第3章 1.功、热和内能的改变(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

第三章　热力学定律 1.功、热和内能的改变 学习目标 1.知道焦耳的两个实验的原理，区别热量和内能。 2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，能正确区分两者的不同。 3.通过实验探究类比、分析，理解内能与功、热量的关系 [对应学生用书第47页] 一、焦耳的实验 1.绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热。 2.代表性实验 （1）重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，引起水温上升。 （2）通过电流的热效应给水加热。 3.实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。 二、功和内能的改变 1.内能：依赖于一个热力学系统自身状态的物理量，是热力学系统的一种能量。 2.绝热过程中做功与内能变化的关系：ΔU＝W。 三、热与内能的改变 1.传热：热量总是从高温物体向低温物体传递。 2.热量和内能 （1）关系描述：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 （2）公式表达：ΔU＝Q。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”） （1）系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程。 （×） （2）在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少。 （√） （3）功和内能都是能量转化的量度。 （×） （4）做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。 （√） 2.组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能　　　　（选填“增大”“不变”或“减小”）。改变物体内能有做功和　　　　两种方式。  答案　增大　热传递 [对应学生用书第48页] 要点一　做功与内能变化的关系 　　　幼儿园里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？ 提示：小朋友沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加。 1.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。 2.功与内能的区别 （1）功是过程量，内能是状态量。 （2）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 （3）物体的内能大，并不意味着做功多。但在绝热过程中，内能变化越大时，相应地做功才越多。 　　（1）外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少。 　　（2）在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。 [例1]　如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后 （　　） A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少 B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加 [解析]　胶塞冲出容器口，气体膨胀，对外做功。由于没来得及发生热交换，由W＝ΔU可知内能减少，温度降低，A、B、D错误，C正确。 [答案]　C 1.（多选）如图所示，绝热容器内被活塞封闭一定质量的气体，现压缩气体使其体积减小，则 （　　） A.气体对外界做功，内能增加 B.外界对气体做功，内能增加 C.温度升高，压强变大 D.温度升高，压强变小 解析　“绝热容器”说明与外界没有热交换，压缩气体，外界对气体做功，内能增加，故A错误，B正确；对理想气体而言，内能增加温度升高，由气体压强的定义知，其压强必变大，故C正确，D错误。 答案　BC 要点二　功、内能、热量和温度的区别与联系 （1）用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在炭火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？ （2）如图所示是热传递的三种方式——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热传递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）说明做功和热传递都能改变物体的内能。 （2）①三种方式都是热量从一个物体传递到另外一个物体。②热传递是内能在物体间（或一个物体的不同部分）转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化。 1.内能与温度 从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加。但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加（可能同时对外做功）。 2.热量和内能 （1）内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化，可以通过热传递和做功两种方式来完成。 （2）热量是热传递过程中的特征物理量，只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。 （3）对某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”。不能说一个系统中含有多少热量。 3.热量与温度 热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 4.热量与功 热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。 5.改变内能的两种方式的比较 比较项目 做功 热传递 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 [例2]　（多选）下列说法中正确的是 （　　） A.做功和传热是改变物体内能的两种本质不同的物理过程，做功是其他形式的能和内能之间的转化，传热是物体内能的转移 B.外界对物体做功，物体的内能一定增大 C.物体向外界放热，物体的内能一定增大 D.物体内能发生了改变，可能是做功引起的，也可能是传热引起的，还可能是两者共同引起的 [解析]　做功和传热改变物体内能的本质不同，因为做功的过程是不同形式的能相互转化的过程，而传热是同种形式的能量（内能）在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，A正确；物体内能的变化取决于做功和传热两种途径，单就一个方面的改变不足以断定其内能的变化情况，B、C错误，D正确。 [答案]　AD 2.关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是 （　　） A.热水的内能比冷水的内能多 B.温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C.在热传递过程中，内能大的物体其内能将减少，内能小的物体其内能将增加，直到两物体的内能相等 D.热量是热传递过程中内能转移多少的量度 解析　内能是物体内所有分子动能和势能的总和，宏观上看，其大小取决于物体的温度、体积、物质的量，温度高只能说明其分子的平均动能大，因为物质的量不一定相同，所以并不能说明它的分子总动能大，更不能说明它的内能大，A错误；热量是一个过程量，说哪个物体具有热量是毫无意义的，且温度高内能也不一定大，B错误；热传递的目的是传递内能，但是物体之间发生热传递的条件并不是内能不相等，而是温度不同，热传递的最终结果也不是内能相等，而是温度相同，C错误；热量是热传递过程中内能转移的量度，是一个过程量，D正确。 答案　D [对应学生用书第50页] 1.（功与内能变化的关系）对于一个热力学系统，下列关于做功改变系统内能方式的说法正确的是 （　　） A.如果系统对外界做功，则系统内能一定增加 B.如果外界对系统做功，则系统内能一定增加 C.如果系统的温度不变，则系统内能一定不变 D.绝热情况下，系统内能的增量等于外界对它做的功 解析　绝热情况下，外界对系统做功，系统的内能增加，且内能的增加量等于外界对它做的功，故D正确。 答案　D 2.（热传递和内能变化的关系）（多选）在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是 （　　） 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 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。 答案　BD 3.（热量、功和内能）关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是 （　　） A.同一物体温度高时，含有的热量多 B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C.外界对系统做功W，系统内能必定增加 D.发生传热的条件是两物体之间存在温度差 解析　热量是物体间进行传热时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故A错误；物体的内能越大，温度不一定越高，故B错误；由于做功和传热都可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故C错误；物体间发生传热的条件是存在温度差，故D正确。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $$