第3章 1 功、热和内能的改变(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

1　功、热和内能的改变

[学业要求]

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．通过实验探究来类比、分析，理解内能与功、热量的关系。

一、焦耳的实验

阅读教材，并回答：

1．焦耳的两个实验说明了什么？

答案：在绝热过程中，只要重力做功相同水温上升数值相同。

2．对系统分别进行绝热压缩和绝热膨胀，系统内能变化有什么不同？

答案：内能增加和减小。

[概念·规律]

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)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，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1、2__决定，而与做功的方式无关。

二、功和内能

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、热和内能

1．热传递

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．下列说法正确的是(　　)

A．热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体

B．做功和热传递都可改变物体的内能，在效果上是等效的

C．在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量

D．热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递

答案　B

2．使物体的内能发生改变的方法很多：

a．电炉通电后发热；

b．一杯开水放在桌面上冷却；

c．阳光照射下冰块熔化；

d．锯木头时，锯片发烫；

e．人坐在火炉旁取暖；

f．用打气筒给自行车打气后，打气筒变热。

(1)其中属于做功使物体内能改变的是__adf__；

(2)属于热传递使物体内能改变的是__bce__。

探究点一　功和内能

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。在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多。

　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，则在将拉杆缓慢向外拉的过

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

[解析]　本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程，内能的改变取决于做功的情况，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，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小。

[答案]　D

如图所示，固定容器及可动活塞都是绝热的，中间有一导热的固定隔板，隔板的两边分别盛有气体甲和乙。现用力F将活塞缓慢地向右拉动一段距离，则(　　)

A．F做正功，乙气体内能增加

B．甲传递热量给乙，乙气体温度可能不变

C．甲传递热量给乙，甲气体的内能减少

D．甲气体压强保持不变

解析　被封闭气体体积增大，气体对外做功，根据ΔU＝W＋Q可知，内能减小，因此其温度降低，此时，甲气体将向乙气体传递热量，由于系统不能和外界进行热交换，因此最终甲、乙气体温度都降低且温度一样。两部分气体的内能均降低。故A、B错误，C正确；甲气体温度降低，体积不变，因此压强将降低，故D错误。

答案　C

　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溢出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关，在外界保持恒温的条件下，经过一段较长