2023年新教材高中物理3.1功热和内能的改变基础练新人教版选择性必修第三册

3.1　功、热和内能的改变

一、选择题(本题共9小题，每题5分，共45分)

1．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的瓶塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(　D　)

A．这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠

B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气

C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾

D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化成小水滴

解析：当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，在瓶塞突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分液化成小水滴，形成“白雾”，故D正确。

2．冬天站在室外时，人们习惯地搓着双手以取暖，这个过程中(　C　)

A．人站着不动就没有做功

B．即使双手光滑也能搓手取暖

C．人体内的化学能转换为双手的机械能

D．双手的内能转换为机械能

解析：搓着双手以取暖，是通过克服摩擦力做功发热取暖的，是人体内的化学能转换为双手的机械能，再通过克服摩擦力做功转化为内能，若双手光滑，就无法克服摩擦力做功，无法取暖，故A、B、D错误，C正确。

3．如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置。这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(　B　)

A．做功 B．热传递

C．既有做功也有热传递 D．电流的热效应

解析：太阳能热水器是通过热传递的方式将水加热，故选项B正确，其余选项错误。

4．如图是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体(　A　)

A．内能增大　　　 B．体积增大

C．压强不变  D．温度不变

解析：向下压a的过程中，外界对气体做功，瓶内气体内能增大，选项A正确；向下压a的过程中，瓶内气体体积减小，压强增大，温度升高，选项B、C、D错误。

5．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有(　D　)

A．热水的内能比冷水的内能多

B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大

C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等

D．热量是热传递过程中内能转移的量度

解析：物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故A、B错；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故C项错；关于热量的论述，D项是正确的。

6．关于热量、温度的下列说法正确的是(　A　)

A．热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度

B．在绝热容器中，放入两个温度不等的物体，则高温物体放出温度，低温物体吸收温度，直到两个物体温度相等

C．高温物体内能多，低温物体内能少

D．两个质量和比热容都相等的物体，若吸收相等的热量，则温度相等

解析：温度是物体分子平均动能大小的量度，表示冷热程度；热量是热传递过程中物体间内能的转移量，内能包括分子动能与分子势能，与温度、体积、物质的量有关。D项，不知道初始温度，只能说温度变化相同。

7．(多选)关于物体内能，下列说法中正确的是(　BD　)

A．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体内能增大的

B．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的

C．物体在空中自由下落是用做功增加内能

D．拉弯的弓把箭射出去，箭在空气中飞行的过程中，内能增加

解析：将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体机械能增大，与内能无关，故A错误；阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能，故B正确；物体在空中自由下落，重力做功，增加动能，与内能无关，故C错误；拉弯的弓把箭射出去，箭在空气中飞行的过程中，克服空气阻力做功，内能增加，故D正确。

8．(多选)下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是(　AD　)

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：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。开空调后整间房间内温度降低，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，所以正确答案为AD。

9．(多选)如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热气缸B，用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在气缸内。撤去阀门 K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程(　BD　)

A．气体膨胀时对外不做功

B．气体膨胀时对外做功

C．气体膨胀时是否对外做功无法确定

D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低

解析：虽然A内为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动，即气体对外做了功，所以选项A、C错误，选项B正确；缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，选项D正确。

二、非选择题(共15分)

10．(7分)阳光照暖了大地，地面辐射又对地面附近的空气加热，形成暖气团升往高空。于是有人认为高山顶上的气温要比地面的高，但实际情况正好相反。你怎么理解这种现象？

答案：把地面附近温度、压强相同的一大团空气作为研究对象(在热力学中称为系统)。这团空气最初在地面附近受热膨胀，密度变小，因而逐渐上升。在上升的过程中，其边缘部分和外界空气的热交换对整个气团没有明显的影响，可以认为气团与外界之间传递的热量Q＝0，因此气团内能的变化仅与做功有关，即ΔU＝W。气团上升时，不断膨胀，对外做功(W<0)，内能减少(ΔU<0)，温度降低，越高的地方，空气的温度越低。

11．(8分)如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少？(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2)

答案：1 030 J

解析：由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全部转化为气体的内能，即ΔU＝W外＝(m活塞＋m物体)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)×10×0.1 J＋1.01×105×0.1×0.1 J＝1 030 J。