3.1 功、热和内能的改变 习题-（2019）新人教版高中物理选择性必修第三册.docx

1、第三章热力学定律第一节功、热和内能的改变配套练习（含解析）一、单选题1下列说法中正确的是（）A100的水变为100的水蒸气的过程中内能增大B0的冰熔化为0的水的过程中内能不变C物体温度升高，内能一定增加D物体吸热后温度一定升高2关于内能，以下说法正确的是（）A做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的B只要物体的温度不变，它的内能就不变C每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和D焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系3自行车内胎充气过足，在阳光下受暴晒时车胎极易爆裂，设暴晒过程中内胎容积的变化可以忽略不计。则（）A在车胎突然爆裂的瞬间，胎内气体内能减小B车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体

2、分子间斥力急剧增大的结果C在车胎爆裂前，胎内所有气体分子的运动速率都在增大D在车胎爆裂前，胎内气体吸热、温度升高，气体分子的平均动能减小4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5一定质量的理想气体，温度从升高到，在这个过程中，以下说法中正确的是（ ）A如果气体体积膨胀对外界做功，则分子热运动的平均动能会减小B如果气体体积保持不变，则分子热运动的平均动能会保持不变C只有当外界对气体做功时，分子热运动的平均动能才会增加D不管气体体积如何变化，分子热运动的平均动能总会增加6如图所

3、示，在演示做功可以改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是（）A要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒B实验的研究对象是圆筒中的空气C观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了D应缓慢压下活塞7如图所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（ ）A热量可由高温物体传给低温物体B机械能守恒C在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关D在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关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

4、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90的水和0的冰相比较，以下叙述中正确的是（）A水分子的平均动能大于冰分子的平均动能B水分子的势能比冰分子的势能大C1g0的水与1g0的冰的内能相同D1g0的水与1g0的冰共同升高1，它们内能变化相同10关于晶体和非晶体及分子势能，以下说法错误的是（）A气体对外做功，其内能可能增加B烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C分子势能可能随分子间距离的增加而增加D在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶

5、体，某些非晶体也可以转变为晶体11高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这个过程的实质是（）A甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等B甲把内能传给乙，最后甲、乙两者内能相等C甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等D甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等12质量相等、初温相同的水和煤油，分别用两个相同的电加热器加热（不计热损失），加热过程中温度变化如图所示，则下列判断正确的是 （）A甲的比热容大，是水B甲的比热容大，是煤油C乙的比热容大，是水D乙的比热容大，是煤油二、填空题13改变物体内能的途径有_。某实验中测得一质量为的带电粒子，在的匀强电场中，仅在电场力作用下由静止加速。当其移动

6、时，速度达到，由此推测该带电粒子的带电量可能为_（用科学计数法表示，保留小数点后1位）。14如图所示，将半径R的自行车轮架空，原地转动起来后测试制动。当制动片以大小N的力压在车轮上，车轮转过圆心角后停止。这一过程机械能转为_能。若知道制动片和车制动片轮之间动摩擦因数，可估算车轮在刹车前的动能是_。15质量为2kg的水在太阳光的照射下，温度升高5，水吸收的热量为_J。这是通过_的方法改变了水的内能。J/（kg）16气体温度计结构如图所示玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14 cm,后将A放入待测

7、恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44 cm。(已知外界大气压为标准大气压,标准大气压相当于76 cm高水银柱产生的压强)(1)求恒温槽的温度_；(2)此过程A内气体内能_(选填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将_(选填“吸热”或“放热”)。三、解答题17下列事件中，物体的内能怎样改变？（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）(1)壶里的水被加热而温度升高。(2)一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。18气体在绝热膨胀时它的温度会怎样变化？气体在绝热压缩时它的温度会怎样变化？为什么会发生这样的变化？请分别举一个绝热膨胀和绝热压缩时温度变化的实例。19铅弹以

8、速度v=200m/s 射入木块后停在木块中，木块没有移动增加的内能的80%使铅弹的温度升高，铅弹温度升高多少？（C=1.3102J/kg）20能量转化和守恒是自然界中一条普遍规律请结合相关知识完成下列问题：（1）机械运动中的能量转化和守恒如图所示，以光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为，长度为L一质量为m的小物块由静止开始，由斜面顶端滑到底端，求此过程中重力做的功，并说明能量转化情况（2）电磁感应中的能量转化和守恒如图所示，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道，MN、PQ固定在竖直平面内，相距为L，电阻不计，中间连接阻值为R的电阻电阻为r的金属导体棒ab垂直于MN、

9、PQ放在导轨上，且与轨道接触良好，以速度v竖直向下做匀速运动探究此过程中，在时间t内重力做的功与感应电流的电功之间的关系，并说明能量转化情况（3）机械能与内能转化和守恒理想气体的分子可视为质点，分子间除相互碰撞外，无相互作用力如图所示，正方体容器密封着一定质量的某种理想气体每个气体分子的质量为m，已知该理想气体分子平均动能与温度的关系为Ek=kT（k为常数，T为热力学温度）如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，求该容器中气体温度的变化量T（容器与外界不发生热传递）参考答案1A【解析】A100的水变为100的水汽过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，但分子势能增大，所以内能

10、增大，故A正确。B0的冰融化成的0水的过程中，温度不变，吸收热量，内能增加，故B错误；C物体的内能由分子势能和分子动能共同决定，温度升高，分子平均动能增加，但是分子势能可能减少，导致总体内能不一定增加，故C错误；D晶体在熔化时，吸收热量，温度不变，内能增加，故D错误。故选A。2A【解析】A做功和热传递在改变物体内能的实质不同，但效果上是等效的，故A正确；B内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，宏观上取决于温度和体积，物体温度不变，但体积变化导致分子势能发生变化，那么物体的内能就要变化，故B错误；C内能是一个宏观量，是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，故C错误；D焦耳通过大量实验提出了

11、热和功的当量关系，故D错误。故选A。3A【解析】A爆裂瞬间，对外做功，内能减小，故A正确；B气体分子间分子力（斥力）可忽略不计，故B错误；C爆裂前，温度升高，但不是所有分子速率都在增大，故C错误；D爆裂前，气体吸热、温度升高，平均动能变大，故D错误；故选A。4B【解析】A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；B用打气筒打气，筒壁变热，是通过做功改变内能，B正确；C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；D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。故选B。5D【解析】温度是分子热运动平均动能的标志，理想气体的温度从T1升高到T2，则

12、分子热运动的平均动能一定增加，与气体体积如何变化无关；故选D。6B【解析】ACD为减小热传递的影响，应迅速下压活塞，快速下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，将机械能转化为筒内空气的内能，使空气温度升高，说明做功可以改变物体的内能；筒内空气又将热量传递给棉花，当棉花温度达到着火点时，棉花将燃烧起来，所以棉花内能增加是通过热传递方式实现的，故ACD错误； B演示做功可以改变气体内能，是外力对空气做功，空气的内能增加；实验的研究对象是圆筒中的空气，故B正确。故选B。7C【解析】【解析】焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故选项C正

13、确，其余选项不是焦耳实验的结论。故选C。8B【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，筒内气体温度较外界低，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。故选B。9B【解析】A0的水和0它的冰，由于两者都是0，故分子的平均动能一样大，选项A错误；B0的冰熔化成同温度的水，要吸热，此过程中分子平均动能未变，则吸收的热量只能增加势能，故0的水分子的势能比0的冰分子的势能大，选项B正确；C1g0的水与1g0的冰分子数是一

14、样的。从以上分析已可得，0的水分子比0冰分子势能大，故1g0的水的内能比1g0的冰的内能大，选项C错误；D同上也可知1g0它的水与1g0的冰都升高1，它们吸收的热量不同，故它们的内能变化也不同。选项D错误。故选B。10B【解析】A内能改变两种方式，做功和热传递，由于未说明传热情况，故内能可能增加，A选项不合题意，故A错误；B烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，说明云母片导热各向异性，所以云母片是晶体，而非蜂蜡，B选项符合题意，故B正确；C当时，间距增大，分子力做负功，分子势能增大，C选项不合题意，故C错误；D晶体和非晶体可以相互转变，比如天然的水晶是晶体，而熔融后的玻璃是非晶体，D选项不合

15、题意，故D错误。故选B。11A【解析】宏观上甲的温度降低，乙的温度升高，因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度，而实质上是甲将内能传递给了乙；热传递完成后，最后甲、乙两物体达到热平衡，即两者温度相同，并不是内能相等，故A正确，BCD错误。故选A。12C【解析】如图所示，在某一定时间时，甲的温度的变化量比乙的温度变化量大；利用热量的计算公式Q=cmt分析，甲的比热容小；乙的比热容大，由于常见物质中水的比热容最大，故甲是煤油，乙是水；故C正确，ABD错误。故选C。13做功和热传递 【解析】1改变物体内能的两种方式为做功和热传递。2根据动能定理可得代入数据解得14内能 【解析】1当制动片制

16、动时，车轮要克服摩擦力做功，把机械能转化为内能。2车轮转过的路程由动能定理得联立解得15 热传递 【解析】1由太阳光热辐射的能量传递给了水，水吸收能量内能增加，增加的内能等于水所吸收的热量2这是通过热传递改变了物体的内能；【点拨】物体的内能和机械能有着本质的区别。物体具有内能，同时也可以具有机械能，也可以不具有机械能。16T2=364K(或91 ) 增大 吸热 【解析】(1)设恒温槽的温度为T2,由题意知T1=273 KA内气体发生等容变化,根据查理定律得p1=p0+ph1p2=p0+ph2联立代入数据得T2=364 K(或91 ) (2)此过程中A内气体温度升高,则内能增大;体积不变,则W=

17、0;根据热力学第一定律有U=Q+W,得Q0,即气体将吸热17(1)增加；(2)减小【解析】(1)增加。水被加热而温度升高，分子的平均动能增大，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能增加。(2)减小。烧红的铁棒逐渐冷却下来，温度降低，分子的平均动能减小，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能减小。18温度降低；温度升高；见解析【解析】根据功与内能的改变关系，在没有热交换，或时间极短系统来不及跟外界进行热交换的情况下，气体对外界做功（即绝热膨胀），气体的内能减少，温度降低；外界对气体做功（即绝热压缩），气体的内能增加，温度升高。绝热膨胀实例：用打气筒向用橡胶塞塞住的瓶内打气，当橡胶塞跳出时，瓶内的

18、气体迅速膨胀，系统对外做功，因此，气体的内能迅速减少，瓶内气体温度迅速下降，瓶内水蒸气液化，出现白雾。绝热压缩实例：引火仪实验中，当迅速下压活塞时，引火仪筒内的气体可看作绝热压缩，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高，当温度达到易燃物的燃点时，易燃物就被点燃了。19铅弹温度升高了123【解析】由题意可知铅弹的动能完全转化为木块和铅弹的内能，可得：Ek=mv2=U，又知增加的内能的80%使铅弹温度升高，可得：0.8U=Cmt，可得： 即铅弹温度升高了12320见解析【解析】（1）物块下滑过程中重力做功重力势能转化为物块的动能，总的机械能不变（2）导体棒下落过程产生的电动势感应电流因导体棒匀速下落，有这段时间内感应电流的电功是；所以在此过程中，重力克服安培力做功，重力做功数值等于电流做的功，减少的重力势能等于电路中产生的电能，电能通过电流做功转化为内能（3）设气体初始温度为，末温度为，容器中气体分子总数为N；初始时分子平均动能末态时分子平均动能由能量守恒，气体的动能转化为气体的内能解得