3.1 功、热和内能的改变-2024-2025学年高二物理下学期同步培优学案（人教版2019选择性必修第三册）

第1节　功、热和内能的改变 学习目标 1.了解焦耳的两个实验的原理。 2.知道做功和传热是改变内能的两种方式及做功、传热与内能改变的关系。 3.明确内能、功、热量和温度四个物理量的区别和联系。 知识点一　焦耳的实验 如图所示，用绝热性能良好的材料制作容器，容器中安装着叶片。砝码下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水的温度如何变化？如何求得该装置机械能的减少量？ 1.绝热过程：系统不从外界 ，也不向外界 的过程。 2.代表实验 (1)重物下落带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度 。 (2)通过电流的 给水加热，使水温上升。 3.实验结论：在各种不同的绝热过程中，系统状态变化相同，所需外界做功的数量是相同的，与做功的方式 关。 4.内能：只依赖于热力学系统 的物理量。 【思考】 在焦耳研究功与热等效性的实验中，为什么要求装水的容器采用绝热材料制作？ 例1 如图是研究内能改变与功之间关系的两个典型实验，那么从这两个实验中可得出的结论是(　　) A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 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 训练1 (多选)如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是(　　) A.这个装置可测定热量与做功的关系 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的，无区别 训练2如图所示，体积相同的玻璃瓶分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过 方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若瓶中水的质量为，水的密度为，阿伏加德罗常数，则瓶中水分子个数约为 个（保留两位有效数字） 知识点二　功与内能的改变 “火”不但可以用来取暖，还可以用来加热食物，“火”把人类带入了文明的殿堂。我们的祖先很早就发明了“钻木取火”的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的道理吗？ 1.功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，它就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝ 。 2.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。 (2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W＞0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为 ，物体的内能就 多少；物体对外界做功，则W＜0，物体对外界做多少功，就有多少 转化为其他形式的能，物体的内能就 多少。 3.功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化量越大时，相应地做功才越多。 【思考】 打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，就是在克服气体压力和摩擦力做功。打气的过程中你试着去摸一下打气筒的外壳有什么感觉？这是怎么回事呢？ 例2 一定质量的理想气体经历一绝热膨胀过程，设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中(　　) A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 训练1 如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体(　　) A.温度升高，压强增大，内能减少 B.温度降低，压强增大，内能减少 C.温度升高，压强增大，内能增加 D.温度降低，压强减小，内能增加 训练2关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（　　） A．物体吸收热量时内能增加，温度一定升高 B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能 C．用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高 D．人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 知识点三　热与内能的改变 “围炉夜话”是中国古代文人认为非常有生活情趣的一种生活方式。在“围炉”的过程中，人的身体并没有和炉子本身发生接触，为什么还能够感到温暖？现代取暖的方式主要是暖气，暖气和炉子在能量传递方面有什么相同点？ 1.传热 (1)条件：两个物体的 不同。 (2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温， 从高温物体传到低温物体。 (3)传热的三种方式： 、 、 。 2.热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统 变化的量度。 (2)热与内能的改变 ①当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 ②理解：在单纯的传热过程中，系统从外界吸收热量，则Q>0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就 多少，系统向外界放热，则Q<0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就 多少。 【思考】 　下图是传热的三种方式——传导、对流和辐射。 (1)这三种方式在传递能量时有什么共同点？ (2)传热和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？ 例3 (2024·山东临沂高二联考)关于物体的内能和热量，下列说法正确的是(　　) A.热水的内能比冷水的内能大 B.温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C.在传热过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D.内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生传热 　温度、内能和热量的区别与联系 概念 区别 联系 温度 表示物体的冷热程度，其实质是反映了物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度 温度是衡量内能多少的因素之一，热量是用来衡量传热过程中内能变化多少的物理量 内能 物体内部所有分子的动能和分子势能的总和。一切物体都具有内能 热量 在传热过程中，传递内能的多少，与物质的种类(比热容)、质量和温度的变化量有关 注意：温度不能“传”，热量不能“含”，吸热不一定升温(如：晶体的熔化、水的沸腾)，升温不一定吸热(也可以通过做功实现) 训练1 对于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是(　　) A.热量和功与过程有关，而内能与状态有关 B.热量、功和内能的物理意义相同 C.热量和功都可以作为内能的量度 D.内能大的物体具有的热量多 训练2．下列属于内能发生转移的过程是（　　） A．摩擦生热 B．电流做功产生电热 C．安培力做功 D．热传递 随堂对点自测 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(功与内能)拥有私家车的人越来越多，说明人们生活水平不断提高。某汽车的发动机汽缸内装有汽油与空气的混合气体，如图所示，要使该混合气体达到其燃点，则(　　) A.迅速向外拉活塞 B.迅速向里推活塞 C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞 2.(热与内能的改变)(多选)下列关于传热的说法正确的是(　　) A.热量是从含热量较多的物体传到含热量较少的物体 B.热量是从温度较高的物体传到温度较低的物体 C.热量是从内能较大的物体传到内能较小的物体 D.热量是热传递过程中物体内能变化的量度 3.(温度、热量、功和内能的关系)下列说法正确的是(　　) A.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 B.外界对物体做功，物体的内能一定增大 C.物体吸收热量，温度一定升高 D.热量总是由内能大的物体流向内能小的物体 4.早上小笑妈妈煮好鸡蛋后，为了便于剥开蛋壳，就用凉水冷却滚烫的鸡蛋，鸡蛋的温度降低，内能减少，这是通过 方式改变鸡蛋的内能；如果水的质量是，初温为，鸡蛋取出时水温为，水吸收的热量是 J。[水的比热为] 5．指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是（　　） A．感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些 B．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来 C．物体在阳光照射下温度升高 D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 对点题组练 题组一　功与内能的改变 1.(多选)(人教版教材P46“问题”改编)如图所示，在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。关于该现象下列说法正确的是(　　) A.迅速压下活塞可认为该实验为绝热过程 B.该实验是通过传热改变气体的内能 C.压缩过程中气体的压强增大 D.若缓慢压下活塞，外界对气体做的功等于气体内能的增加量 2.如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(　　) A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大 C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小 3.(多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体(　　) A.对外做正功，分子的平均动能减小 B.对外做正功，内能增大 C.对外做负功，分子的平均动能增大 D.对外做正功，内能减小 4.如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(　　) A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠 B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气 C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾 D.瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴 题组二　热与内能的改变 5.如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置。这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(　　) A.做功 　 B.传热 C.既有做功也有传热 　 D.电流的热效应 6.以下所述现象中，属于通过传热改变了物体内能的是(　　) A.将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热 B.放在空气中的一杯热水会冷却 C.在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热 D.电流通过电阻丝，电阻丝发热 7.关于传热，下列说法正确的是(　　) A.传热的实质是温度的传递 B.物体间存在温度差，才能发生传热 C.传热可以在任何情况下进行 D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 综合提升练 8.如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是(　　) A.加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B.加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C.加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D.加热和淬火属于做功，锻打属于传热 9.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是(　　) A.夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这是通过传热的方式改变物体内能的 B.传热可以改变物体的内能 C.做功可以改变物体的内能 D.一块0 ℃的冰融化成0 ℃的水，内能减小 10.(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法正确的是(　　) A.一定是物体放出了50 J的热量 B.一定是物体吸收了50 J的热量 C.一定是物体分子动能增加了50 J D.物体分子的平均动能可能不变 11.(多选)小明用废圆珠笔芯做一种玩具：铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上戳一下拔出来，然后用力推铁丝，马铃薯小块高速飞出，能打出几米远。下列说法正确的是(　　) A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封气体的温度升高 B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外做功 C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能 D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功 12.(多选)夏季，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，下列说法正确的是(　　) A.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大 C.爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D.爆胎过程中，车胎内气体分子平均动能不变 13.（多选）下列有关热现象和内能的说法正确的是（　　） A．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小 B．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大 C．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变 D．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 14．（多选）夏季天气温差比较大，充足的车胎经过正午阳光的曝晒易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短，可看作绝热过程。关于车胎内的气体，下列说法正确的是（　　） A．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，对外做功，内能不变 C．爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，压强减小，温度升高 15．（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 C．一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关 D．摩擦生热使机械能转化为内能 培优加强练 16.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)。将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是(　　) A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需加一定的拉力，说明气体分子间有引力 B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小 C.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定增大 D.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小 17.一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为和。假设单位时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为2d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘上表面的温度将变为_________K。 A． B． C． D． 18．礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．温度保持不变 B．内能减少 C．分子热运动加剧 D．通过热传递方式改变自身的内能 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节　功、热和内能的改变 学习目标 1.了解焦耳的两个实验的原理。 2.知道做功和传热是改变内能的两种方式及做功、传热与内能改变的关系。 3.明确内能、功、热量和温度四个物理量的区别和联系。 知识点一　焦耳的实验 如图所示，用绝热性能良好的材料制作容器，容器中安装着叶片。砝码下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水的温度如何变化？如何求得该装置机械能的减少量？ 提示　水的温度升高，该装置机械能的减少量等于水增加的能量，可由水的质量、升高的温度以及水的比热容求得。 1.绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。 2.代表实验 (1)重物下落带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。 (2)通过电流的热效应给水加热，使水温上升。 3.实验结论：在各种不同的绝热过程中，系统状态变化相同，所需外界做功的数量是相同的，与做功的方式无关。 4.内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。 【思考】 在焦耳研究功与热等效性的实验中，为什么要求装水的容器采用绝热材料制作？ 提示　隔绝与外界热量的交换，使水温度的升高只由叶片搅拌引起。 例1 如图是研究内能改变与功之间关系的两个典型实验，那么从这两个实验中可得出的结论是(　　) A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 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 答案　C 解析　通过这两个实验可得出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正确。 训练1 (多选)如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是(　　) A.这个装置可测定热量与做功的关系 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的，无区别 答案　AC 解析　该实验可测定做功和热量的关系，A正确；该实验是绝热过程，没有传热，内能的改变是由于做功引起的，C正确；做功表示能量的转化，而热量表示传热中内能的转移，二者有区别，B、D错误。 训练2如图所示，体积相同的玻璃瓶分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过 方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若瓶中水的质量为，水的密度为，阿伏加德罗常数，则瓶中水分子个数约为 个（保留两位有效数字） 【答案】 热传递 【详解】[1]若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。 [2]根据题意，由公式可得，瓶中水的体积为 一个水分子的体积为 瓶中水分子个数约为 联立代入数据解得 个 知识点二　功与内能的改变 “火”不但可以用来取暖，还可以用来加热食物，“火”把人类带入了文明的殿堂。我们的祖先很早就发明了“钻木取火”的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的道理吗？ 提示　“钻木取火”是通过摩擦生热的方式将机械能转化为内能，使木材内能增加，温度升高并达到着火点而燃烧。 1.功与内能的改变 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，它就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 2.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。 (2)在绝热过程中，外界对物体做功，则W＞0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，则W＜0，物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。 3.功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化量越大时，相应地做功才越多。 【思考】 打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，就是在克服气体压力和摩擦力做功。打气的过程中你试着去摸一下打气筒的外壳有什么感觉？这是怎么回事呢？ 提示　打气筒外壳温度升高甚至烫手，这是由于打气时活塞压缩气体，对气体做功，使气体内能增加，温度升高。 例2 一定质量的理想气体经历一绝热膨胀过程，设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中(　　) A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 答案　D 解析　绝热膨胀过程是指气体膨胀过程与外界没有发生热量交换，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功，气体内能减少，由于理想气体分子间的势能忽略，因此气体分子的平均动能减小，故选项D正确。 训练1 如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体(　　) A.温度升高，压强增大，内能减少 B.温度降低，压强增大，内能减少 C.温度升高，压强增大，内能增加 D.温度降低，压强减小，内能增加 答案　C 解析　压力F通过活塞对密闭的理想气体做正功，由功和内能的关系知理想气体内能增大，温度T升高，根据＝C知体积V减小，压强p增大，故C正确。 训练2关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（　　） A．物体吸收热量时内能增加，温度一定升高 B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能 C．用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高 D．人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 【答案】B 【详解】A．晶体熔化过程中，吸热内能增加但温度不变，故A错误； B．汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能，使汽油和空气混合物的内能增加，温度升高，故B正确； C．用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，故C错误； D．热量是过程量，只能说吸收或放出多少热量，不能说含有多少热量，故D错误。 故选B。 知识点三　热与内能的改变 “围炉夜话”是中国古代文人认为非常有生活情趣的一种生活方式。在“围炉”的过程中，人的身体并没有和炉子本身发生接触，为什么还能够感到温暖？现代取暖的方式主要是暖气，暖气和炉子在能量传递方面有什么相同点？ 提示　炉子和人身体没有发生接触也可以感到温暖，是因为热量可以通过传热向外扩散，这和暖气的散热方式是相同的。 1.传热 (1)条件：两个物体的温度不同。 (2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热从高温物体传到低温物体。 (3)传热的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 2.热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 (2)热与内能的改变 ①当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 ②理解：在单纯的传热过程中，系统从外界吸收热量，则Q>0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就增加多少，系统向外界放热，则Q<0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就减少多少。 【思考】 　下图是传热的三种方式——传导、对流和辐射。 (1)这三种方式在传递能量时有什么共同点？ (2)传热和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？ 提示　(1)三种方式都是热量从一个物体传递到另一个物体(或从物体的一部分传递到另一部分)。 (2)传热是内能在物体间(或一个物体的不同部分之间)转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化。 例3 (2024·山东临沂高二联考)关于物体的内能和热量，下列说法正确的是(　　) A.热水的内能比冷水的内能大 B.温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C.在传热过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D.内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生传热 答案　D 解析　物体的内能由温度、体积、质量及物态决定，不是只由温度决定，A、B错误；在传热过程中，热由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，也可以在内能相等的两物体之间进行传热，C错误，D正确。 　温度、内能和热量的区别与联系 概念 区别 联系 温度 表示物体的冷热程度，其实质是反映了物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度 温度是衡量内能多少的因素之一，热量是用来衡量传热过程中内能变化多少的物理量 内能 物体内部所有分子的动能和分子势能的总和。一切物体都具有内能 热量 在传热过程中，传递内能的多少，与物质的种类(比热容)、质量和温度的变化量有关 注意：温度不能“传”，热量不能“含”，吸热不一定升温(如：晶体的熔化、水的沸腾)，升温不一定吸热(也可以通过做功实现) 训练1 对于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是(　　) A.热量和功与过程有关，而内能与状态有关 B.热量、功和内能的物理意义相同 C.热量和功都可以作为内能的量度 D.内能大的物体具有的热量多 答案　A 解析　热量和功是过程量，与过程有关，而内能是状态量，与状态有关，故A正确；热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，热量反映了在传热过程中物体内能变化多少，功是能量转化的量度，内能是物体内所有分子动能和势能之和，做功和热量都可以作为改变物体内能变化的量度，而不是内能的量度，故B、C错误；热量是过程量，不是状态量，不能说内能大的物体具有的热量多，故D错误。 训练2．下列属于内能发生转移的过程是（　　） A．摩擦生热 B．电流做功产生电热 C．安培力做功 D．热传递 【答案】D 【详解】A．摩擦生热属于做功的方式实现机械能变成内能，故A错误； B．电流做功产生电热属于做功的方式改变内能，故B错误； C．安培力做功属于做功的方式改变内能，故C错误； D．热传递属于内能在物体间传递，故D正确； 故选D。 随堂对点自测 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(功与内能)拥有私家车的人越来越多，说明人们生活水平不断提高。某汽车的发动机汽缸内装有汽油与空气的混合气体，如图所示，要使该混合气体达到其燃点，则(　　) A.迅速向外拉活塞 B.迅速向里推活塞 C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞 答案　B 解析　气体被压缩时，外界对气体做功使其内能增大，气体膨胀时，气体对外做功内能减少。将装有汽油与空气的混合气体的汽缸中的活塞迅速向里推，该汽缸内混合气体来不及与外界发生热交换，可以看作绝热过程，同时外界通过活塞对该气体做功，使该混合气体的内能增加，温度升高，从而达到汽油燃点，故B正确。 2.(热与内能的改变)(多选)下列关于传热的说法正确的是(　　) A.热量是从含热量较多的物体传到含热量较少的物体 B.热量是从温度较高的物体传到温度较低的物体 C.热量是从内能较大的物体传到内能较小的物体 D.热量是热传递过程中物体内能变化的量度 答案　BD 解析　热量不是状态量，不能说含有或者具有多少热量，故选项A错误；在传热的过程中热量总是由温度高的物体传到温度低的物体，故选项B正确，C错误；热量是传热过程中物体内能变化的量度，故选项D正确。 3.(温度、热量、功和内能的关系)下列说法正确的是(　　) A.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 B.外界对物体做功，物体的内能一定增大 C.物体吸收热量，温度一定升高 D.热量总是由内能大的物体流向内能小的物体 答案　A 解析　热量和功是过程量，内能是状态量，故A正确；引起物体内能变化的有做功和传热两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化，故B错误；在晶体熔化和液体沸腾过程中，物体要不断地吸收热量，但物体的温度不变，这时内能的增加主要表现在内部分子势能的增加，故C错误；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们内能的大小无关，故D错误。 3.早上小笑妈妈煮好鸡蛋后，为了便于剥开蛋壳，就用凉水冷却滚烫的鸡蛋，鸡蛋的温度降低，内能减少，这是通过 方式改变鸡蛋的内能；如果水的质量是，初温为，鸡蛋取出时水温为，水吸收的热量是 J。[水的比热为] 【答案】 热传递 【详解】[1]用凉水冷却滚烫的鸡蛋，鸡蛋放出热量、温度降低，是通过热传递的方式改变内能的； [2]水吸收的热量 4．指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是（　　） A．感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些 B．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来 C．物体在阳光照射下温度升高 D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 【答案】C 【详解】物体在阳光照射下温度升高是通过热传递的方式来改变物体内能，搓手取暖、擦火柴以及反复弯折铁丝均是通过做功改变物体的内能。 故选C。 对点题组练 题组一　功与内能的改变 1.(多选)(人教版教材P46“问题”改编)如图所示，在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。关于该现象下列说法正确的是(　　) A.迅速压下活塞可认为该实验为绝热过程 B.该实验是通过传热改变气体的内能 C.压缩过程中气体的压强增大 D.若缓慢压下活塞，外界对气体做的功等于气体内能的增加量 答案　AC 解析　迅速压下活塞，气体与外界来不及交换热量，可认为该实验过程是绝热过程，A正确；该实验是压下活塞，对气体做功，气体的内能增加，B错误；压缩过程中气体的体积减小，温度升高，根据＝C可知，气体的压强增大，C正确；若缓慢压下活塞，气体与外界会发生热量交换，外界对气体做的功大于气体内能的增加量，D错误。 2.如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(　　) A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大 C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小 答案　D 解析　绝热汽缸和活塞不与外界交换热量，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能减小，故选项D正确。 3.(多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体(　　) A.对外做正功，分子的平均动能减小 B.对外做正功，内能增大 C.对外做负功，分子的平均动能增大 D.对外做正功，内能减小 答案　AD 解析　气体膨胀，气体对外做正功，又因为气体与外界无热量交换，由此可知气体内能减小，B错误，D正确；因忽略气体分子间相互作用，即不考虑分子势能，所以分子平均动能减小，A正确，C错误。 4.如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(　　) A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠 B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气 C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾 D.瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴 答案　D 解析　当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。形成“白雾”的原因是，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸气有一部分被液化成小水滴，故选项D正确。 题组二　热与内能的改变 5.如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置。这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(　　) A.做功 　 B.传热 C.既有做功也有传热 　 D.电流的热效应 答案　B 解析　太阳能热水器是通过传热的方式将水加热，故选项B正确。 6.以下所述现象中，属于通过传热改变了物体内能的是(　　) A.将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热 B.放在空气中的一杯热水会冷却 C.在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热 D.电流通过电阻丝，电阻丝发热 答案　B 解析　弯折铁丝是力对铁丝做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，电阻丝发热是因为电流的热效应，故选项A、C、D错误；热水放在空气中，热水向外放热，而使自身的内能减少，温度下降，它是通过传热改变内能的，故选项B正确。 7.关于传热，下列说法正确的是(　　) A.传热的实质是温度的传递 B.物体间存在温度差，才能发生传热 C.传热可以在任何情况下进行 D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 答案　B 解析　传热的实质是物体间能量的转移，故A错误；传热的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生传热，故B正确，C错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是传热引起的，也可能是做功引起的，故D错误。 综合提升练 8.如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是(　　) A.加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B.加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C.加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D.加热和淬火属于做功，锻打属于传热 答案　C 解析　用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于传热改变物体内能，故选项C正确。 9.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是(　　) A.夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这是通过传热的方式改变物体内能的 B.传热可以改变物体的内能 C.做功可以改变物体的内能 D.一块0 ℃的冰融化成0 ℃的水，内能减小 答案　ABC 解析　晒太阳使温度较低的水升温，是通过传热的方式改变物体的内能，故选项A正确；传热和做功都可以改变物体的内能，故选项B、C正确；冰融化成水，吸收热量，内能增大，故选项D错误。 10.(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法正确的是(　　) A.一定是物体放出了50 J的热量 B.一定是物体吸收了50 J的热量 C.一定是物体分子动能增加了50 J D.物体分子的平均动能可能不变 答案　BD 解析　在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错误，B正确；物体内能包括所有分子的动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J，物体分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能，故C错误，D正确。 11.(多选)小明用废圆珠笔芯做一种玩具：铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上戳一下拔出来，然后用力推铁丝，马铃薯小块高速飞出，能打出几米远。下列说法正确的是(　　) A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封气体的温度升高 B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外做功 C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能 D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功 答案　AC 解析　在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，外界对笔芯内封闭气体做功，内能增加，气体的温度升高，故A正确，B错误；马铃薯小块高速飞出时，笔芯内气体对马铃薯小块做功，气体内能减小，即马铃薯小块高速飞出的动能来自气体的内能，故C正确，D错误。 12.(多选)夏季，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，下列说法正确的是(　　) A.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大 C.爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D.爆胎过程中，车胎内气体分子平均动能不变 答案　ABC 解析　爆胎前气体体积不变，温度升高时，压强增大，内能增大，故A、B正确；爆胎过程时间极短，气体来不及与外界热交换，其体积膨胀对外做功，则气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小，故C正确，D错误。 13.（多选）下列有关热现象和内能的说法正确的是（　　） A．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小 B．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大 C．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变 D．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 【答案】AC 【详解】AB．分子间引力和斥力相等时，为平衡位置，其分子势能最小，故A正确，B错误； C．把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，内能与温度、质量、体积、形态有关，物体的温度，质量、形态、体积都不变，故内能不变，故C正确； D．一定质量的理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故D错误； 故选AC。 14．（多选）夏季天气温差比较大，充足的车胎经过正午阳光的曝晒易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短，可看作绝热过程。关于车胎内的气体，下列说法正确的是（　　） A．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，对外做功，内能不变 C．爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，压强减小，温度升高 【答案】AC 【详解】AB．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，温度升高，内能增大，压强增大；爆胎前气体体积不变，没有对外做功，故A正确、B错误； CD．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，气体对外做功，内能减小，同时温度降低，压强减小，故C正确、D错误。 故选AC。 15．（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 C．一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关 D．摩擦生热使机械能转化为内能 【答案】ACD 【详解】A．内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，故A正确； BC．内能与机械能是不同概念，内能与机械能没有直接关系，一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关；一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化，故B错误，C正确； D．摩擦生热时，要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D正确。 故选ACD。 培优加强练 16.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不考虑分子势能)。将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是(　　) A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需加一定的拉力，说明气体分子间有引力 B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小 C.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定增大 D.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小 答案　D 解析　拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需加一定的拉力，说明大气压大于汽缸内气体压强，无法说明气体分子间有引力，故A错误；若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，气体对外做功，内能减小，温度降低，电阻增大，则欧姆表示数将变大，故B错误；发现欧姆表读数变大时，热敏电阻变大，说明温度降低，则气体内能减小，故C错误，D正确。 17.一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为和。假设单位时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为2d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘上表面的温度将变为_________K。 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】厚度为d的薄金属盘，经过一段时间，当温度稳定后，则吸热功率为 上表面向下表面传递的热量功率为 即为 解得   ① 金属盘的厚度变为2d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，设金属盘上、下表面温度分别为T上、T下，由于太阳对金属盘直射功率不变，则有 则有 即为 整理可得   ② 金属盘的厚度变为2d时，上表面向下表面传递的热量功率为 即为   ③ 联立①②③式解得 ABD错误，C正确。 故选C。 18．礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．温度保持不变 B．内能减少 C．分子热运动加剧 D．通过热传递方式改变自身的内能 【答案】B 【详解】ABC．高压气体膨胀对外做功，气体内能转化为礼花的机械能，气体内能减少，温度降低，分子热运动减慢，故AC错误，B正确； D．气体对外做功，内能减少，这是过做功的方式改变自身的内能，故D错误。 故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$