终身会员
搜索
    上传资料 赚现金
    高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第三章第一节功、热和内能的改变(原卷版+解析)
    立即下载
    加入资料篮
    高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第三章第一节功、热和内能的改变(原卷版+解析)01
    高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第三章第一节功、热和内能的改变(原卷版+解析)02
    高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第三章第一节功、热和内能的改变(原卷版+解析)03
    还剩22页未读, 继续阅读
    下载需要10学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律1 功、热和内能的改变同步达标检测题

    展开
    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律1 功、热和内能的改变同步达标检测题,共25页。试卷主要包含了新课标要求,科学素养要求,教材研习,名师点睛,互动探究等内容,欢迎下载使用。

    第1节 功、热和内能的改变
    一、新课标要求
    1.了解焦耳的两个实验的原理,知道做功和热传递的实质。
    2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式,理解做功和热传递对改变系统内能是等效的,明确两种方式的区别。
    3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
    二、科学素养要求
    1.物理观念:知道焦耳的两个实验,功与内能改变及热与内能改变的数量关系。
    2.科学思维:掌握焦耳的两个实验的实质,理解功、热和内能改变的关系,会解释相关的现象,分析相关的问题。
    3.科学探究:掌握两个实验的探究过程,利用“做一做”体验功与内能改变的关系,学会观察与操作并与他人合作交流,提高实验技能。
    4.科学态度与责任:理解功、热与内能改变的实质,培养积极探究科学的兴趣,激发学习热情。
    三、教材研习
    要点一、功与内能的改变
    在绝热过程中,外界对系统做功,系统的内能增加;系统对外做功,系统的内能减少。①
    要点二、热传递
    两个温度不同的物体A、B相互接触时,温度高的物体A要降温,温度低的物体B要升温,我们说,热从高温物体A传到了低温物体B②
    【自主思考】
    ①远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或白磷的自燃,随着人类文明的进步,我们的祖先发明了“钻木取火”的用具,使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的原理吗?
    ②如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射。这三种方式在传递能量时有什么共同点?
    四、名师点睛
    1.内能的理解
    (1)微观:物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和。
    (2)宏观:只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
    2.功和内能
    (1)在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能的变化量,即ΔU=W。
    (2)在热力学系统的绝热过程中,外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定,不依赖于做功的具体过程和方式。
    3.热和内能
    (1)热量:它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
    (2)表达式:ΔU=Q。
    (3)功、热和内能的改变:做功和热传递都能引起系统内能的改变。做功是内能与其他形式能的转化;热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。
    五、互动探究
    探究点一、焦耳的实验
    知识深化
    1.两个实验的比较
    2.实验结论:焦耳的实验表明,要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的多少只由过程的始末两个状态决定,而与做功的方式无关。
    题组过关
    1.(多选)如图所示为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是( )
    A.只要重力做功相同,水温上升的数值就相同
    B.做功增加了水的热量
    C.做功增加了水的内能
    D.功和热量是完全等价的,无区别
    2 .下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有( )
    A.焦耳是法国物理学家,他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
    B.焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
    C.焦耳实验中的研究对象是容器中的水
    D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度,实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同,但做功必须相同
    探究点二、功与内能的改变
    情境探究
    1.如图,在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花,用力迅速压下活塞,观察棉花的变化。
    (1)能看到什么现象?该实验现象说明了什么?
    (2)用力按下活塞时为什么一定要迅速?
    探究归纳
    1.内能的理解
    (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能的总和。在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度及相互作用力决定,宏观上体现为物体温度和体积,因此物体的内能是一个状态量。
    (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中,状态发生变化是由做功造成的,伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化。
    (3)当物体温度变化时,分子热运动剧烈程度发生改变,分子平均动能变化。物体体积变化时,分子间距离变化,分子势能发生变化,因此物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间做功的具体过程及方式无关。
    (4)内能是状态量,由它的状态、温度、体积、质量决定。
    2.做功与内能的变化的关系
    (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
    (2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转化为内能,物体的内能就增加多少;物体对外界做多少功,就有多少内能转化为其他形式的能,物体的内能就减少多少。用式子表示为:ΔU=U2−U1=W。
    3.功和内能的区别
    (1)功是过程量,内能是状态量。
    (2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化。
    (3)物体的内能大,并不意味着做功多,在绝热过程中,只有内能变化较大时,对应着做功较多。
    探究应用
    【典例】如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器口后( )
    A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少
    B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加
    C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少
    D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加
    【解题感悟】
    分析绝热过程的方法
    (1)在绝热的情况下,若外界对系统做正功,系统内能增加,ΔU为正值;若系统对外界做正功,系统内能减少,ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化多少的量度。
    (2)在绝热过程中,内能和其他形式能一样也是状态量,气体的初、末状态确定了,在初、末状态的内能也相应地确定了,内能的变化量ΔU也确定了。而功是能量转化的量度,ΔU=W,这也是判断绝热过程的一种方法。
    【迁移应用】
    1.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.内能增大B.体积增大
    C.压强不变D.温度不变
    2.下列关于热量、功和内能的说法中,错误的是( )
    A.热量、功都可以作为物体内能的量度
    B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
    C.热量、功、内能的单位相同
    D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体状态决定的
    3.(多选)关于系统的内能,下列说法中正确的是( )
    A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
    B.当一个物体的机械能发生变化时,其内能不一定发生变化
    C.外界对系统做了多少功W,系统的内能就增加多少,即ΔU=W
    D.系统从外界吸收了多少热量Q,系统的内能就增加多少,即ΔU=Q
    错误。
    4.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )
    A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大
    B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小
    C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大
    D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
    5.下列关于内能与热量的说法中,正确的是( )
    A.马铃薯所含热量高
    B.内能越大的物体热量也越多
    C.热量总是从内能大的物体流向内能小的物体
    D.热量传递方向与两物体的温度有关
    6.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成。开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体( )
    A.对外做正功,分子的平均动能减小
    B.对外做正功,内能增大
    C.对外做负功,分子的平均动能增大
    D.对外做负功,内能减小
    7.如图所示的容器中,A、B中各有一个可自由移动的活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定,A、B的底部由带阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。打开阀门前,A中水面比B中水面高,打开阀门后,A中的水逐渐向B中流,最后达到同一高度,在这个过程中( )
    A.大气压力对水做功,水的内能增加
    B.水克服大气压力做功,水的内能减少
    C.大气压力对水不做功,水的内能不变
    D.大气压力对水不做功,水的内能增加
    8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外逸出,待筒内外压强相等时,立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下,经过一段较长时间后,再次打开开关,这时出现的现象是( )
    A.筒外空气流向筒内
    B.筒内空气流向筒外
    C.筒内外有空气变换,处于动态平衡,筒内空气质量不变
    D.筒内外无空气交换
    探究点三、热与内能的改变
    情境探究
    1.当我们双手靠近火源,双手立即感受到热,这是为什么?冬天,我们搓搓手就会感到手暖一些,你认为改变物体内能有几种方式?
    答案:提示双手靠近火源,热量从火源传到了手上,手的内能增加,所以手变热了。搓手是通过做功改变手的内能,所以改变物体内能有两种方式,即做功和热传递。
    探究归纳
    1.温度、内能、热量、功等概念的理解
    (1)内能与温度:从宏观看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观看,温度反映了分子热运动的剧烈程度,是分子平均动能的标志。对于理想气体,气体的温度升高,其内能一定增加,但向气体传递热量,内能却不一定增加(可能同时对外做功)。
    (2)热量和内能:内能是由系统状态决定的,状态确定,系统的内能也随之确定,要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”,因此,不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。
    (3)热量与温度:热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统内分子做无规则运动剧烈程度的标志。
    (4)热量与功:热量和功都是系统内能变化的量度,都是过程量,热量可以通过系统转化为功,功也可以通过系统转化为热量,但它们之间有着本质的区别。
    2.热传递的理解
    (1)热传递的实质:热传递实质上传递的是能量,结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来度量。
    (2)热传递具有方向性:热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分。
    (3)热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
    3.传递的热量与内能改变的关系
    (1)在单纯热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少,即Q吸=ΔU。
    (2)在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少,即Q放=−ΔU。
    4.改变内能的两种方式的比较
    教材拓展
    热传递的三种方式
    (1)热传导——热沿着物体传递的方式,不同物质传导热的能力各不相同,容易传导热的物体称为热的良导体,所有金属都是热的良导体,不容易传导热的物体称为热的不良导体,如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等。
    (2)热对流——靠液体或气体的流动来传递热的方式,热对流是液体和气体所特有的热传递方式。
    (3)热辐射——热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式,热辐射不依赖介质,可在真空中进行,温差越大,表面颜色越深,物体的热辐射能力越强。
    探究应用
    【典例】(多选)一铜块和一铁块,质量相等,铜块的温度T1比铁块的温度T2高,当它们接触在一起时,如果不和外界交换能量,则 ( )
    A.从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中,铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
    B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量
    C.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
    D.达到热平衡时,铜块的温度比铁块的低
    【解题感悟】
    热传递的理解要点
    (1)热传递与物体的内能的多少无关,只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关,热量总是从高温物体自发地传递到低温物体。(2)热传递过程中,热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上,也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上,但一定是从高温物体传递到低温物体。
    【迁移应用】
    1. 关于热传递,下列说法中正确的是( )
    A.热传递是温度的传递
    B.物体的内能发生了改变,一定是吸收或放出了热量
    C.热传递可以在任何情况下进行
    D.物体间存在着温度差,才能发生热传递
    2 .以下所述现象中,属于通过热传递改变了物体内能的是( )
    A.汽油机汽缸内气体被压缩
    B.放在空气中的一杯热水会冷却
    C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热
    D.电流通过电阻丝
    3 .指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是( )
    A.感到手冷时,搓搓手就会觉得暖和些
    B.擦火柴时,火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点,火柴燃烧起来
    C.物体在阳光照射下温度升高
    D.反复弯折一根铁丝,弯折的部分温度升高
    4.(多选)早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力快速推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远。下列说法正确的是( )
    A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高
    B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功
    C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能
    D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
    5.下面例子中,通过做功来改变物体内能的是( )
    A.阳光照射衣服,衣服的温度升高
    B.用打气筒打气,筒壁变热
    C.将高温金属块放在水中,水的温度升高
    D.放进冰箱冷冻室的水变成冰块
    6.如图所示,带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)。将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中,热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接,汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是( )
    A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大,需施加一定的拉力,说明气体分子间有引力
    B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大,则欧姆表读数将变小
    C.若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定增大
    D.若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定减小
    7.(多选)如图所示,A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同。将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是( )
    A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
    B.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
    C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
    D.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
    项目
    实验一
    实验二
    实验装置
    做功方式
    通过重物下落带动叶片搅水,靠叶片与水摩擦使水温升高,通过机械功实现能量转化
    通过重物下落使发电机发电,电流通过电阻丝做功使水温升高,通过电功实现能量转化
    实验条件
    容器及其中的水组成的系统与外界绝热
    共性
    外界对系统做功相同,系统温度上升的数值相等,内能改变相同
    项目
    做功
    热传递
    内能变化
    在绝热过程中,外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少
    在单纯热传递过程中,物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少
    物理实质
    其他形式的能与内能之间的转化
    不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
    相互联系
    都能引起系统内能的改变
    选择性必修三学案
    第三章 热力学定律
    第1节 功、热和内能的改变
    一、新课标要求
    1.了解焦耳的两个实验的原理,知道做功和热传递的实质。
    2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式,理解做功和热传递对改变系统内能是等效的,明确两种方式的区别。
    3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
    二、科学素养要求
    1.物理观念:知道焦耳的两个实验,功与内能改变及热与内能改变的数量关系。
    2.科学思维:掌握焦耳的两个实验的实质,理解功、热和内能改变的关系,会解释相关的现象,分析相关的问题。
    3.科学探究:掌握两个实验的探究过程,利用“做一做”体验功与内能改变的关系,学会观察与操作并与他人合作交流,提高实验技能。
    4.科学态度与责任:理解功、热与内能改变的实质,培养积极探究科学的兴趣,激发学习热情。
    三、教材研习
    要点一、功与内能的改变
    在绝热过程中,外界对系统做功,系统的内能增加;系统对外做功,系统的内能减少。①
    要点二、热传递
    两个温度不同的物体A、B相互接触时,温度高的物体A要降温,温度低的物体B要升温,我们说,热从高温物体A传到了低温物体B②
    【自主思考】
    ①远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或白磷的自燃,随着人类文明的进步,我们的祖先发明了“钻木取火”的用具,使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的原理吗?
    答案:做功可以改变物体的内能,“钻木取火”就是通过外力做功,使木材内能增加,温度达到着火点而燃烧。
    ②如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射。这三种方式在传递能量时有什么共同点?
    答案:三种方式都是热量从高温物体传递到另外低温物体。
    四、名师点睛
    1.内能的理解
    (1)微观:物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和。
    (2)宏观:只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
    2.功和内能
    (1)在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能的变化量,即ΔU=W。
    (2)在热力学系统的绝热过程中,外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定,不依赖于做功的具体过程和方式。
    3.热和内能
    (1)热量:它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
    (2)表达式:ΔU=Q。
    (3)功、热和内能的改变:做功和热传递都能引起系统内能的改变。做功是内能与其他形式能的转化;热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。
    五、互动探究
    探究点一、焦耳的实验
    知识深化
    1.两个实验的比较
    2.实验结论:焦耳的实验表明,要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的多少只由过程的始末两个状态决定,而与做功的方式无关。
    题组过关
    1.(多选)如图所示为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是( )
    A.只要重力做功相同,水温上升的数值就相同
    B.做功增加了水的热量
    C.做功增加了水的内能
    D.功和热量是完全等价的,无区别
    答案:A ; C
    解析:只要重力做功相同,水温上升的数值就相同,A项正确;做功增加了水的内能,热量只是热传递过程中内能改变的量度,B项错误,C项正确;做功和传热产生的效果相同,但功和热量是不同的概念,D项错误。
    2 .下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有( )
    A.焦耳是法国物理学家,他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
    B.焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
    C.焦耳实验中的研究对象是容器中的水
    D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度,实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同,但做功必须相同
    答案:D
    解析:焦耳是英国物理学家;实验的研究对象是容器及其中的水组成的绝热系统,普通玻璃杯达不到绝热要求;要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同,则做功必须相同。
    探究点二、功与内能的改变
    情境探究
    1.如图,在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花,用力迅速压下活塞,观察棉花的变化。
    (1)能看到什么现象?该实验现象说明了什么?
    (2)用力按下活塞时为什么一定要迅速?
    答案:(1)可以看到棉花燃烧起来,该现象说明压缩空气做功,使空气内能增大,温度升高,达到乙醚的着火点后引起棉花燃烧。
    (2)迅速压下活塞是为了减少热传递,尽量创造一个绝热条件。
    探究归纳
    1.内能的理解
    (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能的总和。在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度及相互作用力决定,宏观上体现为物体温度和体积,因此物体的内能是一个状态量。
    (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中,状态发生变化是由做功造成的,伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化。
    (3)当物体温度变化时,分子热运动剧烈程度发生改变,分子平均动能变化。物体体积变化时,分子间距离变化,分子势能发生变化,因此物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间做功的具体过程及方式无关。
    (4)内能是状态量,由它的状态、温度、体积、质量决定。
    2.做功与内能的变化的关系
    (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
    (2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转化为内能,物体的内能就增加多少;物体对外界做多少功,就有多少内能转化为其他形式的能,物体的内能就减少多少。用式子表示为:ΔU=U2−U1=W。
    3.功和内能的区别
    (1)功是过程量,内能是状态量。
    (2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化。
    (3)物体的内能大,并不意味着做功多,在绝热过程中,只有内能变化较大时,对应着做功较多。
    探究应用
    【典例】如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器口后( )
    A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少
    B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加
    C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少
    D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加
    答案:C
    解析:胶塞冲出容器口后,气体膨胀,对外做功。由于没来得及发生热交换,由W=ΔU可知内能减小。内能等于物体内所有分子动能和势能之和,由于体积增大,势能增大,由此可知分子平均动能减小,所以温度降低。
    【解题感悟】
    分析绝热过程的方法
    (1)在绝热的情况下,若外界对系统做正功,系统内能增加,ΔU为正值;若系统对外界做正功,系统内能减少,ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化多少的量度。
    (2)在绝热过程中,内能和其他形式能一样也是状态量,气体的初、末状态确定了,在初、末状态的内能也相应地确定了,内能的变化量ΔU也确定了。而功是能量转化的量度,ΔU=W,这也是判断绝热过程的一种方法。
    【迁移应用】
    1.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.内能增大B.体积增大
    C.压强不变D.温度不变
    答案:A
    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,温度升高,再根据pVT=C,体积减小,所以压强增大。
    2.下列关于热量、功和内能的说法中,错误的是( )
    A.热量、功都可以作为物体内能的量度
    B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
    C.热量、功、内能的单位相同
    D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体状态决定的
    答案:A
    解析:热量和功可作为物体内能改变的量度;热量、功、内能的单位都是焦耳;其中热量和功是过程量,内能是状态量。
    3.(多选)关于系统的内能,下列说法中正确的是( )
    A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
    B.当一个物体的机械能发生变化时,其内能不一定发生变化
    C.外界对系统做了多少功W,系统的内能就增加多少,即ΔU=W
    D.系统从外界吸收了多少热量Q,系统的内能就增加多少,即ΔU=Q
    答案:A ; B
    解析:在分子动理论中,我们把物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫物体的内能,A项正确;物体的内能与机械能是两个不同的概念,两者没有什么关系,B项正确;只有当系统与外界绝热时,外界对系统做的功才等于系统内能的增加量,同理只有在单纯的热传递过程中,系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量),C、D两项错误。
    4.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )
    A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大
    B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小
    C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大
    D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
    答案:D
    解析:绝热膨胀过程气体体积增大,气体对外界做功,气体内能减少。由于气体分子间的势能忽略不计,故气体分子的平均动能减小。
    5.下列关于内能与热量的说法中,正确的是( )
    A.马铃薯所含热量高
    B.内能越大的物体热量也越多
    C.热量总是从内能大的物体流向内能小的物体
    D.热量传递方向与两物体的温度有关
    答案:D
    解析:热量是过程量,不是状态量,不能像内能那样蕴含在物体中,此外,两物体之间热量的传递方向只与它们的温度有关,与它们的内能无关。
    6.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成。开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体( )
    A.对外做正功,分子的平均动能减小
    B.对外做正功,内能增大
    C.对外做负功,分子的平均动能增大
    D.对外做负功,内能减小
    答案:A
    解析:绝热过程中,气体膨胀,对外做功;内能减小,温度降低,分子的平均动能减小。
    7.如图所示的容器中,A、B中各有一个可自由移动的活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定,A、B的底部由带阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热。打开阀门前,A中水面比B中水面高,打开阀门后,A中的水逐渐向B中流,最后达到同一高度,在这个过程中( )
    A.大气压力对水做功,水的内能增加
    B.水克服大气压力做功,水的内能减少
    C.大气压力对水不做功,水的内能不变
    D.大气压力对水不做功,水的内能增加
    答案:D
    解析:打开阀门K稳定后,A、B中的水面相平,相当于图中画斜线部分的水从A移到B。
    这部分水的重力势能减少了,即重力对水做了功,同时大气压力对A中的水做正功,为p0SAℎA,对B中的水做负功,为p0SBℎB,因为两部分水的体积相等,所以大气压力对水做的总功为零。由于容器绝热,系统与外界之间没有热交换,而重力对系统做正功,故水的内能增加。
    8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气,打开筒的开关,筒内高压空气迅速向外逸出,待筒内外压强相等时,立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下,经过一段较长时间后,再次打开开关,这时出现的现象是( )
    A.筒外空气流向筒内
    B.筒内空气流向筒外
    C.筒内外有空气变换,处于动态平衡,筒内空气质量不变
    D.筒内外无空气交换
    答案:B
    解析:因高压空气急剧外逸时,气体没有时间充分与外界发生热交换,可近似看成绝热膨胀过程。气体对外做功,内能减小,所以关闭开关时,筒内气体温度比外界低,再经过较长时间后,筒内外气体温度相同。对筒内剩余气体分析,属于等容升温过程,其压强要变大,大于外界气压,所以再打开开关时,筒内气体要流向筒外,B项正确。
    探究点三、热与内能的改变
    情境探究
    1.当我们双手靠近火源,双手立即感受到热,这是为什么?冬天,我们搓搓手就会感到手暖一些,你认为改变物体内能有几种方式?
    答案:提示双手靠近火源,热量从火源传到了手上,手的内能增加,所以手变热了。搓手是通过做功改变手的内能,所以改变物体内能有两种方式,即做功和热传递。
    探究归纳
    1.温度、内能、热量、功等概念的理解
    (1)内能与温度:从宏观看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观看,温度反映了分子热运动的剧烈程度,是分子平均动能的标志。对于理想气体,气体的温度升高,其内能一定增加,但向气体传递热量,内能却不一定增加(可能同时对外做功)。
    (2)热量和内能:内能是由系统状态决定的,状态确定,系统的内能也随之确定,要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”,因此,不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。
    (3)热量与温度:热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统内分子做无规则运动剧烈程度的标志。
    (4)热量与功:热量和功都是系统内能变化的量度,都是过程量,热量可以通过系统转化为功,功也可以通过系统转化为热量,但它们之间有着本质的区别。
    2.热传递的理解
    (1)热传递的实质:热传递实质上传递的是能量,结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来度量。
    (2)热传递具有方向性:热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分。
    (3)热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
    3.传递的热量与内能改变的关系
    (1)在单纯热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少,即Q吸=ΔU。
    (2)在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少,即Q放=−ΔU。
    4.改变内能的两种方式的比较
    教材拓展
    热传递的三种方式
    (1)热传导——热沿着物体传递的方式,不同物质传导热的能力各不相同,容易传导热的物体称为热的良导体,所有金属都是热的良导体,不容易传导热的物体称为热的不良导体,如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等。
    (2)热对流——靠液体或气体的流动来传递热的方式,热对流是液体和气体所特有的热传递方式。
    (3)热辐射——热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式,热辐射不依赖介质,可在真空中进行,温差越大,表面颜色越深,物体的热辐射能力越强。
    探究应用
    【典例】(多选)一铜块和一铁块,质量相等,铜块的温度T1比铁块的温度T2高,当它们接触在一起时,如果不和外界交换能量,则 ( )
    A.从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中,铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
    B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量
    C.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
    D.达到热平衡时,铜块的温度比铁块的低
    答案:A ; C
    解析:热平衡条件是温度相等,热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体;在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,故A、C两项正确。
    【解题感悟】
    热传递的理解要点
    (1)热传递与物体的内能的多少无关,只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关,热量总是从高温物体自发地传递到低温物体。(2)热传递过程中,热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上,也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上,但一定是从高温物体传递到低温物体。
    【迁移应用】
    1. 关于热传递,下列说法中正确的是( )
    A.热传递是温度的传递
    B.物体的内能发生了改变,一定是吸收或放出了热量
    C.热传递可以在任何情况下进行
    D.物体间存在着温度差,才能发生热传递
    答案:D
    解析:物体的内能发生了改变,可能是由于发生了热传递,也可能是由于外界对物体做功;热传递的实质是能量的传递,必须在有温度差的情况下进行。
    2 .以下所述现象中,属于通过热传递改变了物体内能的是( )
    A.汽油机汽缸内气体被压缩
    B.放在空气中的一杯热水会冷却
    C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热
    D.电流通过电阻丝
    答案:B
    解析:热水放在空气中,通过热传递方式向外传递了热量,使自身的内能减少,温度降低。
    3 .指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是( )
    A.感到手冷时,搓搓手就会觉得暖和些
    B.擦火柴时,火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点,火柴燃烧起来
    C.物体在阳光照射下温度升高
    D.反复弯折一根铁丝,弯折的部分温度升高
    答案:C
    解析:物体在阳光照射下温度升高是通过热传递的方式来改变物体内能,其他均是通过做功改变物体的内能。
    4.(多选)早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力快速推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远。下列说法正确的是( )
    A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高
    B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功
    C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能
    D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
    答案:A ; C
    解析:在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程,外界对气体做功,内能增加,故笔芯内密封的气体的温度升高,故A项正确;在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体被压缩,是外界对气体做功,故B项错误;封闭气体经历绝热膨胀过程,推出马铃薯,故马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能,这里的气体类似弹簧,故C项正确,D项错误。
    5.下面例子中,通过做功来改变物体内能的是( )
    A.阳光照射衣服,衣服的温度升高
    B.用打气筒打气,筒壁变热
    C.将高温金属块放在水中,水的温度升高
    D.放进冰箱冷冻室的水变成冰块
    答案:B
    解析:阳光照射衣服,衣服的温度升高,是通过热传递改变内能,A错误;用打气筒打气,筒壁变热,是通过做功改变内能,B正确;将高温金属块放在水中,水的温度升高,是通过热传递改变内能,C错误;放进冰箱冷冻室的水变成冰块,是通过热传递改变内能,D错误。
    6.如图所示,带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)。将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中,热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接,汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是( )
    A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大,需施加一定的拉力,说明气体分子间有引力
    B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大,则欧姆表读数将变小
    C.若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定增大
    D.若发现欧姆表读数变大,则汽缸内气体内能一定减小
    答案:D
    解析:气体分子间的距离已经超过分子间作用力所研究的范围,所以不能说明分子间有引力,故A项错误;若拉动活塞使汽缸内气体体积增大,气体对外做功,内能减小,温度降低,热敏电阻阻值增大,则欧姆表示数将变大,故B项错误;发现欧姆表读数变大时,热敏电阻阻值变大,说明温度降低,则气体内能减小,故C项错误,D项正确。
    7.(多选)如图所示,A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同。将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是( )
    A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
    B.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
    C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
    D.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
    答案:B ; C
    解析:大气压对水银槽内的水银做相同的功,因为玻璃管内吸进的水银一样多,所以水银槽内的液面下降相同的高度,A管水银重心高于B管内水银的重心,故A管内水银重力势能大于B管内水银的重力势能,故A管内水银的内能增量小于B管内水银的内能增量,B、C两项正确。
    项目
    实验一
    实验二
    实验装置
    做功方式
    通过重物下落带动叶片搅水,靠叶片与水摩擦使水温升高,通过机械功实现能量转化
    通过重物下落使发电机发电,电流通过电阻丝做功使水温升高,通过电功实现能量转化
    实验条件
    容器及其中的水组成的系统与外界绝热
    共性
    外界对系统做功相同,系统温度上升的数值相等,内能改变相同
    项目
    做功
    热传递
    内能变化
    在绝热过程中,外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少
    在单纯热传递过程中,物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少
    物理实质
    其他形式的能与内能之间的转化
    不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
    相互联系
    都能引起系统内能的改变
    相关试卷

    高中物理1 原子核的组成复习练习题: 这是一份高中物理<a href="/wl/tb_c163330_t7/?tag_id=28" target="_blank">1 原子核的组成复习练习题</a>,共23页。试卷主要包含了新课标要求,科学素养要求,教材研习,名师点睛,互动探究等内容,欢迎下载使用。

    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论课时作业: 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163319_t7/?tag_id=28" target="_blank">1 普朗克黑体辐射理论课时作业</a>,共20页。试卷主要包含了新课标要求,科学素养要求,教材研习,自主思考,名师点睛,互动探究等内容,欢迎下载使用。

    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律达标测试: 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163312_t7/?tag_id=28" target="_blank">2 热力学第一定律达标测试</a>,共24页。试卷主要包含了新课标要求,科学素养要求,教材研习,名师点睛,互动探究·等内容,欢迎下载使用。

    • 精品推荐
    • 所属专辑
    • 课件
    • 教案
    • 试卷
    • 学案
    • 其他

    免费资料下载额度不足,请先充值

    每充值一元即可获得5份免费资料下载额度

    今日免费资料下载份数已用完,请明天再来。

    充值学贝或者加入云校通,全网资料任意下。

    提示

    您所在的“深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载 10 份资料 (今日还可下载 0 份),请取消部分资料后重试或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载10份资料,您的当日额度已用完,请明天再来,或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深圳市第一中学”云校通余额已不足,请提醒校管理员续费或选择从个人账户扣费下载。

    重新选择
    明天再来
    个人账户下载
    下载确认
    您当前为教习网VIP用户,下载已享8.5折优惠
    您当前为云校通用户,下载免费
    下载需要:
    本次下载:免费
    账户余额:0 学贝
    首次下载后60天内可免费重复下载
    立即下载
    即将下载:资料
    资料售价:学贝 账户剩余:学贝
    选择教习网的4大理由
    • 更专业
      地区版本全覆盖, 同步最新教材, 公开课⾸选;1200+名校合作, 5600+⼀线名师供稿
    • 更丰富
      涵盖课件/教案/试卷/素材等各种教学资源;900万+优选资源 ⽇更新5000+
    • 更便捷
      课件/教案/试卷配套, 打包下载;手机/电脑随时随地浏览;⽆⽔印, 下载即可⽤
    • 真低价
      超⾼性价⽐, 让优质资源普惠更多师⽣
    VIP权益介绍
    • 充值学贝下载 本单免费 90%的用户选择
    • 扫码直接下载
    元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
    您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      充值到账1学贝=0.1元
      0学贝
      本次充值学贝
      0学贝
      VIP充值赠送
      0学贝
      下载消耗
      0学贝
      资料原价
      100学贝
      VIP下载优惠
      0学贝
      0学贝
      下载后剩余学贝永久有效
      0学贝
      • 微信
      • 支付宝
      支付:¥
      元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
      您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      扫码支付0直接下载
      • 微信
      • 支付宝
      微信扫码支付
      充值学贝下载,立省60% 充值学贝下载,本次下载免费
        下载成功

        Ctrl + Shift + J 查看文件保存位置

        若下载不成功,可重新下载,或查看 资料下载帮助

        本资源来自成套资源

        更多精品资料

        正在打包资料,请稍候…

        预计需要约10秒钟,请勿关闭页面

        服务器繁忙,打包失败

        请联系右侧的在线客服解决

        单次下载文件已超2GB,请分批下载

        请单份下载或分批下载

        支付后60天内可免费重复下载

        我知道了
        正在提交订单

        欢迎来到教习网

        • 900万优选资源,让备课更轻松
        • 600万优选试题,支持自由组卷
        • 高质量可编辑,日均更新2000+
        • 百万教师选择,专业更值得信赖
        微信扫码注册
        qrcode
        二维码已过期
        刷新

        微信扫码,快速注册

        还可免费领教师专享福利「樊登读书VIP」

        手机号注册
        手机号码

        手机号格式错误

        手机验证码 获取验证码

        手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

        设置密码

        6-20个字符,数字、字母或符号

        注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
        QQ注册
        手机号注册
        微信注册

        注册成功

        下载确认

        下载需要:0 张下载券

        账户可用:0 张下载券

        立即下载
        账户可用下载券不足,请取消部分资料或者使用学贝继续下载 学贝支付

        如何免费获得下载券?

        加入教习网教师福利群,群内会不定期免费赠送下载券及各种教学资源, 立即入群

        即将下载

        高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第三章第一节功、热和内能的改变(原卷版+解析)
        该资料来自成套资源,打包下载更省心 该专辑正在参与特惠活动,低至4折起
        [共10份]
        浏览全套
          立即下载(共1份)
          返回
          顶部
          Baidu
          map