2024-2025學(xué)年高中物理第10章熱力學(xué)定律第1節(jié)功和內(nèi)能課后練習(xí)含解析新人教版選修3-3

PAGE5-功和內(nèi)能基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．下列哪個實例說明做功變更了系統(tǒng)的內(nèi)能(B)A．熱水袋取暖 B．用雙手摩擦給手取暖C．把手放在火爐旁取暖 D．用嘴對手呵氣給手取暖解析：雙手摩擦做功，使手的內(nèi)能增加，感到溫煦；A、C、D都是通過熱傳遞來變更系統(tǒng)的內(nèi)能，選項B正確。2．如圖是壓力保溫瓶的結(jié)構(gòu)簡圖，活塞a與液面之間密閉了肯定質(zhì)量的氣體。假設(shè)封閉氣體為志向氣體且與外界沒有熱交換，則向下壓a的過程中，瓶內(nèi)氣體(A)A．內(nèi)能增大 B．體積增大C．壓強不變 D．溫度不變解析：向下壓a的過程中，外界對氣體做功，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大，選項A正確；向下壓a的過程中，瓶內(nèi)氣體體積減小，壓強增大，溫度上升，選項B、C、D錯誤。3．下列有關(guān)焦耳及焦耳試驗的說法中正確的有(D)A．焦耳是法國物理學(xué)家，他的主要貢獻是焦耳定律及熱功當(dāng)量B．焦耳試驗中用到的容器可以用一般玻璃杯代替C．焦耳試驗中的探討對象是容器中的水D．焦耳試驗中要使容器及其中的水上升相同的溫度，試驗中懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度可以不相同，但做功必需相同解析：焦耳是英國物理家，A錯誤；焦耳試驗的要求是探討對象為絕熱系統(tǒng)，一般玻璃杯達不到絕熱要求，B錯誤；試驗的探討對象是容器及其中的水組成的系統(tǒng)，C錯誤；要使水及容器上升相同的溫度即內(nèi)能增加相同，則必需做功相同，D正確。4.(2024·湖南師大附中高二下學(xué)期期中)如圖所示，在固定的真空容器A內(nèi)部固定著一個絕熱氣缸B，用質(zhì)量為m的絕熱活塞P將一部分志向氣體封閉在氣缸內(nèi)。撤去閥門K，不計摩擦阻力，活塞將向右運動，該過程(BD)A．氣體膨脹時對外不做功B．氣體膨脹時對外做功C．氣體膨脹時是否對外做功無法確定D．活塞做加速運動，缸內(nèi)氣體溫度降低解析：雖然A內(nèi)為真空，但氣體膨脹時會推動活塞使其向右做加速運動，即氣體對外做了功，所以選項AC錯誤，選項B正確；缸內(nèi)志向氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，選項D正確。5．早些年農(nóng)村的小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具，鐵絲的一端纏繞棉花，用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi)，將筆芯的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來，然后用力推鐵絲，馬鈴薯小塊高速飛出，能打出十幾米遠。下列說法正確的是(AC)A．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度上升B．在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體對外做功C．馬鈴薯小塊高速飛出的動能來自于氣體內(nèi)能D．馬鈴薯小塊高速飛出時外界對筆芯內(nèi)氣體做功解析：在快速推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，筆芯內(nèi)密封的氣體經(jīng)驗絕熱壓縮的過程，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，故筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度上升，故A正確；在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中，氣體被壓縮，是外界對氣體做功，故B錯誤；封閉氣體經(jīng)驗絕熱膨脹過程，推出馬鈴薯，故馬鈴薯小塊高速飛出的動能來自于氣體內(nèi)能，這里的氣體類似彈簧，故C正確，D錯誤。二、非選擇題6．冬季，由于溫度太低，很難啟動摩托車(在農(nóng)村啟動195型拖拉機也會遇到類似狀況)。這時駕駛者往往先關(guān)閉油門，連續(xù)踏下啟動搖桿若干次，然后再打開油門，踏下啟動搖桿即可啟動，運用的原理是什么？答案：連續(xù)踏下啟動搖桿，活塞不斷壓縮氣缸里的氣體做功，增加氣體的內(nèi)能，使氣體的溫度上升，當(dāng)達到汽油的燃點后，即可啟動。7.如圖所示，一個質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5kg，面積為0.1m2，處于靜止狀態(tài)時被封閉氣體的高度為50cm，現(xiàn)在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm。求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加了多少？(p0＝1.01×105Pa，g取10m/s2)答案：1030J解析：由于汽缸及活塞均絕熱，故外界對氣體所做的功全部轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，即ΔU＝W外＝(m活塞＋m物體)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)×10×0.1J＋1.01×105×0.1×0.1J＝1030J。實力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1.某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由氣缸和活塞組成。開箱時，密閉于氣缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽視氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體(A)A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內(nèi)能增大C．對外做負功，分子的平均動能增大D．對外做負功，內(nèi)能減小解析：絕熱過程中，氣體膨脹，對外做功；內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動能減小，A選項正確。2.如圖所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣。以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中(D)A．E甲不變，E乙減小 B．E甲不變，E乙增大C．E甲增大，E乙不變 D．E甲增大，E乙減小解析：本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都歷經(jīng)絕熱過程，內(nèi)能變更取決于做功的狀況。對甲室內(nèi)的志向氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小。3.如圖所示，氣缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，氣缸、活塞是絕熱的且不漏氣。起先活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉，活塞最終靜止在距原位置下方h處，設(shè)活塞移動前后甲氣體內(nèi)能的變更量為ΔE，不計氣體重心變更的影響，下列說法正確的是(B)A．ΔE＝mgh B．ΔE>mghC．ΔE<mgh D．以上三種狀況均有可能解析：氣體甲體積減小，外界對它做正功，其中包括mgh和乙氣體分子對活塞的力做功W乙，且為正功，ΔE＝mgh＋W乙。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)高壓空氣快速向外溢出，待筒內(nèi)外壓強相等時，馬上關(guān)閉開關(guān)。在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過一段較長的時間后，再次打開開關(guān)，這時出現(xiàn)的現(xiàn)象是(B)A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣交換，處于動態(tài)平衡，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無空氣交換解析：因高壓空氣急劇外溢時，氣體來不及充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過程，氣體對外做功，內(nèi)能削減，所以關(guān)閉開關(guān)時，筒內(nèi)氣體溫度較外界偏低，再經(jīng)過較長時間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同。對筒內(nèi)剩余氣體分析，屬等容升溫過程，壓強要上升，大于外界氣壓，所以再打開開關(guān)時，筒內(nèi)氣體要流向筒外。5．如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉著肯定質(zhì)量的志向氣體(不考慮氣體分子勢能)，氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻置于氣缸中，熱敏電阻與氣缸外的歐姆表連接，氣缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止。現(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細沙緩緩漏出。則下列說法正確的是(ACD)A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強增大，體積減小D．歐姆表的指針漸漸向右偏轉(zhuǎn)解析：沙子漏出，活塞上移壓縮氣體，氣體的體積減小內(nèi)能增大，故A、C正確，B錯誤；溫度上升，熱敏電阻的阻值變小，歐姆表指針右偏，D正確。二、非選擇題6．汽車內(nèi)胎放完氣后，氣門的溫度可達到0℃以下，請你說明一下緣由。答案：以內(nèi)胎中的氣體為系統(tǒng)，氣體推動四周大氣做功，(對外界氣體做功)大氣的內(nèi)能增加，內(nèi)胎中的氣體內(nèi)能削減，溫度降低。假如在較短時間內(nèi)做較多的功，氣門來不及吸熱，氣門溫度就可達到0℃以下。7．如圖所示為焦耳測定熱功當(dāng)量的試驗裝置，若重物P、P′的質(zhì)量共為m＝26.320kg，每次下落的高度均為h＝160.5cm，共下落n＝20次，量熱器及其中的水和其他物體的平均熱容量為c＝6316cal/℃，試驗中測得溫度上升Δt＝0.31℃，試依據(jù)這些數(shù)據(jù)算出熱功當(dāng)量的值。(熱功