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

[基础训练] 1．下列有关焦耳及焦耳实验的说法正确的是(　　) A．焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及测定热功当量 B．焦耳实验用到的容器可以用普通玻璃杯代替 C．焦耳实验的研究对象是容器中的水 D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同 解析　焦耳是英国物理学家，A错误；焦耳实验的要求是绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误；要使容器及其中的水升高相同的温度，即内能增加相同，必须做功相同，D正确。 答案　D 2．金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使汽缸中柴油达到燃点的过程是(　　) A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞 C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞 解析　气体被压缩或膨胀时，气体的内能就发生变化。如果将装有柴油与空气混合物的汽缸中的活塞迅速向里推，一方面柴油气体来不及与外界发生热交换，另一方面由于外界通过活塞对气体做功，使柴油气体的内能增加。温度升高，从而使柴油达到燃点，故正确选项为A。 答案　A 3．(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是(　　) A．吸热的物体，其内能一定增加 B．体积膨胀的物体，其内能一定减少 C．放热的物体，其内能也可能增加 D．绝热压缩的物体，其内能一定增加 解析　物体吸热，同时对外做功，内能不一定增加，A错误；体积膨胀对外做功，但同时吸热时，内能不一定减少，B错误；物体放热同时对物体做功，其内能可能增加，C正确；绝热压缩物体，只对物体做功，不发生热传递，其内能一定增加，D正确。 答案　CD 4．如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞。用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开。管塞被冲开前(　　) A．外界对管内气体做功，气体内能增大 B．管内气体对外界做功，气体内能减小 C．管内气体内能不变，压强变大 D．管内气体内能增加，压强变大 解析　绳克服其与紫铜管间的摩擦力做功，使管壁内能增加，温度升高。通过传热，乙醚的温度升高，内能增大，直至管塞被冲开。管塞被冲开前管内气体内能增加，压强变大，故选D。 答案　D 5．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动。设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　) A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 解析　因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增大，A正确。 答案　A 6．(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 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 7．(多选)对于一定量的气体，下列说法正确的是(　　) A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和 B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 解析　气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A正确；温度高，气体分子热运动就剧烈，B正确；在完全失重的情况下，分子热运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C错误；做功也可以改变物体的内能，D错误。 答案　AB 8．(多选)关于物体内能的变化，下列说法正确的是(　　) A．物体的温度变化时，其内能可能发生变化 B．对物体做功，其内能一定变化；物体向外传出热量，其内能一定变化 C．物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变 D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能一定不改变 解析　对一定质量的物体来说，其内能由其温度和体积共同决定，温度变化，其体积也可能发生变化，故其内能可能不变也可能变化，故A正确；做功可以改变物体的内能，对物体做功W，若不是绝热过程，即物体再向外界释放能量Q，并且W＝Q，则其内能不变，同理，物体放出能量Q，若同时外界对物体做功W，且W＝Q，则其内能也是不变的，故B错误，C正确；做功和热传递都能改变物体的内能，故D错误。 答案　AC [能力提升] 9.(多选)如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，则在这个过程中(　　) A．封闭气体对外做功 B．汽缸内单位体积内的分子数增多 C．封闭气体吸收热量 D．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少 解析　气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，A正确；由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子数减少，B错误；气体的压强不变，温度升高，吸收热量，分子的平均动能增大，因此汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，选项C、D正确。 答案　ACD 10．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是(　　) A．物体的温度升高时，一定吸收热量 B．物体沿斜面下滑时，内能将增大 C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止 答案　C 11．暖瓶中有0.5 kg、25 ℃的水，一人想用上下摇晃的方法使冷水变为开水，设每摇晃一次水的落差为15 cm，每分钟摇晃30次，不计所有热散失，他约需多少分钟可以把水“摇开”？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2] 解析　设“摇开”水需时间t，水升温ΔT，由W＝ΔU得30mgΔht＝c水mΔT t＝＝min＝7×103 min 即“摇开”水需7×103 min。 答案　7×103 min 12．研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。 (1)由图中可知，两分子间距离为r0时，分子势能最小，请说出r＝r0时两分子间相互作用力的大小，并定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义； (2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为r1时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为Ep1，系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所示的Ep­r曲线图象中的r轴上标出r1坐标的大致位置，并求出此时两分子之间的分子作用力大小。 解析　(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力就是分子间相互作用力，即F＝F斥－F引，根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功，即－ΔEp＝F·Δr1，图像 斜率为k＝＝－F，由图像可知，分子间距离为r0 时，分子势能最小；当r小于r0时，分子势能随r的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负，当r大于r0时，分子势能随r的增大而增大，作用力表现为引力，此时图像斜率为正，当r＝r0时，分子间作用力为零，此时图像斜率为零；根据上述分析，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。 (2)由于做的是匀速圆周运动，分子作用力表现应该是引力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在势能Ep与两者之间距离r的关系曲线中，r1在r0右边曲线斜率最大的点上，如图所示， 由题意可知E＝Ep1＋Ek，Ek＝mv2，F＝m， 联立解得 F＝。 答案　(1)当r＝r0时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力； (2)r1的坐标大致位置见解析图，此时两分子之间的分子作用力大小为。 学科网（北京）股份有限公司 $$