3-1功、熱和內(nèi)能的改變(人教版2019選擇性必修第三冊(cè))(解析版)

第1節(jié)功、熱和內(nèi)能的改變【知識(shí)梳理與方法突破】一、功與內(nèi)能的改變1.做功與內(nèi)能的變化的關(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。用式子表示為：ΔU=U2.功和內(nèi)能的區(qū)別（1）功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。（2）在絕熱過(guò)程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化。（3）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)能變化較大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功較多?！纠?】下列四個(gè)物理過(guò)程，屬于通過(guò)做功來(lái)改變物體內(nèi)能的是（

）A．鐵絲在酒精燈火焰上灼燒變熱B．灼燒變熱的鐵絲逐漸冷卻到常溫C．隕石落到地球上后又逐漸恢復(fù)到本來(lái)顏色D．隕石進(jìn)入大氣層后逐漸變成火紅球體【答案】D【詳解】A．鐵絲在酒精燈火焰上灼燒變熱，是通過(guò)熱傳遞改變物體的內(nèi)能，A不符合題意；B．灼燒變熱的鐵絲逐漸冷卻到常溫，是通過(guò)熱傳遞改變物體的內(nèi)能，B不符合題意；CD．隕石進(jìn)入大氣層后與空氣摩擦而發(fā)光發(fā)熱，即空氣阻力對(duì)隕石做功，使得內(nèi)能增加，溫度升高，變成火紅球體；當(dāng)隕石落到地球上后，通過(guò)熱傳遞，溫度又慢慢降低，直至恢復(fù)到本來(lái)顏色，C不符合題意，D符合題意。故選D?！踞槍?duì)訓(xùn)練1】如圖所示，對(duì)于圖片中所描述的物理過(guò)程，下列分析中正確的是（

）A．圖甲，厚玻璃內(nèi)的空氣被壓縮，空氣的內(nèi)能減少B．圖乙，瓶子內(nèi)的空氣推動(dòng)塞子跳起，空氣的內(nèi)能增大C．圖丙，試管內(nèi)的水蒸氣推動(dòng)了塞子沖出去，水蒸氣的內(nèi)能減少D．圖丁，氣缸內(nèi)的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體的內(nèi)能增大【答案】C【詳解】A．圖甲，厚玻璃內(nèi)的空氣被壓縮時(shí)，活塞對(duì)空氣做功，瓶?jī)?nèi)空氣溫度升高，空氣的內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤；B．圖乙，瓶子內(nèi)的空氣推動(dòng)塞子跳起時(shí)，空氣對(duì)活塞做功，空氣的內(nèi)能減小，故B錯(cuò)誤；C．圖丙，試管內(nèi)的水蒸氣推動(dòng)了塞子沖出時(shí)，水蒸氣對(duì)塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減少，故C正確；D．圖丁，汽缸內(nèi)的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)（即做功沖程），內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減少，故D錯(cuò)誤。故選C。二、熱與內(nèi)能的改變1.傳遞的熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系（1）在單純熱傳遞中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少，即Q吸（2）在單純熱傳遞中，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Q放2.改變內(nèi)能的兩種方式的比較項(xiàng)目做功熱傳遞內(nèi)能變化在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少在單純熱傳遞過(guò)程中，物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能轉(zhuǎn)移聯(lián)系都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變【例2】在以下事例中，通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)改變物體內(nèi)能的是()A．兩小球碰撞后粘合起來(lái)，同時(shí)溫度升高B．冬天暖氣為房間供暖C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸D．汽車的車輪與地面相互摩擦發(fā)熱【答案】B【詳解】A．改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞。熱傳遞指內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩小球碰撞后粘在一起，溫度升高，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；B．冬天暖氣為房間供暖，是通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)改變物體內(nèi)能的，故B正確；C．點(diǎn)燃的爆竹在空中爆炸，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；D．車輪與地面摩擦生熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。故選B?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】下列說(shuō)法中正確的是（

）A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種本質(zhì)不同的物理過(guò)程，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增大C．物體向外界放熱，物體的內(nèi)能一定增大D．物體內(nèi)能發(fā)生了改變，可能是做功引起的，也可能是傳熱引起的，還可能是兩者共同引起的【答案】AD【詳解】A．做功和傳熱改變物體內(nèi)能的本質(zhì)不同，因?yàn)樽龉Φ倪^(guò)程一定是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，而傳熱是同種形式的能量（內(nèi)能）在不同的物體之間或物體不同的部分之間傳遞或轉(zhuǎn)移，A正確；BCD．物體內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩種途徑，單就一個(gè)方面的改變不足以斷定其內(nèi)能的變化情況，BC錯(cuò)誤，D正確。故選AD。【鞏固提升】1．圖所示的事例中，通過(guò)熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的是（

）A．鋸木頭的鋸條發(fā)熱 B．劃火柴點(diǎn)火 C．燒水時(shí)水溫升高 D．鐵絲來(lái)回彎折溫度升高【答案】C【詳解】A．鋸木頭鋸條發(fā)熱是摩擦生熱，是利用做功來(lái)改變物體內(nèi)能的，A錯(cuò)誤；B．劃火柴點(diǎn)火，屬于擦燃，是摩擦生熱，是利用做功來(lái)改變物體內(nèi)能的，B錯(cuò)誤；C．燒水時(shí)水溫升高，是水從火吸熱，是通過(guò)熱傳遞改變了物體的內(nèi)能，C正確；D．鐵絲來(lái)回彎折溫度升高，是利用做功來(lái)改變物體內(nèi)能的，D錯(cuò)誤．2．在一個(gè)絕熱汽缸里，若因氣體膨脹，活塞把重物逐漸舉高，則在這個(gè)過(guò)程中，汽缸中的氣體（可視為理想氣體）（）A．溫度升高 B．溫度降低C．內(nèi)能增加 D．內(nèi)能減少【答案】BD【詳解】汽缸絕熱，封閉氣體膨脹對(duì)活塞做功，氣體的內(nèi)能減少。理想氣體的內(nèi)能只與氣體的溫度有關(guān)，可知?dú)怏w內(nèi)能減少，溫度降低。故選BD。3．對(duì)于熱量、功和內(nèi)能三個(gè)量，下列說(shuō)法正確的是（）A．熱量、功和內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是等同的B．熱量和功二者可作為物體內(nèi)能大小的量度C．熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都相同D．熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的【答案】CD【詳解】熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都是焦耳，但熱量、功和內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是不同的，熱量和功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功二者可作為物體內(nèi)能變化的量度而不是內(nèi)能大小的量度。故選CD。4．圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖,M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小【答案】A【詳解】筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，當(dāng)氣體體積變小時(shí)，則外界對(duì)氣體做功，外界對(duì)氣體做功使氣體的內(nèi)能增大．A正確．5．如圖，在研究功與內(nèi)能改變的關(guān)系時(shí)，將一小塊易燃物放在厚玻璃筒底部，用力向下壓活塞，可以將易燃物點(diǎn)燃。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．筒內(nèi)氣體，在被壓縮的同時(shí)從外界迅速吸收熱量，導(dǎo)致氣體溫度升高B．只要最終筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)足夠大，筒內(nèi)易燃物就會(huì)被點(diǎn)燃C．若實(shí)驗(yàn)中易燃物被點(diǎn)燃，是活塞與筒壁間摩擦生熱導(dǎo)致的D．該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是向下壓活塞的力要大，速度要快【答案】D【詳解】A．筒內(nèi)氣體在被壓縮時(shí)外界對(duì)氣體做功，導(dǎo)致氣體溫度升高，由于是迅速被壓縮，從外界吸收熱量很少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．易燃物能否被點(diǎn)燃與筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大小無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．壓縮氣體時(shí)，活塞與筒壁間摩擦生熱很少，不至于把易燃物點(diǎn)燃，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是向下壓活塞的力要大，速度要快，即使氣體快速被壓縮，與外界絕熱，才能使氣體內(nèi)能迅速增大，溫度升高，選項(xiàng)D正確。故選D。6．如圖所示是焦耳研究熱與功之間關(guān)系的兩個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，那么從焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中可得出的結(jié)論是（）A．系統(tǒng)狀態(tài)的改變只能通過(guò)傳熱來(lái)實(shí)現(xiàn)B．機(jī)械能守恒C．在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)D．在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變不僅與做功方式有關(guān)，還與做功數(shù)量有關(guān)【答案】C【詳解】焦耳通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，最后得到的結(jié)論是∶在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。故選C。7．如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空。抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中（）A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加【答案】B【詳解】ABD．因b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體對(duì)外界不做功，由于容器絕熱，則內(nèi)能不變，故AD錯(cuò)誤，B正確；C．稀薄氣體可看作理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，溫度也不變，由p1V1＝p2V2又V1<V2知p1>p2即氣體壓強(qiáng)變小，故C錯(cuò)誤。故選B。8．如圖所示，絕熱的汽缸與絕熱的活塞A、B密封一定質(zhì)量的理想氣體后水平放置在光滑地面上，不計(jì)活塞與汽缸壁的摩擦，現(xiàn)用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱，在加熱過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．汽缸仍保持靜止B．活塞A、B均向左移動(dòng)C．密封氣體的內(nèi)能一定增加D．汽缸中單位時(shí)間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個(gè)數(shù)相同【答案】AC【詳解】A．對(duì)汽缸整體分析，外部各個(gè)方向上受到大氣的壓力平衡，所以汽缸保持靜止，故A正確；BC．用電熱絲給汽缸內(nèi)的氣體加熱后，汽缸內(nèi)的氣體溫度升高，內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大，活塞A、B均向外運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，C正確；D．活塞A的面積大于活塞B的面積，單位時(shí)間內(nèi)作用在活塞A和活塞B上的分子個(gè)數(shù)不同，故D錯(cuò)誤。故選AC。9．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，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力，則對(duì)被密封的氣體，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．溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加E．分子的平均動(dòng)能增加，分子對(duì)器壁的單位面積碰撞的沖力增大【答案】ABD【詳解】用壓力向下壓活塞時(shí)，外界對(duì)氣體做功，因和外界沒(méi)有熱交換，可知?dú)怏w的內(nèi)能增加；氣體的溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增加，分子對(duì)器壁單位面積碰撞的沖力增大；由理想氣體狀態(tài)方程可知，溫度升高、氣體體積減小，故氣體的壓強(qiáng)增大，CE正確，不符合題意；ABD錯(cuò)誤，符合題意。故選ABD。10．如圖所示，透明瓶?jī)?nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，用橡皮塞把瓶口封住，用氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣，然后瓶塞會(huì)突然跳出，此時(shí)觀察到瓶?jī)?nèi)有白霧產(chǎn)生.關(guān)于上述過(guò)程下列說(shuō)法正確的有A．快速向瓶?jī)?nèi)打入氣體的過(guò)程，