意知,在M向下滑動的過程中壓縮密封的氣體,對氣體做功,氣體的內(nèi)能增大,選項A正確.答案:A9.(多選)人們常用密封性好、充溢氣體的充氣袋包袱易碎品,如圖所示.充氣袋被里面的物體擠壓時,假設袋內(nèi)的志向氣體與外界無熱交換,袋內(nèi)氣體()A.體積減小,內(nèi)能增大B.體積減小,壓強減小C.對外界做負功,內(nèi)能增大D.對外界做正功,壓強減小解析:充氣袋被擠壓時,氣體體積減小,外界對氣體做功,由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,氣體內(nèi)能增加,選項C正確.體積減小,內(nèi)能增加,溫度上升,由志向氣體狀態(tài)方程可知壓強變大,選項A正確.答案:AC10.(2024·廣東汕頭)如圖所示是焦耳探討熱與功之間關系的兩個典型試驗,那么從焦耳的這兩個試驗中可得出的結(jié)論是()A.系統(tǒng)狀態(tài)的變更只能通過傳熱來實現(xiàn)B.機械能守恒C.在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的變更與做功方式無關,僅與做功數(shù)量有關D.在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的變更不僅與做功方式有關,還與做功數(shù)量有關解析:焦耳通過多次試驗,最終得到的結(jié)論是:在各種不同的絕熱過程中,系統(tǒng)狀態(tài)的變更與做功方式無關,僅與做功數(shù)量有關.故選項C正確.答案:C11.如圖所示,活塞將汽缸分成甲、乙兩個氣室,汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的,汽缸不漏氣.E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能,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:絕熱過程中只有做功變更物體的內(nèi)能,外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增加;氣體對外界做功,氣體內(nèi)能削減.題述熱力學系統(tǒng)是絕熱的,拉動拉桿,對乙中的氣體來講,氣體對外界做功,內(nèi)能減小,溫度降低;對甲中的氣體來講,外界對氣體做功,內(nèi)能增大.答案:D12.某校開展探究性課外活動,一同學用如圖所示的裝置探討氣體壓強、體積、溫度三者之間的關系.該同學選用導熱良好的汽缸,使其開口向下,內(nèi)裝志向氣體,并將汽缸固定,但缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣,他把一溫度計通過缸底小孔插入缸內(nèi),插口處密封良好,活塞下掛一個沙桶,沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止.他把沙桶底部鉆一個小洞,讓細沙漸漸漏出,外部環(huán)境溫度恒定.由此可確定 ()A.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增大B.外界對氣體做功,溫度計示數(shù)不變C.氣體體積減小,溫度計示數(shù)減小D.外界對氣體做功,溫度計示數(shù)增大解析:細沙漸漸漏出,活塞受到的拉力漸漸減小,在大氣壓力的作用下,活塞緩慢上移,此過程中活塞壓縮氣體,對氣體做功,氣體內(nèi)能增大,溫度有上升的趨勢;由于汽缸導熱良好,且過程非常緩慢,汽缸內(nèi)氣體能夠剛好與外界進行熱交換而保持與外界環(huán)境溫度相同,外界環(huán)境溫度恒定,汽缸內(nèi)氣體溫度不變,內(nèi)能也就不變.答案:B【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】13.在燥熱的夏季,用打氣筒為自行車輪胎打氣,若打氣太足,在太陽暴曬下,很簡單發(fā)生車胎爆裂.已知打氣筒的容積為V0,輪胎容積為打氣筒容積的20倍,打氣前輪胎內(nèi)、外壓強相等,溫度為T0,用打氣筒給輪胎打氣,假設打氣過程氣體溫度不變,大氣壓強為p0,輪胎能夠承受的最高氣壓為2.7p0.下列說法正確的是 ()A.讓輪胎內(nèi)氣體壓強達到2p0,須要打氣20次B.讓輪胎內(nèi)氣體壓強達到2p0,須要打氣40次C.爆胎瞬間氣體的溫度為2.7T0D.爆胎過程氣體放出熱量,內(nèi)能減小解析:由題意可知,輪胎的容積V=20V0.以輪胎內(nèi)原有氣體及充入的氣體整體為探討對象,氣體初狀態(tài)參量:p1=p0,V1=20V0+nV0=(20+n)V0.末