新教材适用2023_2024学年高中物理第3章热力学定律1功热和内能的改变夯基提能作业新人教版选择性必修第三册

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第三章　1. 基础达标练一、选择题1．对于热量、功、内能三个物理量，下列各种说法中正确的是( D )A．热量、功、内能的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析： 物体的内能是物体的所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能，可以通过做功和热传递两种方式，这三者的物理意义不同，故选项A错误；热量是热传递过程中，物体内能的变化量，而不是内能的量度，故选项B错误；热量、功、内能三者的单位一样，都是焦耳(J)，故C项错误；热量和功是量度物体内能的转移或转化的，而物体的内能是由物体本身所处的状态，即温度、体积、摩尔数决定的，故选项D正确。2．(多选)(2023·武汉二中月考)关于内能和机械能，下列说法中正确的是( CD )A．机械能很大的物体，其内能一定很大B．物体内能损失时，机械能必然会减少C．物体机械能损失时，内能可能会增加D．物体机械能为零时，内能不会为零解析： 内能大小和机械能大小没有必然关系，选项A、B错误；内能与机械能、电能、化学能、光能等能量在一定条件下可以相互转化，损失的机械能可能转化为内能，选项C正确；机械能可以为零，内能一定不为零，因为分子在永不停息地运动着，选项D正确。3. (多选)(2023·山东省济南市部分重点中学高二检测)如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的理想气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是( AD )A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体又对外做功，其内能可能不变D．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功解析： 由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由理想气体状态方程知，气体温度升高，内能一定增加，电流对气体做的功一定大于气体对外做的功，B、C错误，D正确；由气体压强的微观解释知，温度升高，气体分子对活塞的冲力增大，而压强不变，因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减少，A正确。4．绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功20 J，下列说法正确的是( A )A．气体内能一定增加20 JB．气体内能增加量必定小于20 JC．气体内能增加量可能小于20 JD．气体内能可能不变解析： 绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，内能就变化多少，故外界对气体做功20 J，气体内能一定增加20 J，A正确。5. (多选)如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法正确的是( CD )A．初始时氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析： 温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质量无关。初始时，两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，A错误；从松开固定栓至系统重新达到平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少、温度降低，氧气内能增加、温度升高，由于存在温度差，故会发生热传递，最后两者温度相同，氧气内能又减小，整个过程为绝热过程，气缸内气体内能不变，等于初始值，所以两种气体的内能与初始时相同，B错误，C、D正确。6．(多选)下列关于系统的内能的说法正确的是( AB )A．系统的内能是由系统的状态决定的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变解析： 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，由系统的状态决定，选项A正确。因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，选项 B正确。做功和热传递都可以改变系统的内能，选项C错误。气体在大气中做绝热膨胀时对外界做了功，且与外界没有热交换，所以系统的内能要减少，故选项D错误。7．(2023·河南周口期中)关于物体内能的变化，下列说法正确的是( A )A．物体吸收了热量，它的内能可以减小B．物体的机械能变化时，它的内能也一定随着变化C．外界对物体做功，它的内能一定增加D．物体既吸收热量，又对外界做功，它的内能一定不变解析： 物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)、物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关，受两者共同影响，物体的内能可能保持不变，也可能减小，还可能增加，具体如何变化取决于做功和吸热的具体数值，故A正确，C、D错误；物体的内能与物体的体积、温度等因素有关，物体的机械能变化时，其体积和温度可能不变，则其内能可能不变，故B错误。二、非选择题8. 如图所示，一个质量为20 kg的绝热气缸竖直放置，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：由于气缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功等于气体增加的内能，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。能力提升练一、选择题1．关于图所示的实验，下列说法正确的是( D )A．图甲，迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高B．图乙，重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高C．图丙，降落的重物使发电机发电，电流对液体做功使液体的温度升高D．由以上实验可知，外界对系统做功可以使系统的内能增加解析： 题图甲中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变气体的内能，进而使温度升高，A错误；题图乙中重物下落带动叶片转动搅拌容器中的水，水由于摩擦生热而温度上升，B错误；题图丙中降落的重物使发电机发电，电流通过电阻丝放热使液体升温，C错误；题图所示的三个实验本质上均是外界对系统做功而使系统的内能增加，D正确。2．下列说法正确的是( B )A．若两物体接触但没有传热，则两物体所包含的热量相等B．做功和传热的共同点是都能使系统内能发生改变C．一物体经过几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2，则在这些过程中物体一定从外界吸收了相同的热量D．高温物体内能多，低温物体内能少解析： 热量是用来衡量热传递过程中内能变化多少的物理量，只有在热传递过程中才能谈热量，A错误；做功和传热都是改变物体内能的方式，B正确；物体温度从t1升高到t2，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C错误；物体的内能与物质的量、温度、体积等有关，高温物体内能不一定大，低温物体内能不一定小，D错误。3．(多选)天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。如图所示，它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃冰”“固体瓦斯”之称，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。可燃冰的形成过程可简化为把甲烷气体压缩到低温的“容器”中，开采时通过升温再把甲烷气体从“容器”中释放出来，不考虑分子势能，以下说法正确的是( BD )A．可燃冰在开采时气体对外做功，内能变小B．可燃冰在开采时气体对外做功，又从外界吸热，内能变大C．可燃冰在形成时外界对气体做功，内能变大D．可燃冰在形成时外界对气体做功，气体又对外放热，内能变小解析： 由题意可知，可燃冰在开采过程中要对其加热升温，气体温度升高，体积变大，对外做功，同时又从外界吸热，内能变大，故A错误，B正确；可燃冰的形成条件是低温高压，所以形成可燃冰过程中外界对气体做功，但气体温度降低，对外放热，内能减少，故C错误，D正确4. (多选)(2023·高三课时练习)如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞，今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则对被密封的气体，下列说法不正确的是( AD )A．温度升高，压强增大，内能减少B．分子的平均动能增加，分子对器壁的单位面积碰撞的冲力增大C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加解析： 用压力F向下压活塞时，外界对气体做功，因和外界没有热交换，可知气体的内能增加；气体的温度升高，气体分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大；由理想气体状态方程可知，温度升高、气体体积减小，故气体的压强增大，B、C正确，不符合题意；A、D错误，故选AD。5．(多选)如图所示，带有活塞的气缸中封闭着一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能)，气缸和活塞均具有良好的绝热性能。将一个热敏电阻置于气缸中，热敏电阻(阻值随温度升高而减小)与气缸外的欧姆表连接，气缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出，则下列说法正确的是( ACD )A．外界对气体做功，气体的内能增大B．气体对外界做功，气体的内能减小C．气体的压强增大，体积减小D．欧姆表的指针逐渐向右偏转解析： 在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力减小，活塞在大气压的作用下，向上运动，气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高。由于热敏电阻阻值随温度的升高而减小，所以欧姆表示数减小，指针右偏。二、非选择题6．(2023·上海嘉定高三测试)如图所示，将半径为R的自行车轮架空，原地转动起来后测试制动。当制动片以大小为N的力压在车轮上，车轮转过圆心角θ后停止。这一过程机械能转化为何种形式的能？若知道制动片和车轮之间的动摩擦因数μ，可估算车轮在刹车前的动能是多少？答案：内能　μθRN解析：当制动片制动时，车轮要克服摩擦力做功，把机械能转化为内能。车轮转过的弧长s＝θR，由动能定理得－μNs＝0－Ek，解得Ek＝μθRN。