2022年高中物理同步講義（人教版選修性必修第3冊(cè)）：第10講 功、熱和內(nèi)能的改變（解析版）

第10講功、熱和內(nèi)能的改變目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.知道熱力學(xué)第一定律。2.通過(guò)有關(guān)史實(shí)，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探索中的挫折和失敗對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義。1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，知道做功和傳熱的實(shí)質(zhì)。2.知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和傳熱對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別。3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01焦耳的實(shí)驗(yàn)1．絕熱過(guò)程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過(guò)程。2．代表性實(shí)驗(yàn)(1)重物下落時(shí)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升；(2)通過(guò)電流的熱效應(yīng)給液體加熱。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功僅由過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過(guò)程和方式。4．內(nèi)能：只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量?！炯磳W(xué)即練1】在焦耳的許多實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)最具有代表性：一個(gè)實(shí)驗(yàn)是重物下落時(shí)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升；另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)電流的熱效應(yīng)給液體加熱．焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？【解析】絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功僅由過(guò)程的始末狀態(tài)決定，與做功的具體過(guò)程和方式無(wú)關(guān)．知識(shí)點(diǎn)02功與內(nèi)能的改變1．功與內(nèi)能的改變：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的變化量ΔU＝U2－U1，等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即ΔU＝W。2．理解(1)ΔU＝W的適用條件是絕熱過(guò)程；(2)在絕熱過(guò)程中：外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少?！局R(shí)拓展】1．做功與內(nèi)能變化的關(guān)系(1)做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程；(2)在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)物體做功，則W>0，外界對(duì)物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做功，則W<0.物體對(duì)外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，物體的內(nèi)能就減少多少。2．功與內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量；(2)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過(guò)程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，相應(yīng)地做功才越多?！炯磳W(xué)即練2】氣體在絕熱膨脹時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？氣體在絕熱壓縮時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？請(qǐng)分別舉一個(gè)絕熱膨脹和絕熱壓縮時(shí)溫度變化的實(shí)例。【答案】溫度降低；溫度升高；見(jiàn)解析【解析】根據(jù)功與內(nèi)能的改變關(guān)系，在沒(méi)有熱交換，或時(shí)間極短系統(tǒng)來(lái)不及跟外界進(jìn)行熱交換的情況下，氣體對(duì)外界做功（即絕熱膨脹），氣體的內(nèi)能減少，溫度降低；外界對(duì)氣體做功（即絕熱壓縮），氣體的內(nèi)能增加，溫度升高。絕熱膨脹實(shí)例：用打氣筒向用橡膠塞塞住的瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)橡膠塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)的氣體迅速膨脹，系統(tǒng)對(duì)外做功，因此，氣體的內(nèi)能迅速減少，瓶?jī)?nèi)氣體溫度迅速下降，瓶?jī)?nèi)水蒸氣液化，出現(xiàn)白霧。絕熱壓縮實(shí)例：引火儀實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)迅速下壓活塞時(shí)，引火儀筒內(nèi)的氣體可看作絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到易燃物的燃點(diǎn)時(shí)，易燃物就被點(diǎn)燃了。知識(shí)點(diǎn)03熱與內(nèi)能的改變1．傳熱(1)條件：物體的溫度不同；(2)傳熱：熱從高溫物體傳到了低溫物體。2．熱和內(nèi)能(1)熱量：在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度；(2)熱與內(nèi)能的改變當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的變化量ΔU＝U2－U1等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即ΔU＝Q。(3)傳熱與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同：①做功和傳熱都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變；②做功時(shí)，內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化；傳熱只是不同物體(或一個(gè)物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移?！局R(shí)拓展】1．在單純傳熱的過(guò)程中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q。2．傳熱改變物體內(nèi)能的過(guò)程是不同物體之間(或同一物體不同部分之間)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。3．熱傳遞與物體的內(nèi)能的多少無(wú)關(guān)，只與兩個(gè)物體(或一個(gè)物體的兩部分)的溫度差有關(guān)，熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體?！炯磳W(xué)即練3】用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會(huì)升高，把鐵棒放在炭火上燒，鐵棒的溫度也會(huì)升高，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？【解析】說(shuō)明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能．能力拓展能力拓展考法01功與內(nèi)能的改變【典例1】關(guān)于晶體和非晶體及分子勢(shì)能，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．氣體對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體C．分子勢(shì)能可能隨分子間距離的增加而增加D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w【答案】B【解析】A．內(nèi)能改變兩種方式，做功和熱傳遞，由于未說(shuō)明傳熱情況，故內(nèi)能可能增加，A選項(xiàng)不合題意，故A錯(cuò)誤；B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，說(shuō)明云母片導(dǎo)熱各向異性，所以云母片是晶體，而非蜂蠟，B選項(xiàng)符合題意，故B正確；C．當(dāng)時(shí)，間距增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，C選項(xiàng)不合題意，故C錯(cuò)誤；D．晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)變，比如天然的水晶是晶體，而熔融后的玻璃是非晶體，D選項(xiàng)不合題意，故D錯(cuò)誤。故選B?？挤?2熱與內(nèi)能的改變【典例2】關(guān)于溫度和內(nèi)能的理解，下列說(shuō)法中正確的是().A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，則物體每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大B．不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能C．1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能D．做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，也就是說(shuō)做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的【答案】C【解析】試題分析：內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式．并且做功和熱傳遞對(duì)改變內(nèi)能是等效的．溫度是物體的分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，則不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，A錯(cuò)誤；質(zhì)量相等的氫氣和氧氣，溫度相同，分子的平均動(dòng)能相同，而氫氣的分子數(shù)多，則氫氣的內(nèi)能較大，B錯(cuò)誤；水變成水蒸氣要吸熱，則同質(zhì)量水的內(nèi)能小于水蒸氣的內(nèi)能，C正確；做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，但實(shí)質(zhì)不同，做功是其他能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，D錯(cuò)誤；分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．下列例子中通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）A．用砂輪磨刀具的時(shí)候，刀具的溫度升高B．灼熱的火爐使周圍物體的溫度升高C．手感到冷時(shí)，搓搓手就會(huì)覺(jué)得暖和些D．擦火柴時(shí)，火柴頭上的易燃物質(zhì)燃燒起來(lái)【答案】B【解析】A．用砂輪磨刀具的時(shí)候，刀具的溫度升高，是通過(guò)做功的方式改變物體內(nèi)能，故A不符合題意；B．灼熱的火爐使周圍物體的溫度升高，是通過(guò)熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能，故B符合題意；C．手感到冷時(shí)，搓搓手就會(huì)覺(jué)得暖和些，是通過(guò)做功的方式改變物體內(nèi)能，故C不符合題意；D．擦火柴時(shí)，火柴頭上的易燃物質(zhì)燃燒起來(lái)，是通過(guò)做功的方式改變物體內(nèi)能，故D不符合題意。故選B。2．關(guān)于做功、傳熱與內(nèi)能變化的說(shuō)法，正確的是（）A．不通過(guò)做功的過(guò)程，物體的內(nèi)能也可以改變B．不對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)保持不變C．外力對(duì)物體做2J的功，物體就一定增加2J的內(nèi)能D．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加【答案】A【解析】AB．做功和傳熱都可以改變物體的內(nèi)能，故A正確B錯(cuò)誤；C．外力對(duì)物體做2J的功，若物體與外界沒(méi)有熱交換，則內(nèi)能一定增加2J，故C錯(cuò)誤；D．物體吸收熱量時(shí)，如果對(duì)外做功，內(nèi)能不一定增加故D錯(cuò)誤。故選A。3．關(guān)于傳熱，下列說(shuō)法正確的是（）A．傳熱是高溫物體的溫度傳給低溫物體 B．不接觸的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱C．比熱容相同的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱 D．溫度相同的物體之間不會(huì)發(fā)生傳熱【答案】D【解析】A．傳熱的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，傳遞的不是溫度。選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．不接觸的物體之間可以通過(guò)熱輻射的方式進(jìn)行傳熱。選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，和物體的比熱容沒(méi)有關(guān)系。選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．傳遞的條件是兩物體的溫度不同，溫度相同的物體之間不存在溫度差，不會(huì)發(fā)生傳熱。選項(xiàng)D正確。故選D。4．熱傳遞的實(shí)質(zhì)是（）A．內(nèi)能多的物體把熱量傳遞給內(nèi)能少的物體 B．熱量多的物體把熱量傳遞給熱量少的物體C．高溫物體把熱量傳遞給低溫物體 D．質(zhì)量大的物體把熱量傳遞給質(zhì)量小的物體【答案】C【解析】熱傳遞的實(shí)質(zhì)是高溫物體把熱量傳遞給低溫物體，故C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C。5．下列說(shuō)法正確的是（）A．只有通過(guò)做功，才能改變物體的內(nèi)能B．氣體被壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減少C．物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D．物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的總和，就是物體的內(nèi)能【答案】C【解析】A.由熱力學(xué)第一定律可知，做功和熱傳遞是內(nèi)能改變的兩種方式，A錯(cuò)誤；B.氣體被壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，但是氣體可能吸收熱量，內(nèi)能變化無(wú)法確定，B錯(cuò)誤；C.溫度是描述物體冷熱程度的物理量，是物體內(nèi)分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，C正確；D.內(nèi)能是物體內(nèi)分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的總和，D錯(cuò)誤；故選C。6．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是（）.A．不同物體，溫度相等，內(nèi)能也相等B．要使氣體分子的平均動(dòng)能增大，外界必須向氣體傳熱C．做功和熱傳遞過(guò)程都能改變物體的內(nèi)能，但兩種過(guò)程的本質(zhì)不同D．1g0℃的水與1g0℃的冰內(nèi)能相等【答案】C【解析】A．溫度相等，只是說(shuō)明分子的平均動(dòng)能相等，而不同的物體，分子數(shù)一般是不同的，因而所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能也就不會(huì)相同，所有分子的勢(shì)能一般也不會(huì)相同，故由物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和決定的內(nèi)能也就不會(huì)相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。B．氣體分子的平均動(dòng)能增大的宏觀標(biāo)志是物體的溫度升高。想要達(dá)到此目的，可以是由外界向氣體傳熱，也可以是外界對(duì)物體做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。C．做功過(guò)程是內(nèi)能與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，而熱傳遞過(guò)程則是物體之間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過(guò)程，兩者確實(shí)有著本質(zhì)上的不同，選項(xiàng)C正確。D．1g0℃的水與1g0℃的冰，溫度相同說(shuō)明它們的分子平均動(dòng)能是相等的，而且它們的分子數(shù)也相等，故它們的分子動(dòng)能總和相等。但在冰熔化為水的過(guò)程中需要從外界吸收熱量，這些能量將轉(zhuǎn)化成分子勢(shì)能。由此可知，1g0℃的水所具有的分子總勢(shì)能要大于1g0℃的冰所具有的分子總勢(shì)能。所以，1g0℃的水所具有的內(nèi)能要大于1g0℃的冰所具有的內(nèi)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。7．對(duì)于熱量、功和內(nèi)能三個(gè)物理量，下列各種說(shuō)法中正確的是（）A．熱量和功與過(guò)程有關(guān)，而內(nèi)能與狀態(tài)有關(guān)B．熱量、功和內(nèi)能的物理意義相同C．熱量和功都可以作為內(nèi)能的量度D．內(nèi)能大的物體具有的熱量多【答案】A【解析】A．熱量和功是過(guò)程量，與過(guò)程有關(guān)，而內(nèi)能是狀態(tài)量，與狀態(tài)有關(guān)，選項(xiàng)A正確；B．熱量、功和內(nèi)能是三個(gè)不同的物理量，它們的物理意義不同，熱量反映了物體內(nèi)能的變化量多少，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和，做功和熱量都可以改變物體內(nèi)能變化的量度，故B錯(cuò)誤；C．做功與熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，都可以內(nèi)能變化的量度，而不是內(nèi)能的量度。故C錯(cuò)誤。D．熱量是過(guò)程量，不是狀態(tài)量，不能說(shuō)內(nèi)能大的物體具有的熱量多，故D錯(cuò)誤。故選A。8．如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒內(nèi)底部，當(dāng)很快向下壓活塞時(shí)，由于被壓縮的氣體驟然變熱，溫度升高達(dá)到乙醚的燃點(diǎn)，使浸有乙醚的棉花燃燒起來(lái)，此實(shí)驗(yàn)的目的是要說(shuō)明對(duì)物體（）A．做功可以增加物體的熱量 B．做功可以改變物體的內(nèi)能C．做功一定會(huì)升高物體的溫度 D．做功一定可以使物態(tài)發(fā)生變化【答案】B【解析】當(dāng)用力壓活塞時(shí)，活塞壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣，對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，當(dāng)達(dá)到乙醚著火點(diǎn)時(shí)，筒內(nèi)棉花就會(huì)燃燒起來(lái)，此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了：外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加。故選B。9．下列說(shuō)法正確的是（）A．懸浮在空氣中的PM2.5顆粒的運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)B．一定質(zhì)量的晶體在熔化過(guò)程中，其內(nèi)能保持不變，分子勢(shì)能增大C．由于液體表面層分子間平均距離大于液體內(nèi)部分子間平均距離，液體表面存在張力D．在溫度不變的條件下，增大飽和汽的體積，最終會(huì)減少飽和汽的壓強(qiáng)【答案】C【解析】A．PM2.5是指空氣中直徑小于等于2.5微米的固體顆粒物，因此它的運(yùn)動(dòng)不屬于分子熱運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．一定質(zhì)量的晶體在熔化過(guò)程中，溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，但溶化過(guò)程要吸熱，所以內(nèi)能增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．由于液體表面層分子間平均距離大于液體內(nèi)部分子間平均距離，分子力體現(xiàn)為引力，液體表面存在張力，選項(xiàng)C正確；D．飽和汽壓只與溫度有關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。10．下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中，不正確的是（）A．分子間距離為時(shí)，分子勢(shì)能最小B．估測(cè)油酸分子直徑d時(shí)，可把油酸分子簡(jiǎn)化為球形處理C．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性D．猛推活塞，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，氣體對(duì)外界做正功【答案】D【解析】A．如圖所示，分子間距離為時(shí)，分子勢(shì)能最小，A正確，不符合題意；B．估測(cè)油酸分子直徑d時(shí)，可把油酸分子簡(jiǎn)化為球形處理，B正確，不符合題意；C．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性，C正確，不符合題意；D．猛推活塞，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，外界對(duì)氣體做正功，D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。題組B能力提升練1．有關(guān)熱學(xué)的說(shuō)法，正確的是（）A．熱量一定是從內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體B．氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能一定增大C．隨著科技的進(jìn)步，物體的溫度可以降低到D．要使氣體的分子平均動(dòng)能增大，外界必須向氣體傳熱【答案】B【解析】A．發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體有溫度差，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體，使高溫物體降溫，低溫物體升溫，直到兩者溫度相同，熱傳遞才停止。與兩物體比熱、體積、內(nèi)能的大小均無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，當(dāng)氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能一定增大。故B正確；C．是一切低溫的極限，不能達(dá)到，故C錯(cuò)誤；D．溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，要使氣體的分子平均動(dòng)能增大，必需提高氣體體的溫度，可以是氣體從外界吸收熱量，也可以是外界對(duì)氣體做功。故D錯(cuò)誤。故選B。2．下列關(guān)于內(nèi)能變化的說(shuō)法中正確的是（）A．電流通過(guò)電阻，電阻會(huì)發(fā)熱，其內(nèi)能增加是通過(guò)熱傳遞方式實(shí)現(xiàn)B．一定量氣體經(jīng)加熱，其內(nèi)能一定增加C．氣體膨脹，它的內(nèi)能一定減少D．橡皮筋被拉長(zhǎng)時(shí)，內(nèi)能增加【答案】D【解析】A．流通過(guò)電阻，電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過(guò)“電流做功”方式實(shí)現(xiàn)的，A錯(cuò)誤；B．在對(duì)氣體加熱的同時(shí)，如果氣體體積變大，對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其內(nèi)能的變化情況不能確定，B錯(cuò)誤；C．由熱力學(xué)第一定律可知U=Q+W所以僅僅氣體膨脹對(duì)外做功，它的內(nèi)能不一定減小，C錯(cuò)誤；D．拉伸橡皮筋時(shí)，外界對(duì)橡皮筋做了功，由于橡皮筋溫度幾乎不變不需要考慮傳熱，則橡皮筋的內(nèi)能應(yīng)該增加，D正確。故選D。3．在研究氣體性質(zhì)時(shí)，若分子間距離足夠大，可以不計(jì)分子大小和分子間相互作用力，我們把它叫做理想氣體。對(duì)于一定質(zhì)量的某種理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體溫度升高，每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大B．氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能一定增大D．氣體對(duì)外界放熱，氣體內(nèi)能一定減小【答案】B【解析】A．氣體溫度升高，絕大多數(shù)氣體分子的動(dòng)能都增大，但個(gè)別分子的動(dòng)能也可能減小，A錯(cuò)誤；B．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因此溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能一定增大，B正確；C．物體內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞兩個(gè)因素有關(guān)。外界對(duì)氣體做功，同時(shí)物體有可能向外界放出熱量，內(nèi)能有可能不變甚至減小，C錯(cuò)誤；D．物體內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞兩個(gè)因素有關(guān)。氣體對(duì)外界放熱，同時(shí)也有可能外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能不一定減小，D錯(cuò)誤。故選B。4．金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開筒的開關(guān)，筒內(nèi)高壓空氣迅速向外逸出，待筒內(nèi)外壓強(qiáng)相等時(shí)，立即關(guān)閉開關(guān)。在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間后，再次打開開關(guān)，這時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣變換，處于動(dòng)態(tài)平衡，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無(wú)空氣交換【答案】B【解析】因高壓空氣急劇外逸時(shí)，氣體沒(méi)有時(shí)間充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過(guò)程。氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，所以關(guān)閉開關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體溫度較外界低，再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同。對(duì)筒內(nèi)剩余氣體分析，屬于等容升溫過(guò)程，其壓強(qiáng)要變大，大于外界氣壓，所以再打開開關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體要流向筒外。故選B。5．兩物體接觸后發(fā)生了熱傳遞，說(shuō)法正確的是（）A．內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞熱量B．密度大的物體向密度小的物體傳遞熱量C．含熱量多的物體向含熱量少的物體傳遞D．分子平均動(dòng)能大的物體向分子平均動(dòng)能小的物體傳遞【答案】D【解析】熱傳遞時(shí)是熱量從溫度高的物體傳向溫度低的物體，而溫度是平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大。因此兩物體接觸后發(fā)生了熱傳遞時(shí)，是分子平均動(dòng)能大的物體向分子平均動(dòng)能小的物體傳遞。選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。6．下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體的分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和就是物體的內(nèi)能B．對(duì)于同一種氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C．要使氣體的分子平均動(dòng)能增大，外界必須向氣體傳熱D．一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時(shí)，分子間的平均距離一定增大【答案】B【分析】此題既考查物體內(nèi)能的概念，也涉及熱和功的關(guān)系，還跟分子動(dòng)理論有關(guān)，因此它不單純是知識(shí)題，也考查推理能力?！窘馕觥緼．物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)于同一種氣體，溫度越高，說(shuō)明它的分子平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；C．要使氣體的分子平均運(yùn)動(dòng)增大，即溫度升高，有兩種方式：一是通過(guò)熱傳遞，即外界向氣體傳熱；二是通過(guò)做功，外界對(duì)氣體做功，也可以使氣體溫度升高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)、體積、溫度三者是相互聯(lián)系的，溫度升高可能發(fā)生“熱膨脹”，從而體積增大，但氣體體積還跟壓強(qiáng)有關(guān)，如果溫度升高的同時(shí)，壓強(qiáng)也增大，則氣體的體積是否變大還不能確定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。7．某物體的溫度升高了，那么下列說(shuō)法正確的是（）A．物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能都增大了B．物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大了C．物體的分子勢(shì)能一定增大了D．物體一定吸收了熱量【答案】B【解析】AB．溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，溫度升高，則物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大了，但物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能不一定都增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；C．分子勢(shì)能大小取決于分子間的距離，溫度升高，分子間的距離不一定增大，因此物體的分子勢(shì)能不一定增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．溫度升高，可能是由于做功引起的，物體不一定吸收了熱量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。8．研究氣體的性質(zhì)時(shí)，可以設(shè)想有一種氣體可以不計(jì)分子大小和分子間相互作用力，我們把它叫做理想氣體。對(duì)于一定質(zhì)量的某種理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體溫度升高，每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大 B．氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．氣體壓強(qiáng)是氣體分子間的斥力產(chǎn)生的 D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能一定減小【答案】B【解析】AB．氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，但也有少數(shù)氣體分子的動(dòng)能減小，A錯(cuò)誤，B正確；C．氣體壓強(qiáng)是氣體分子持續(xù)撞擊產(chǎn)生的，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律當(dāng)氣體對(duì)外界做功時(shí)，同時(shí)氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能不一定減小，D錯(cuò)誤。故選B。9．高溫物體甲和低溫物體乙發(fā)生熱傳遞，最后達(dá)到熱平衡，這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是（）A．甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等B．甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等C．甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等D．甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等【答案】A【解析】宏觀上甲的溫度降低，乙的溫度升高，因而有的同學(xué)會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為甲物體向乙物體傳遞了溫度，而實(shí)質(zhì)上是甲將內(nèi)能傳遞給了乙；熱傳遞完成后，最后甲、乙兩物體達(dá)到熱平衡，即兩者溫度相同，并不是內(nèi)能相等，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。10．如圖所示，在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水，水的上方有水蒸氣。然后用一與打氣筒相連的活塞密閉瓶口，并給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí)，瓶塞會(huì)跳起來(lái)。當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”。對(duì)于“白霧”的形成，下列說(shuō)法正確的是（）A．這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠B．這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣C．這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧D．瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴【答案】D【解析】當(dāng)用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功，使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出形成“白霧”的原因是，在塞子突然跳起時(shí)，氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分被液化成小水滴，形成“白霧”，故選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。題組C培優(yōu)拔尖練1．如圖所示，A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y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。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．A管內(nèi)水銀的重力勢(shì)能大于B管的C．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量D．A和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同【答案】BC【解析】?jī)煞N情況下大氣壓對(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，外界大氣壓力對(duì)水銀做功，使水銀進(jìn)入試管內(nèi)，大氣壓力對(duì)水銀做的功一部分增加了管內(nèi)水銀的重力勢(shì)能，另一部分增加了水銀的內(nèi)能；由于A管中的水銀重心高，故A管中水銀的重力勢(shì)能增量大，則A管中水銀內(nèi)能的增量小，即B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量。故選BC。2．下列說(shuō)法正確的是（）A．鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中，溫度不變，內(nèi)能增大B．物體運(yùn)動(dòng)的速度增大，則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能增大C．A、B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B，這說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能D．A、B兩物體的溫度相同時(shí)，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同，分子的平均速率也可能不同【答案】AD【解析】A．鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中，雖然溫度不變，但要吸熱，所以內(nèi)能增大，故A正確；B．機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度增大與分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．A、B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B，只能說(shuō)明物體A的溫度大于物體B的溫度，不能說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；D．兩物體的溫度相同時(shí)，內(nèi)能可能不同，分子的平均動(dòng)能相同，但由可知，平均速率可能不同，故D正確。故選AD。3．汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油機(jī)是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣點(diǎn)火的；而汽油機(jī)做功沖程開始時(shí)，汽缸中的汽油﹣空氣混合氣是靠火花塞點(diǎn)燃的．但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，因此，要使用如圖所示的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器初級(jí)線圈通過(guò)開關(guān)連到蓄電池上，次級(jí)線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，做功沖程開始時(shí)，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在次級(jí)線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了．下列說(shuō)法正確的是（）A．柴油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過(guò)程是通過(guò)做功使空氣的內(nèi)能增大的B．汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)若始終閉合，次級(jí)線圈的兩端也會(huì)有高壓C．接該變壓器的初級(jí)線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在次級(jí)產(chǎn)生高壓D．汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的次級(jí)線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于初級(jí)線圈的匝數(shù)【答案】AD【解析】A．柴油機(jī)是靠壓縮柴油與空氣混合氣體，從而點(diǎn)火，通過(guò)做功使空氣的內(nèi)能增大，而汽油機(jī)靠火花塞點(diǎn)火，使氣體做功，內(nèi)能增大．故A正確；B．汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)若始終閉合，變壓器就沒(méi)有變化的磁通量，則不能工作，所以次級(jí)線圈的兩端也不會(huì)有高壓，故B錯(cuò)誤；C．接該變壓器的初級(jí)線圈的電源不一定是交流電源，直流也可以，只要使磁通量發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D．由于火花塞需要的電壓為10000V，但是電源的電壓為12V，所以必須要經(jīng)過(guò)升壓變壓器才可以得到高的電壓，所以變壓器左邊線圈匝數(shù)遠(yuǎn)少于右邊線圈的匝數(shù)，導(dǎo)致右邊電壓被提高，所以變壓器的副線圈匝數(shù)遠(yuǎn)大于原線圈匝數(shù)，故D正確；故選AD．4．下述各種改變物體內(nèi)能的方法，屬于做功方式的是（）A．冷物體接觸熱物體后變熱B．鋸木頭時(shí)，鋸條發(fā)熱C．電流通過(guò)電爐絲，電爐絲發(fā)熱D．物體在火爐旁被烤熱E.熱物體在通風(fēng)的地方?jīng)龅每臁敬鸢浮緽C【解析】A．冷物體接觸熱物體后變熱是通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能，A錯(cuò)誤；B．鋸木頭時(shí)，鋸條發(fā)熱，鋸條克服摩擦力做功，B正確；C．電流做功，電爐絲發(fā)熱，C正確；D．物體在火爐旁被烤熱是通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能，D錯(cuò)誤；E．熱物體在通風(fēng)的地方?jīng)龅每焓峭ㄟ^(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能，E錯(cuò)誤。故選BC。5．質(zhì)量為2kg的水在太陽(yáng)光的照射下，溫度升高5℃，水吸收的熱量為______J。這是通過(guò)______的方法改變了水的內(nèi)能。［J/（kg·℃）］【答案】熱傳遞【解析】[1]由太陽(yáng)光熱輻射的能量傳遞給了水，水吸收能量?jī)?nèi)能增加，增加的內(nèi)能等于水所吸收的熱量[2]這是通過(guò)熱傳