作业(九) 功、热和内能的改变-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

。物理·选择性必修 第三册（配RJ版） 作业（九） 功、热和内能的改变 [基础训练] 5.如图所示为某种椅子与其升降部分的结构 1.下列有关焦耳及焦耳实验的说法正确的是 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 A.焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是 体不与外界发生热交换，在M向下滑动的 焦耳定律及测定热功当量 过程中 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、 A.外界对气体做功，气体内能增大 下落的高度可以不相同，但做功必须 B.外界对气体做功，气体内能减小 相同 C.气体对外界做功，气体内能增大 2.金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合 D.气体对外界做功，气体内能减小 物，有可能使汽缸中柴油达到燃点的过 6.(多选)在外界不做功的情况下，物体的内 程是 ( 能增加了50J,下列说法正确的是( A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞 A.一定是物体放出了50J的热量 C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞 B.一定是物体吸收了50J的热量 3.(多选)关于物体内能的变化情况，下列说 C.一定是物体分子动能增加了50J 法中正确的是 ( D.物体分子的平均动能可能不变 A.吸热的物体，其内能一定增加 7.(多选)对于一定量的气体，下列说法正确 B.体积膨胀的物体，其内能一定减少 的是 C.放热的物体，其内能也可能增加 A.气体的体积指的是该气体的分子所能 D.绝热压缩的物体，其内能一定增加 到达的空间的体积，而不是该气体所有 4.如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管 分子体积之和 塞。用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管 B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程 塞会被冲开。管塞被冲开前 ( 度，气体的温度就可以降低 管塞 C.在完全失重的情况下，气体对容器壁的 紫铜件 压强为零 D.气体从外界吸收热量，其内能一定增加 8.(多选)关于物体内能的变化，下列说法正 确的是 ( A.外界对管内气体做功，气体内能增大 A.物体的温度变化时，其内能可能发生 B.管内气体对外界做功，气体内能减小 变化 C.管内气体内能不变，压强变大 B.对物体做功，其内能一定变化：物体向 D.管内气体内能增加，压强变大 外传出热量，其内能一定变化 20 C.物体对外做功，其内能不一定改变：向：12.研究分子势能是研究物体 ↑E 物体传递热量，其内能不一定改变 内能的重要内容。已知某 D.若物体与外界不发生热交换，则物体的 物体中两个分子之间的势 0 内能一定不改变 能E。与两者之间距离r的 [能力提升] 关系曲线如图所示。 9.(多选)如图所示，一个导热汽缸 (1)由图中可知，两分子间距离为。时， 竖直放置，汽缸内封闭有一定质 分子势能最小，请说出r=r。时两分子间 量的理想气体，活塞与汽缸壁紧 相互作用力的大小，并定性说明曲线斜率 密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上 绝对值的大小及正负的物理意义： 下移动。若大气压保持不变，而 (2)假设两个质量相同的分子只在分子力 环境温度缓慢升高，则在这个过程中( 作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运 A.封闭气体对外做功 动，当两者相距为，1时，分子的加速度最 B.汽缸内单位体积内的分子数增多 大，此时两者之间的分子势能为E1,系 C.封闭气体吸收热量 统的动能与分子势能之和为E。请在如 D.汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数 图所示的E。r曲线图象中的r轴上标出 减少 r,坐标的大致位置，并求出此时两分子 10.关于内能、温度和热量，下列说法正确 之间的分子作用力大小。 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 11.暖瓶中有0.5kg、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15cm,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*=4.2×10J/(kg·℃)，g取 10ms] 214.CD液品态可在一定温度范围或某一浓度范固存在。：3.CD物体吸热，同时对外做功，内能不一定增加，A错 它对离子的渗透作用同人体的某些组织相似。在外加 误：体积膨胀对外做功，但同时吸热时，内能不一定减 电压下，对不同色光的吸收强度不同。 少，B错误：物体放热同时对物体做功，其内能可能增 5.ABD一种液体是否浸润某种固体，与液体和固体的性 加，C正确：绝热压缩物体，只对物体做功，不发生热传 质都有关系，如水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，故 递，其内能一定增加，D正确。 A正确：附着层中的分子同时受到固体分子和液体内部 4.D绳克服其与紫钢管间的摩擦力做功，使管壁内能增 分子的作用力，故B正确：浸润时附着层内的液体分子 加，温度升高。通过传热，乙酰的温度升高，内能增大， 比液体内部的分子密集，分子间作用力表现为斥力，有 直至管塞被冲开。管塞被冲开前管内气体内能增加，压 扩展趋势，故C错误：液体不浸润某种固体，例如水银不 强变大，故选D。 浸润玻璃，当水银与玻璃接融时，附着层中的水银分子 5.A因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体 受到的玻璃分子的吸引力比受到内部水银分子的吸引 做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以 力弱，则附着层中的水银分子比水银内部的分子稀疏， △U=W,且△U>0,气体内能增大，A正确。 这时附着层中的分子之间相互吸引，使跟玻璃接触的水 :6.BD在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递 银表面有缩小的趋势，因而形成不浸润现象，故D正确。 的热量，内能增加50J,一定是吸收了50」的热量，故A 6.D小昆虫静止在水面上是表面张力在起作用，表面张 错误，B正确：物体内能包括所有分子的动能和势能，内 力使水面上形成一个膜，正是这个膜托住了小昆虫，即 能由分子敏、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内 膜对小昆虫的支持力与其重力平衡，故D正确。 能增加了50J并不一定是分子动能增加了50」。物体 7.ACD把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，是由于 分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50J热量全部 水表面存在袁面张力，故A正确：水对油脂表面是不浸： 用来增加分子势能，故C错误，D正确。 润的，所以形成水珠，水对玻璃表面是浸润的，无法形成：7，AB气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间 水珠，故B错误：当宇宙飞船绕地球运动时，里面的所有 的体积，A正确：温度高，气体分子热运动就剧烈，B正 物体均处于完全失重状态，此时自由飘浮的水滴在表面 确：在完全失重的情况下，分子热运动不停息，气体对容 张力的作用下呈现球形，故C正确：毛细现象中有的液 器壁的压强不为零，C错误：做功也可以改变物体的内 面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材质 能，D错误。 有关，故D正确。 :8.AC对一定质量的物体来说，其内能由其温度和体积 8.D由于液体表面层里分子间的距离大于液体内部分 共同决定，温度变化，其体积也可能发生变化，故其内能 子间的距离（约为广。），所以表面层里分子间的相互作用 可能不变也可能变化，故A正确：做功可以改变物体的 力表现为引力，这种引力使液体表面层的相邻部分之间 内能，对物体做功W,若不是绝热过程，即物体再向外界 有相互吸引的力（即表面张力），表面张力使液体表面具 释放能量Q,并且W=Q,则其内能不变，同理，物体放 有收缩的趋势，选项D正确。 出能量Q,若同时外界对物体做功W,且W=Q,则其内 9.C与气体接触的液体，其表面层分子间距离大于液体： 能也是不变的，故B错误，C正确：做功和热传递都能改 内部分子间距离（约为。），所以表面层内分子间的作用 变物体的内能，故D错误。 力表现为引力，即表面张力，表面张力使液体表面有收 9.ACD气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，A正 缩的趋势，把细针小心地放在水面上，针可以把水面压 确：由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子 弯而不沉没，是因为针受到的重力大小等于液体表面层 数减少，B错误：气体的压强不变，温度升高，吸收热量， 对针的支持力的大小，针就能浮在液体的表面，故A错 分子的平均动能增大，因此汽缸内单位时间内撞击活塞 误：在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球 的分子数减少，选项C,D正确。 状，是因为液体表面层分子间有相互吸引力，该力使得 10.C 水银滴的表面积有收缩到最小的趋势，故B错误：玻璃： 11.解析设“摇开”水需时间1，水升温△T,由W=△U得 管道裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化 30mg△ht=c材m△T 的玻璃在表面张力的作用下，表面积要收缩到最小，故 _c米△T4.2×103×(100-25) 正确：滴入水中的红墨水很快散开，是分子的无规则 t-30gAh min=7X103 min 30×10×0.15 运动的结果，与表面张力无关，故D错误。 即“摇开”水需7×103min。 10,C由于铁丝刚好露出液面，和液面间形成了一层液 答案7×103min 膜，此液膜的表而张力使铁丝受到向下的作用力，所以 12.解析(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力 天平左端下降，C正确。 的合力就是分子间相互作用力，即F=F斥一F引，根据 作业（九）功、热和内能的改变 能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功， 1.D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 即△E,=F·△，图像斜率为为-2=一F,由国 研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误：要使 像可知，分子间距离为r。时，分子势能最小：当r小于 容器及其中的水升高相同的温度，即内能增加相同，必 「。时，分子势能随r的增大而减小，作用力表现为斥 须做功相同，D正确。 力，此时图僚斜率为负，当「大于r。时，分子势能随r 2.A气体被压够或膨胀时，气体的内能就发生变化。如 的增大而增大，作用力表现为引力·此时图像斜率为 果将装有柴油与空气混合物的汽红中的活塞迅速向里 正，当r=r0时，分子间作用力为零，此时图像斜率为 推，一方面柴油气体来不及与外界发生热交换，另一方 零；根据上述分析，曲线斜率绝对值的大小表示分子间 而由于外界通过活塞对气体做功，使柴油气体的内能增 作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力， 加。温度升高，从而使柴油达到燃，点，故正确选项为A。 曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。 33 ⑧ (2)由于做的是匀递圆周运动，分子作 ↑E 8.BCA气体体积增大，B气体被压缩W>0·根据热力 用力表现应该是引力，此时分子的加速 学第一定律△U=W十Q,可知，Q=0,则△U>0,B气体 度最大，即分子力最大，故在势能E。与 的内能增大，温度升高，其压强增大，稳定时两气体的压 两者之间距离r的关系曲线中，川1在0 强相等，则A气体分子对器壁单位面积的平均作用力 右边曲线斜率最大的，点上，如图所示， 变大，所以A错误，C正确：由于B气体的内能增大，温 由题意可知E=En1十R瓜=号m2,F= 度升高，其压强增大，则B气体分子平均动能变大，单位 r 联立解得F-2(E-En) 时间内对器壁单位面积碰撞的次数增多，所以B正确： 答案(1)当r=。时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝 根据VA=V,由于pA=pBVA>Vg,则有TA> TA TB 对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时， TB,所以A气体的内能变化量大于B气体的内能变化 分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力 量，则D错误。 (2)1的坐标大致位置见解析图，此时两分子之间的分 :9.C电流表读数增大，说明热敏电阻温度升高，由于汽 子作用力大小为2(E-E) 缸绝热，故气体温度升高，则内能一定增大，C正确。 : 10.解析(1)AC是双曲线，气体从C到A做等温变化， 作业（十）热力学第一定律 则分子的平均动能不变，气体在状态C的温度为T。· 1.D水变成同温度的水蒸气时，分子间距从。增大到约 10r0,体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做 则在状态A的温度也为T。。设气体在状态A的体积 功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由 为V,气体从A到B,由等压变化规律可得-元， 热力学第一定律△U=Q十W,则Q=△U-W,其中W 为负值，故D正确。 VA=Voe 2.AC由于汽缸导热，则可与外界进行热交换，细沙减少 (2)直线AB与横轴所围成的面积为 时，气体膨胀对外做功，压强减小，可能与外界进行热交 S1=4o(4Vo-VA)=12PoVo 换吸热使内能不变，故A、C正确，B、D错误 由功的定义可得气体对外界做的功等于p-V关系图 3.ABD当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体 像与横轴所围成的面积，气体从状态A到状态B对外 的内能就增加，A正确：当物体吸收的热量少于物体对 做的功为W,=S:=12poVo 外做的功时，物体的内能就减少，B正琉：外界对物体做： (3)设双曲线AC与横轴所围成的面积S2,则气体从C 功，同时物体吸热，则物体的内能必增加，C错误：当物： 到A的过程中外界对气体做的功为W2=S2,由题意 体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增 可得S1-S2=S 加，D正确。 4.BDE根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上！ 设整个过程中气体吸收的热量为Q1,放出的热量为 有位移，由于活塞S2没有移动，可知整个过程，外力F Q2,由热力学第一定律可得 做功等于0，A错误：根据汽缸导热且环境温度没有变， △U=-W1+W2+Q1-Q2 可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体 一个循环△U=0,综合解得Q1-Q2=S。 的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误；： 答案(1)V。(2)12pV。(3)Q1-Q2=S 由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界：11.解析(1)根据热力学第一定律△U=W十Q 对理想气体做的功Q=W<pS1h十mgh,D正确：左端： 由于气体体积膨胀，对外做功，而内能保持不变，因此 活塞到达B位置时，根据压强平衡可得p0十=p0十 : 气体吸热。 S F,即下=m,E正确。故选BDE。 (2)初态封闭气体的压强p1=0+"墨=1.2X105Pa 根据p1l1S=p2lS 5.AD1→2为绝热过程，Q=0,气体体积减小，外界对气 体做功，W>0,由热力学第一定律△U=Q+W可知 可得p2=0.96×105Pa △U>0,气体内能增加，A正确：2→3为等压膨胀过程， 机舱内外气体压之比为4：1，因此舱外气体压强2'= W<0,由盖-吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加， 4·p2=0.24X105Pa 1 即△U>0,由热力学第一定律△U=Q十W可知Q>0, 气体从外界吸热，B错误：3·4过程为绝热过程，Q=0, 对应表可知飞行高度为104m。 气体体积增大，W<0,由热力学第一定律△U=Q十W 答案(1)吸热原因见解析 可知△U<0,气体内能减少，C错误：4→1过程中，气体 (2)0.24×105Pa101m 微等容变化，W一0，又压强减小，则由查理定律可知气 12.解析(1)气体发生是等压变化，由气体实验定律得 体温度降低，内能减少，即△U<0,由热力学第一定律 △U=Q十W可知Q<0,气体对外放热，D正确。 片告祭 6.D理想气体的内能仅用温度来衡量，由热力学第一定 代入数据解得t2=37℃，则报警温度为37℃。 律J=W+△Q可知，△=1.5×10J,即气体内能增加， (2)气体等压膨胀对外做功 故温度升高，因对外做功，体积膨胀，所以密度减小，故 D正确。 W=-po·△V=-po(S·△h) 代入数据得W=一10J 7.C由于F对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，由 热力学第一定律知理想气体内能增大，T升高，再根据 由热力学第一定律得△U=W十Q Y=C,V减小，p增大，故选C 代入数据△U=-10J+30J=20J。 答案(1)37℃(2)20J 34