2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 1、2 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能練習(xí)（含解析）新人教版選修3-3

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1、1~2　功和內(nèi)能　熱和內(nèi)能 課后篇鞏固提升 基礎(chǔ)鞏固 1.(多選)關(guān)于熱傳遞的下列說(shuō)法正確的是(　　) A.熱量總是從內(nèi)能大的物體傳給內(nèi)能小的物體 B.熱量總是從分子平均動(dòng)能大的物體傳給分子平均動(dòng)能小的物體 C.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移而能的形式不發(fā)生變化 D.只有通過(guò)熱傳遞的方式,才能使物體的溫度發(fā)生變化 解析內(nèi)能包括分子勢(shì)能和分子動(dòng)能,改變內(nèi)能的方式有兩種:熱傳遞和做功,熱傳遞是能的轉(zhuǎn)移,做功是能的轉(zhuǎn)化,熱傳遞是從高溫物體向低溫物體傳遞,而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。 答案BC 2.(多選)下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說(shuō)法正確的是(　　) A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決

2、定的 B.分子動(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的 C.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,但單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能 D.氣體在大氣中做絕熱膨脹時(shí)做了功,但氣體的內(nèi)能不變 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,選項(xiàng)A正確。正因?yàn)閮?nèi)能是由于系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,所以分子動(dòng)理論中引入的內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的,選項(xiàng)B正確。做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。氣體做絕熱膨脹時(shí)對(duì)外界做了功,又因?yàn)榕c外界沒(méi)有熱交換,所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案AB 3.(多選)下列所述現(xiàn)象中屬于利用熱傳導(dǎo)的方式來(lái)傳熱的是(　

3、　) A.冬天,用手去拿室外的鐵塊,手感到冷 B.夏天,開空調(diào)后一段時(shí)間整個(gè)房間內(nèi)溫度降低 C.冬天搓手取暖 D.冬天,用暖水袋暖手 解析冬天,室外的鐵塊溫度低,手溫度高,用手拿鐵塊時(shí),手上的內(nèi)能直接通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳到鐵塊上。用暖水袋暖手,道理同上。開空調(diào)后整間房間內(nèi)溫度降低,是空氣通過(guò)對(duì)流的方式使熱空氣降溫。冬天搓手取暖是利用做功改變物體內(nèi)能,所以正確答案為AD。 答案AD 4.在一個(gè)完全真空的絕熱容器中放入兩個(gè)物體,它們之間沒(méi)有發(fā)生熱傳遞,這是因?yàn)?　　) A.兩物體沒(méi)有接觸 B.兩物體的溫度相同 C.真空容器不能發(fā)生熱對(duì)流 D.兩物體具有相同的內(nèi)能 解析發(fā)生熱傳

4、遞的條件是物體間有溫度差,而與物體內(nèi)能的多少、是否接觸、周圍的環(huán)境(是否真空)無(wú)關(guān),若溫度不同,也可以通過(guò)熱輻射發(fā)生熱傳遞,故只有兩物體溫度相同,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 答案B 5.(多選)在外界不做功的情況下,物體的內(nèi)能增加了50 J,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.一定是物體放出了50 J的熱量 B.一定是物體吸收了50 J的熱量 C.一定是物體分子總動(dòng)能增加了50 J D.物體的分子平均動(dòng)能可能不變 解析在外界不做功的情況下,系統(tǒng)內(nèi)能的改變等于傳遞的熱量,內(nèi)能增加,一定是吸收了熱量,故A錯(cuò)誤,B正確;物體內(nèi)能包括所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能,內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)

5、能共同決定,所以內(nèi)能增加了50 J并不一定是分子動(dòng)能增加了50 J。物體的分子平均動(dòng)能有可能不變,這時(shí)吸收的50 J熱量全部用來(lái)增加分子勢(shì)能(如晶體熔化過(guò)程),故C錯(cuò)誤,D正確。 答案BD 6.(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞。今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后,氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦,關(guān)于被密封的氣體的下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少 B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少 C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加 D.分子的平均動(dòng)能增加,分

6、子對(duì)器壁單位面積碰撞的沖力增大 解析由F對(duì)密閉的氣體做正功,容器及活塞絕熱,則系統(tǒng)與外界傳遞的熱量Q=0,由功和內(nèi)能的關(guān)系知,理想氣體內(nèi)能增大,溫度升高,再根據(jù)pVT=C,V減小,p增大。 答案AB 7. 如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,把浸有乙醚的一小塊脫脂棉放在厚玻璃筒內(nèi)底部,快速壓下活塞時(shí),脫脂棉燃燒起來(lái),此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明(　　) A.做功使管內(nèi)氣體熱量增加 B.熱傳遞不能改變物體的內(nèi)能 C.做功改變了管內(nèi)氣體的內(nèi)能 D.熱傳遞改變了管內(nèi)氣體的熱量 解析快速壓下活塞時(shí),外界對(duì)氣體做功,管內(nèi)氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,達(dá)到了脫脂棉的燃點(diǎn)而燃燒,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。 答案C

7、 8. 如圖所示,絕熱容器中間用隔板隔開,左側(cè)裝有氣體,右側(cè)為真空。現(xiàn)將隔板抽掉,使左側(cè)氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡,則在此過(guò)程中(不計(jì)氣體的分子勢(shì)能)(　　) A.氣體對(duì)外界做功,溫度降低,內(nèi)能減少 B.氣體對(duì)外界做功,溫度不變,內(nèi)能減少 C.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能不變 D.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能減少 解析抽掉隔板后,氣體膨脹體積增大,但由于右側(cè)為真空,氣體自由膨脹不做功,因而內(nèi)能不變,溫度不變,故選項(xiàng)C正確。 答案C 9. (1)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)盛滿熱水的燒杯里

8、,氣球逐漸膨脹起來(lái),如圖所示。這是因?yàn)闊坷锏臍怏w吸收了水的　　　　,溫度　　　　,體積　　　　。? (2)若對(duì)物體做1 200 J的功,可使物體溫度升高3 ℃,改用熱傳遞的方式,使物體溫度同樣升高3 ℃,那么物體應(yīng)吸收　　　　 J的熱量;如果對(duì)該物體做3 000 J的功,物體的溫度升高5 ℃,表明該過(guò)程中,物體還　　　　(選填“吸收”或“放出”)熱量　　　　 J。? 解析(1)燒瓶和燒瓶?jī)?nèi)的氣體要從燒杯中吸收水的熱量,溫度升高,氣體體積增大。 (2)做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的,因此對(duì)物體做功1 200 J使溫度升高3 ℃,如用熱傳遞方式,使溫度升高3 ℃也應(yīng)吸收1 200 J

9、的熱量。如對(duì)物體做功3 000 J,溫度升高5 ℃,而物體溫度升高5 ℃,需要的功或熱量設(shè)為ΔE。1 200 J=cm×3 ℃,ΔE=cm×5 ℃,所以ΔE=2 000 J。因此物體放出1 000 J的熱量。 答案(1)熱量　升高　增大　(2)1 200　放出　1 000 能力提升 1.(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.手感到冷時(shí),搓搓手就會(huì)感到暖和些,這是利用做功來(lái)改變物體的內(nèi)能 B.將物體舉高或使它們的速度增大,是利用做功來(lái)使物體的內(nèi)能增加 C.陽(yáng)光照射衣服,衣服的溫度升高,是利用熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能 D.用打氣筒打氣,筒內(nèi)氣體變熱,是利用熱傳遞來(lái)改變物

10、體的內(nèi)能 解析改變內(nèi)能的方式有兩種,做功和熱傳遞,AC兩個(gè)選項(xiàng)分別是做功和熱傳遞改變內(nèi)能;選項(xiàng)B是把內(nèi)能和機(jī)械能兩個(gè)概念混淆了。 答案AC 2. 一個(gè)鐵塊沿斜面勻速下滑,關(guān)于鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能的變化(忽略熱傳遞),下列判斷正確的是(　　) A.鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能都不變 B.鐵塊的機(jī)械能減小,內(nèi)能不變 C.鐵塊的機(jī)械能增大,內(nèi)能增大 D.鐵塊的機(jī)械能減小,內(nèi)能增大 解析鐵塊沿斜面勻速下滑時(shí),動(dòng)能不變,勢(shì)能減小,所以鐵塊的機(jī)械能一定減小。鐵塊沿斜面勻速滑下,則克服摩擦力做功,鐵塊損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵塊和斜面的內(nèi)能,因此鐵塊的溫度會(huì)升高,內(nèi)能增大。 答案D 3.(多選)如圖

11、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(shuō)法正確的是(　　) A.這個(gè)裝置可測(cè)定熱功當(dāng)量 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(wú)區(qū)別 解析將做功過(guò)程和吸熱過(guò)程在同等條件下比較,可測(cè)出熱功當(dāng)量,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(guò)程中內(nèi)能改變的量度,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;雖然做功和傳熱對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的,但功和熱量是完全不同的概念,可以通過(guò)絕熱過(guò)程和單純的熱傳遞過(guò)程加以對(duì)比,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案AC 4.A、B兩裝置,均由一支一端封閉、一端開口且

12、帶有玻璃泡的管狀容器和水銀槽組成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他條件都相同。將兩管抽成真空后,開口向下豎直插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)有空氣進(jìn)入管內(nèi)),水銀柱上升至圖示位置停止,管內(nèi)水銀高度相同。假設(shè)這一過(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換,則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量 B.B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量 C.A和B中水銀體積保持不變,故內(nèi)能增量相同 D.A和B中水銀溫度始終相同,故內(nèi)能增量相同 解析大氣壓對(duì)水銀槽內(nèi)的水銀做相同的功,因?yàn)椴ＡЧ軆?nèi)吸進(jìn)的水銀一樣多,所以水銀槽內(nèi)的液面下降相同的高度,A管重心高于B管,A管內(nèi)水銀重力勢(shì)能大于B管

13、內(nèi)水銀重力勢(shì)能,故A管內(nèi)水銀的內(nèi)能增量小于B管內(nèi)水銀的內(nèi)能增量,選項(xiàng)B正確。 答案B 5.若對(duì)物體做1 200 J的功,可使物體溫度升高3 ℃,改用熱傳遞的方式,使物體溫度同樣升高3 ℃,那么物體應(yīng)吸收　　　　　J的熱量,如果對(duì)該物體做3 000 J的功,物體的溫度升高5 ℃,表明該過(guò)程中,物體還　　　　　(填“吸收”或“放出”)熱量　　　　　J。? 解析做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的,因此物體用做功方式溫度升高3 ℃,如用吸熱方式,也使溫度升高3 ℃,應(yīng)吸收1 200 J的熱量。 如對(duì)物體做功3 000 J,溫度升高5 ℃,設(shè)物體溫度升高5 ℃,需要做功或熱量應(yīng)為ΔE,1 20

14、0 J=cm×3,ΔE=cm×5,所以ΔE=2 000 J,因此物體應(yīng)放出1 000 J的熱量。 答案1 200　放出　1 000 6.某同學(xué)為測(cè)量綠色植物吸收太陽(yáng)能的本領(lǐng),做了如下實(shí)驗(yàn),用一面積為0.1 m2的盆盛6 kg的水,經(jīng)太陽(yáng)光垂直照射5 min,溫度升高5 ℃,若綠色植物吸收太陽(yáng)光的能力與水相等,試計(jì)算: (1)每平方米綠色植物每秒吸收的太陽(yáng)能為多少? (2)若綠色植物在光合作用中吸收1 kJ的太陽(yáng)能可放出0.05 L的氧氣,則每平方米綠色植物每秒可放出多少升的氧氣? [水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·℃)] 解析(1)實(shí)驗(yàn)中水吸收太陽(yáng)能為E=cmΔt=4.2×103×6×5 J=1.26×105 J。所以每平方米綠色植物每秒吸收太陽(yáng)能E'=ESt=4.2×103 J。 (2)每平方米綠色植物每秒吸收太陽(yáng)能為4.2×103 J,故放出氧氣4.2×1031×103×0.05 L=0.21 L。 答案(1)4.2×103 J　(2)0.21 L 6