内容正文:
第02讲 内能
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:六大核心题型精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 内能
1、分子动能与分子势能
构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动,运动的物体具有动能,我们把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。分子之间存在着相互作用的引力和斥力,与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似,由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。
2、热量
①内能:在物理学中,把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 。
②内能的单位:在国际单位制中,内能的单位与功和机械能的单位相同,也是焦耳(J) 。
③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能:而图10-2-2(b)所示的冰山,虽然温度很低,也具有内能。一切物体,不论温度高低,都具有内能。
3、 内能的影响因素
内能的影响因素:①温度;②体积;③状态。即内能与物体的温度、体积、状态有关。
举例:①温度:食物被加热后温度升高,内能增加。
②体积、状态:将一定质量100℃的水,变成100℃的水蒸气,内能发生变化吗?
内能会发生变化;原因:体积、状态均发生变化。
注意:①内能(含分子动能、分子势能)是物体能量的微观表现;机械能(含动能、势能)则是物体能量的宏观表现。
所以一些说法注意辨析:
a.如物体的温度越高,则分子热运动越剧烈,即分子动能越大,即内能越大;而对机械能没有影响。
b.如物体的速度越大,这是宏观表现,则物体的动能越大,即机械能越大;而对物体的内能没有影响。
②物体的内能在任何情况下都不会为零,而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。
知识点2 如何改变物体的内能
1、改变内能的方式一 ——热传递
在寒冷的冬季,可以在身上贴“暖宝宝”取暖;发烧时,可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中,高温物体放出热量,内能减少;低温物体吸收热量,内能增加。
2、改变内能的方式二 ——做功
①自主活动
如图10-2-4所示,将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部,快速向下按压活塞2~3次,观察玻璃筒内发生的现象。
上述实验中,快速向下按压活塞,玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体做功,气体的内能增加,温度升高,引燃粉末。可见,做功也是改变内能的一种方式。
举例a:钻木取火时,木头相互摩擦,使得干草等 易燃物体温度升高,达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时,会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光,形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功 改变内能的过程。
举例b:天冷时,我们可以把手放在暖手袋上,通过热传递让双手变得温暖;也可以搓搓手,通过做功让双手暖和起来。
3、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别
热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。它们的差异是,热传递是物体间内能转移的过程,做功是其他形式能转化为内能的过程。
教材习题01
图10-2-7中,通过做功改变物体内能的实例是___________,通过热传递改变物体内能的实例是___________。(均选填序号)
【答案】② ①③
解题方法 热传递是由高温物体(或部分)到低温物体(或部分),存在温度差,是内能转移的过程;而做功则是其他形式能转化为内能的过程。
教材习题02
如图10-2-8所示,水平地面上有两个质量相同的铁块甲和乙,静止铁块甲的温度为30℃;运动铁块乙的温度为10℃。比较甲、乙的机械能和内能并简述理由。
【答案】机械能:乙大于甲; 内能:甲大于乙 理由:参考解题方法,言之成理即可
解题方法 掌握内能的影响因素:温度、体积、状态;知道机械能中动能和势能的影响因素:动能(m、v);
势能可分为重力势能(m、h)和弹性势能(弹性形变程度)。
题型一 内能 内能的影响因素
1.分子势能:由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为 。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的 有关。
【答案】 分子势能 体积
【详解】[1]分子势能是由分子间作用力引起的,由于分子之间具有一定的距离,且具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。
[2]分子势能与分子间的相互作用力的大小和物体体积有关。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的体积有关。
2.分子因热运动而具有的能量叫 ,由于分子之间的相互作用而具有的势能叫 。构成物体的所有分子,以上两种能量的总和叫做物体的 ,它的单位是 。
【答案】 分子动能 分子势能 内能 焦耳
【详解】[1]组成物质的分子在永不停息地做无规则运动,所以分子具有动能,叫分子动能。
[2]分子之间存在相互作用力,所以分子具有分子势能。
[3][4]构成物质的所有分子的动能与分子势能之和就是物体的内能。内能的单位与功、能量的单位相同,都是焦耳。
3.0℃的冰 (填“有”或“没有”)内能。0℃的冰吸收热量后熔化成0℃的水,其温度 ,内能 (选填“不变”、“增大”或“减小”)。
【答案】 有 不变 增大
【详解】[1]因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动,所以一切物体都具有内能,0℃的物体也具有内能;所以0℃的冰有内能。
[2][3]冰是晶体,0℃的冰吸收热量后熔化成0℃的水,在整个熔化过程中其温度保持不变,但是由于吸收热量,内能增大。
4.0℃的冰水混合物 内能(选填“具有”或“不具有”)。一个物体的内能大小与物体
的 、 和 有关。
【答案】 具有 温度 体积 状态
【详解】[1]一切物体都有内能,因此冰水混合物的温度为0℃,但是它的内能不为零。
[2][3]物体的内能大小与物体的温度、体积、状态有关。
5.关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.物体运动的越快,其内能越大 B.0℃的冰块没有内能
C.物体的内能增加,一定是吸收了热量 D.一切物体都具有内能
【答案】D
【详解】A.内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和,与物体的运动速度无关,故A错误;
BD.一切物体都具有内能,0℃的冰也有内能,故B错误,D正确;
C.物体的内能增加了,可能是外界对物体做了功,也可能是吸收了热量,故C错误。
故选D。
6.仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是( )
A.甲杯中水的内能多
B.乙杯中水的内能多
C.甲杯和乙杯中水的内能一样多
D.无法判断
【答案】B
【详解】由图可知,甲和乙杯中水的质量相同,但乙杯中水的温度高于甲杯,因为在质量相同的情况下,物体的温度越高,物体的内能越大,所以乙杯中水的内能大,故B正确,ACD错误。
故选B。(注:物体的状态相同,质量相同,根据密度的变形公式推出体积也相同,剩下的比较物体的温度即可)
7.对正做匀速直线运动的物体,其可能等于零的是 ,一定大于零的是 。
A.内能 B.动能 C. 势能 D.机械能
【答案】 C ABD
【详解】[1][2]物体由于运动而具有的能叫做动能,由于被举高而具有的能叫重力势能,由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能,动能和势能统称为机械能;内能是物体内部所有分子具有的分子动能和分子势能的总和,物体在任何温度、任何情况下都具有内能,所以一切物体都有内能。因此正在做匀速直线运动的物体,一定大于零的是内能、动能和机械能;如果物体在水平地面上运动,则物体不具有势能,如果物体在一定高度上做匀速直线运动,则物体具有动能、重力势能和内能;由此可见可能等于零的是势能。
8.以下与机械能和内能的说法中正确的是( )
A.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
B.物体的内能就是物体的机械能
C.物体的机械能可能为零,内能不可能为零
D.热传递一定是从能量的物体传向能量小的物体
【答案】C
【详解】A.物体的内能与物体的质量、温度以及状态有关,因此当物体的温度不变时,状态发生改变,内能将发生改变,比如冰块熔化时,温度不变,但内能增加,故A错误;
B.物体的内能与物体的机械能是完全不同的两种能量形式,内能不是机械能,故B错误;
C.内能是物体内部分子具有的能量总和,而分子在永不停息地做无规则运动,因此内能不可能为零;而物体的速度为零、高度为零、没有发生弹性形变时,物体的机械能为零,故C正确;
D.热传递是热量从温度高的物体传向温度低物体,或者从高温部分传往低温部分,故D错误。
故选C。
9.一切物体都具有 能。物体的机械能 为0,内能 为0(选填“可以”或“不可以”)。同一物体,温度越高,内能就越 。此外,内能还跟物体的体积、状态有关。例如:质量相同的100水蒸气的内能 100水的内能。0的冰 内能(选填“有”或“没有”)。
【答案】 内 可以 不可以 大 大于 有
【详解】[1][2][3]一切物体都具有内能,0℃的物体也具有内能,有的物体不具有机械能,如静止不动的物体,所以物体的机械能可以为0,内能不可以为0。
[4]同一物体,质量不变,温度越高,内能就越大。
[5]同样温度的水变为同样温度的水蒸气需要吸收热量,所以质量相同100的水蒸气的内能大于100的水的内能。
[6]一切物体都具有内能,0℃的物体也具有内能,所以0的冰有内能。
10.关于静止在水平地面上的足球的能量,下列说法正确的是( )
A.因为足球静止,所以足球的分子动能为零
B.因为足球在水平地面上,所以足球的分子势能为零
C.如果足球运动起来,足球的内能要增加
D.如果足球的温度升高,足球的内能要增加
【答案】D
【详解】A.分子在不停息的做无规则运动,所以分子动能不为零,故A错误;
B.分子之间存在相互作用的引力和斥力,所以分子势能不为零,故B错误;
C.足球运动,动能增大,但温度不一定升高,内能不一定增加,故C错误;
D.因为内能与物体温度有关,温度越高,内能越大,故D正确。
故选D。
11.甲物体的温度比乙物体的温度高,则下述结论中正确的是( )
A.甲、乙物体接触时,内能一定由甲转移到乙
B.甲、乙物体接触时,温度一定由甲转移到乙
C.甲物体的内能一定比乙物体内能多
D.甲物体的热量一定比乙物体热量多
【答案】A
【详解】A.甲物体的温度比乙物体的温度高,所以甲、乙物体接触时,内能一定由甲转移到乙,故A正确;
B.热传递时,传递的是热量或者说内能,但不能说传递温度,故B错误;
C.内能的大小与物体的质量、温度等因素有关,故甲物体的温度比乙物体的温度高,但质量不确定,所以无法确定内能的大小,故C错误;
D.热量是一个过程量,只能在热传递的过程中才能比较热量的多少,故D错误。
故选A。
12.100克 0 ℃的冰熔化成0 ℃水的过程中,分子动能 ;内能 (以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”).
【答案】 不变 变大
【详解】[1][2]在100g冰熔化成水的过程中,需要吸收热量,因此其内能会增大.而内能是指物质内部所有分子做无规则运动具有的分子动能和分子势能的总和,由于冰熔化时温度保持不变,温度又是分子平均动能的标志,所以分子动能保持不变,而分子势能是变大的,因此其内能增大.
13.某个物体内能为b焦,每个分子的平均动能为a焦,该物体包含的分子个数为n个,则它的分子总势能 焦。
【答案】b-na
【详解】每个分子的平均动能为a焦,该物体包含的分子个数为n个,则分子总动能为na焦;物体内能为b焦,则它的分子总势能b-na焦。
题型二 温度、热量、内能概念综合辨析
14.下列关于内能和热量的说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.温度高的物体含有的热量一定多
C.内能小的物体也可以将热量传递给内能大的物体
D.将面条煮熟是通过做功的方式增大了面条的内能
【答案】C
【详解】A.一切物体,不论温度高低,都具有内能,故A错误;
B.热量是过程量,不能说含有或者具有热量,故B错误;
C.热传递的条件是有温度差,因此内能小的物体可以将热量传递给内能大的物体,故C正确;
D.将面条煮熟时,面条吸收热量,内能增加,这通过热传递的方式增大了面条的内能,故D错误。
故选C。
15.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.物体温度降低时内能减小
C.温度高的物体内能大
D.物体吸收热量,一定温度升高
【答案】B
【详解】A.任何物体的分子都在不停地做无规则运动,温度为0℃的物体也具有内能,故A错误;
B.物体温度降低,内能一定减小,故B正确;
C.内能的大小跟质量、温度、状态有关,温度高的物体内能不一定大,故C错误;
D.物体吸收热量,温度不一定升高,如晶体熔化时,吸热但温度不变,故D错误。
故选B。
16.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
C.物体的温度越高,含有的热量越多
D.物体温度升高,内能一定增加
【答案】D
【详解】A.内能的多少与物体的质量、温度、状态有关,温度高的物体内能不一定大,故A错误;
B.物体内能增大,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做功,故B错误;
C.热量是热传递过程中吸收或放出热量的多少,是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故C错误;
D.物体温度升高,分子热运动越剧烈,内能越大,当物体温度升高,内能一定增加,故D正确。
故选D。
17.关于内能、热量、温度之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体放出了热量,温度一定会降低
B.物体的内能增加,一定吸收了热量
C.物体的温度升高,内能一定会增加
D.温度相同的不同物体,它们的内能一定相同
【答案】C
【详解】A.物体放出了热量,它的温度不一定降低,晶体在凝固的过程中放热,但温度不变,故A错误;
B.做功和热传递都可以改变物体的内能,物体的内能增加了,可能是吸收了热量,也可能是对物体做了功,故B错误;
C.物体温度升高了,它的内能一定增加,可能是吸收了热量,还可能是对物体做了功,故C正确。
D.温度相同的不同物体,它们的内能不一定相同,因为内能不仅与温度有关,还与物体的质量、状态等因素有关,例如,一杯热水的内能肯定比温度相同的一滴热水的内能大,故D错误。
故选C。
18.关于温度、热量、内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,含有的热量就越多
B.物体的内能增加,温度一定升高
C.一个物体温度升高,一定是吸收了热量
D.两个内能相同的物体相互接触时,也可能发生热传递
【答案】D
【详解】A.热量是热传递过程中发生转移的那部分内能,不能说“含有”,只能说“吸收”或“放出”热量,故A错误;
B.物体的内能增加,温度可能升高,也可能不变,如晶体熔化时吸热,内能增加,温度却不变,故B错误;
C.一个物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是别的物体对它做了功,故C错误;
D.两个内能相同的物体,也有可能温度不同,故它们相互接触时,也可能发生热传递,故D正确。
故选D。
题型三 改变内能的方式
19.在下列现象中,属于用热传递方式改变物体内能的是( )
A.钻木能取火 B.锯木头锯子发烫
C.晒太阳可以取暖 D.两手摩擦能发热
【答案】C
【详解】A.钻木能取火是通过做功的方式改变物体内能,克服摩擦力做功,使木头的温度升高达到着火点从而取火。故A不符合题意;
B.锯木头锯子发烫也是通过做功改变物体内能,锯木头时克服木头与锯子之间的摩擦力做功,使锯子的温度升高发烫。故B不符合题意;
C.晒太阳可以取暖是通过热传递的方式改变物体内能,太阳的热量以热辐射的形式传递给人体,使人体温度升高,从而感到温暖。故C符合题意;
D.两手摩擦能发热是通过做功改变物体内能,两手相互摩擦,克服摩擦力做功,使手的温度升高发热。故D不符合题意。
故选C。
20.图所示的事例中,通过做功方式改变物体内能的是( )
A. 火炉烧水 B. 钻木取火
C. 引燃树叶 D. 猫晒太阳
【答案】B
【详解】A.火炉烧水是通过燃烧燃料释放热量,再将热量传递给水,从而使水的温度升高,是通过热传递改变物体的内能。故A不符合题意;
B.钻木取火是通过摩擦的方式对木头做功,使木头的温度升高,是通过做功改变物体的内能。故B符合题意;
C.凸透镜对光线有会聚作用,用凸透镜引燃树叶,太阳的热量传递给了树叶,树叶的温度升高,是通过热传递改变物体的内能。故C不符合题意;
D.猫晒太阳,太阳的热量传递给了猫,猫感觉到暖和,是通过热传递改变物体的内能。故D不符合题意。
故选B。
21.在图的(a)、(b)、(c)、(d)图中,能说明热传递改变物体内能的是图中的 ,能说明做功改变物体内能的是图中的 。(均选填字母)
【答案】 (b)(c) (a)(d)
【详解】[1][2]图(a)中,活塞下压时,对筒内气体做功,筒内气体内能增大,温度升高;图(b)中,手接触温度高的汤勺和锅沿时,觉得烫,这是热量从温度高的汤勺和锅沿向温度低的手传递,手的内能增大,温度升高;图(c)中,企鹅晒太阳取暖,是企鹅吸收了太阳放出的热量,温度升高,内能增大;图(d)中,气球向外放气时,对外做功,将内能转化为机械能,内能减少。所以热传递改变内能的是图(b)、(c),做功改变内能的是图(a)、(d)。
22.改变物体内能的方式有两种。在图中,能说明热传递改变物体内能的是 ,能说明做功改变物体内能的是 (均选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.双手摩擦能发热 B.放在火炉上的水沸腾
C.锯木头锯子发热 D.热辐射使水温升高
【答案】 BD AC
【详解】A.两手相互摩擦,克服摩擦做功,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能;
B.放在火炉上的水沸腾,是因为水吸收热量,温度达到沸点并继续吸热,属于热传递改变物体内能;
C.锯木头时锯和木头相互摩擦做功,机械能转化为内能,锯条温度升高,所以锯条发热,此过程是通过做功改变物体的内能;
D.在阳光照射下,水吸收热量、内能增加、温度升高,是通过热传递方式增加内能的。
[1][2]综上所述,能说明热传递改变物体内能的是BD,能说明做功改变物体内能的是AC。
23.分子因热运动而具有的能叫做 。汽车的挡风玻璃在烈日下温度会升高,它的内能 (选填“增加”、“不变”或“减少”),其内能的变化是通过方式 方式实现的。改变内能的另一种方式是: 。
【答案】 分子动能 增加 热传递 做功
【详解】[1]分子由于热运动而具有的能叫做分子动能,分子之间由于存在相互作用力而具有的能叫做分子势能,物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。
[2][3]挡风玻璃的温度升高,则其内能增加。此内能的变化是通过热传递的方式实现的,是空气中的热量转移给了玻璃。
[4]改变内能的两种方式:做功和热传递,因此改变内能的另一种方式是:做功。
题型四 热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别
24.滑冰运动员在滑冰时,冰刀与冰面间存在摩擦,冰刀的温度会升高,这是通过 的方式改变了它的内能,这个过程实质上是能量 (选填“转化”或“转移”)的过程。
【答案】 做功 转化
【详解】[1]冰刀在冰面上滑动时,摩擦生热,将机械能转化为内能,内能增加,属于通过做功的方式增加了冰面的内能。
[2]这个过程机械能转化为内能,实质上是能量转化的过程。
25.俗话说“热锅上的蚂蚁——团团转”可用来类比大量分子的运动与 有关,如图所示,将热牛奶放入冷水中冷却,是通过 的方式使它的内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”),这种方式是物体间内能 的过程(选填“转移”或“转化”)。
【答案】 温度 热传递 减小 转移
【详解】[1]这个现象是说:温度升高时,蚂蚁的运动变得剧烈了,这可以类比分子的运动与温度有关。
[2][3][4]将热牛奶放在冷水中,二者温度不同,内能由温度高的牛奶传递到温度低的水,这是通过热传递的方式改变物体的内能,本质上是内能的转移。
题型五 压缩气体实验
26.如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉,用力把活塞迅速下压,棉花就会立即燃烧。根据该实验现象,下列结论正确的是( )
A.棉花燃烧过程是机械能转化为内能
B.活塞下压过程中,气体温度降低
C.气体容易被压缩,是因为气体分子间距离较大
D.活塞下压过程中,内能转化为机械能
【答案】C
【详解】A.棉花燃烧过程是将化学能转化为内能,故A错误;
BD.活塞下压过程中,活塞压缩气体做功,将活塞的机械能转化为气体内能,气体内能增大,气体温度升高,故BD错误;
C.气体相对于固体、液体来说更容易被压缩,是因为气体分子间距离较大,分子间作用力表现为引力,故C正确。
故选C。
27.如图所示,在压缩引火仪的厚壁玻璃筒底部,放入一小团硝化棉,用力迅速下压活塞,可以观察到硝化棉燃烧。下列说法正确的是( )
①迅速向上抽活塞,硝化棉也能燃烧
②迅速下压活塞,将机械能转化为内能
③该实验通过热传递改变玻璃筒内空气的内能
④活塞对玻璃筒内的空气做功,使玻璃筒内空气温度升高,达到硝化棉着火点
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【答案】C
【详解】①迅速向上抽活塞,气体对外做功,内能减小,温度降低,硝化棉不能燃烧,故①错误;
②下压活塞的过程,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能,使气体的内能增加,故②正确;
③下压活塞的过程,活塞对筒内的空气做功,所以,该实验通过做功的方式改变玻璃筒内空气的内能,故③错误;
④迅速向下压活塞,活塞会压缩空气做功,机械能转化为内能,使空气的内能增加,温度升高,当温度达到棉花的燃点时,棉花就会燃烧,故④正确。
故C正确。
故选C。
28.下列各情况中,能使气体内能减小的是( )
A.气体绝热,压缩气体做功
B.气体放热,气体膨胀做功
C.给气体加热,压缩气体
D.气体温度、体积都不变,增加气体的质量
【答案】B
【详解】A.气体绝热,压缩气体做功,是对气体做功,可以使气体的内能增加,故A不符合题意;
B.气体放热,气体膨胀做功,是气体对外做功,可以使气体的内能减小,故B符合题意;
C.给气体加热,是通过热传递的方式增大气体的内能;压缩气体,是通过做功的方式增加气体的内能,故C不符合题意;
D.气体温度、体积都不变,增加气体的质量,因为内能的大小还与质量有关,质量越大,内能越大,故D不符合题意。
故选B。
29.同学在瓶中加入少量水,做如图的实验,过程中下列说法不正确的是( )
A.不断的向瓶内打气,使得瓶内的气压增大,温度升高,内能增大
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,内能减小,可以看到瓶内出现“白雾”
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,则会看到液化现象
D.此实验能说明做功可以改变物体的内能
【答案】C
【详解】A.“向装有少量水的瓶子内打气”的实验过程中,不断的向瓶内打气,活塞对瓶内气体做功,将机械能转化为内能,使得瓶内的水蒸气气压增大,内能增加,温度升高,故A正确,不符合题意;
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能,水蒸气内能减少,温度降低,水蒸气发生液化形成小水珠,瓶口出现“白雾”,故B正确,不符合题意;
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,瓶内内能增大,温度升高,因此会看到白雾消失,这是汽化现象,故C错误,符合题意;
D.此实验中,打气时,对气体做功,机械能转化为内能,使瓶内气体内能增大;塞子跳起时,气体对外做功,内能转化为机械能,瓶内气体内能减小,此实验能说明做功可以改变物体的内能,故D正确,不符合题意。
故选C。
题型六 实验题
30.如图所示是空气压燃引火仪,玻璃筒内置有一小团棉花,将活塞迅速压下去,将会看到棉花 ,这是因为 做功使筒内空气内能 、温度 而达到棉花着火点的缘故,此过程中 能转化为 能。
【答案】 燃烧 活塞 增加 升高 机械 内
【详解】[1][2][3][4]如图所示,活塞下压时,活塞对筒内的空气做功,使气体的内能增加,温度升高,当温度达到棉花的着火点时,会看到筒内的棉花燃烧起来。
[5][6]做功可以使机械能和内能之间进行转化,对物体做功,物体内能增加,物体对外做功,物体的内能减少。故此过程中,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能。
31.如图所示是“探究改变物体内能”的实验。
(1)烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,在瓶塞未跳起前,瓶内气体的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),这是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变了瓶内气体的内能;
(2)继续打气,当瓶塞跳起时,观察到瓶口有“白雾”出现;这是因为瓶内气体对外做功后,内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)的缘故;
(3)我们发现,用这种方式改变物体的内能时,能量是在 能和 能之间相互转化的。
【答案】 增大 做功 减小 降低 内 机械
【详解】(1)[1][2]用打气筒往瓶里打气时,外界对瓶内气体做功,使瓶内气体内能增大、温度升高。
(2)[3][4]瓶内气压增大,当气压把瓶塞从瓶口推出时,瓶内气体对瓶塞做功,内能转化为瓶塞的机械能,使气体自身的内能减小,温度降低,受温度降低的影响,瓶口周围的水蒸气液化成小水滴,这些小水滴就是看到的白气。
(3)[5][6]通过该实验可知,通过做功的方式改变内能时,能量在内能和机械能之间进行转化。
32.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验。实验中,他们先关闭喷嘴处的阀门,接着手压活塞快速打气,然后打开喷嘴处的阀门,迅速放出壶内一部分气体,并用温度计测出喷雾器内部的气体温度(物体温度升高内能增大),研究过程如图(a)、(b)和(c)所示。请仔细观察图中的操作和测量结果。然后归纳得出初步结论。
(1)比较(a)和(b)两图可知: ;
(2)比较(b)和(c)两图可知: 。
【答案】 外界对气体做功,气体内能增加 气体对外界做功,气体内能减少
【详解】(1)[1]比较(a)和(b)两图可知,手压活塞快速打气,外界对喷雾器内部气体做了功,同时也观察到了(a)图的温度是12.5℃,(b)图的温度是20.5℃,(b)图的温度高于(a)图的,因物体温度升高内能增大,则(b)图的气体内能高于(a)图的,气体内能增加了,可知道外界对气体做功,气体内能增加。
(2)[2]比较(b)和(c)两图可知,打开喷嘴处的阀门,迅速放出壶内一部分气体,小叶轮转动起来,喷雾器内部气体对外做了功,(c)图中的温度是3.5℃,(b)图的温度是20.5℃,(c)图的温度低于(b)图的,因物体温度升高内能增大,温度降低内能减小,则(c)图的气体内能低于(b)图的,气体内能减小了,可知道气体对外界做功,气体内能减少。
33.在探究做功是否能够改变物体内能的实验中:
(1)如图A在一个配有活塞的厚壁的玻璃筒里放一小团硝化棉,然后迅速压下活塞,你观察到的现象是 ;对这一现象的解释是,活塞压缩玻璃筒内的空气,对筒内空气 ,使空气的 增加,温度 ,达到硝化棉着火点;
(2)如图B所示玻璃瓶内装有少量的水,用塞子塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强大到一定程度时,瓶塞就会跳起来,同时,瓶口出现 ,瓶内气体 减少;
(3)上述的这两个现象都说明了 是改变物体内能的一种方式。用能量的观点来分析,用这种方法改变物体的内能时,能量是在 能和 能之间相互转化的。
【答案】 棉花燃烧 做功 内能 升高 白雾 内能 做功 机械 内
【详解】(1)[1][2][3][4]当用力压活塞时,活塞压缩玻璃筒内的空气体积,对气体做功,空气的内能增加,温度升高,当达到硝化棉的着火点时,筒内棉花就会燃烧起来。
(2)[5][6]用打气筒往瓶里打气,当瓶塞被崩起时,瓶内的空气对瓶塞做功,空气的内能转会化为塞子的机械能,空气的内能减小,温度降低,空气中的水蒸气遇冷发生液化现象,凝结成小水滴,这就是在瓶内看到的“白雾”。
(3)[7][8][9]上述两种办法都是通过对物体做功来增大物体内能的,做功改变物体内能的实质就是机械能和内能的相互转化。
34.小明发现用打气筒给自行车或篮球打气后,打气筒会发热,为了弄清打气筒发热的原因,他联系所学物理知识,提出了以下两个猜想:
猜想1:活塞压缩气体做功导致打气筒发热
猜想2:活塞与筒壁摩擦导致打气筒发热
如图所示,他们选用打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球,设计了下面两次实验进行探究,实验时分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点。
(1)小明在室温25℃的环境下,第一次没有将打气筒与篮球连接,让活塞10s内在筒内往复运动15次,立即测出此时两个测温点的温度,待气筒外壁温度降至室温后,重复上述操作,实验数据记录如下表。
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
15
30.7
30.6
2
10
15
30.2
30.3
3
10
15
30.5
30.4
分析本次实验数据可以验证猜想 是正确的,打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁;
(2)小明同样在室温25℃的环境下,第二次用打气筒向气压不足的篮球内打气,10s内活塞在筒内往复运动15次,立即测出此时两个测温点的温度。待气筒外壁温度降至室温后,放出篮球中的部分气体,重复上述操作,实验数据记录如下表:
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
15
32.6
46.8
2
10
15
32.5
46.3
3
10
15
32.7
46.6
分析本次实验数据可以验证猜想 是正确的,根据两次实验数据中存在温度差,可进一步得出用打气筒给篮球打气后,导致打气筒发热的主要原因是 。
【答案】(1) 2 热传递
(2) 1 活塞压缩气体做功
【详解】(1)[1]由实验数据得,无论是上部还是下部的温度,都比室温25∘C有所升高,但升高的幅度并不大。这说明摩擦做功确实产生了热量,但热量并不多。因此,这次实验可以验证猜想2(活塞与筒壁摩擦导致打气筒发热)是正确的。
[2]打气筒内壁的热量是通过热传递的方式传递到外壁的,因为热量总是从高温物体传向低温物体。
(2)[1]由实验数据得,上部和下部的温度都比室温25∘C升高了很多,特别是下部的温度升高更为显著。这说明压缩气体做功产生了大量的热量。故本次实验可以验证猜想1(活塞压缩气体做功导致打气筒发热)是正确的。
[2]比较两次实验数据中的温度差。可以看出,在第二次实验中,由于活塞压缩气体做功和活塞与筒壁摩擦同时做功,打气筒的温度升高更为显著。因此,可以进一步得出用打气筒给篮球打气后,导致打气筒发热的主要原因是活塞压缩气体做功。虽然活塞与筒壁的摩擦也产生了一定的热量,但与压缩气体做功相比,其影响较小。
知识导图记忆
知识目标复核
1.分子动能、分子势能;
2.内能,影响内能的因素;
3.改变内能的方式;热传递和做功在改变内能过程中能量变化的区别。
一、单选题
1.关于内能,下列说法中正确的是( )
A.物体温度越低,该物体内能越少
B.内能是机械能的一种形式
C.内能就是每个分子所具有的能
D.内能的大小就是热量
【答案】A
【详解】A.物体的内能的大小和物体的温度以及质量有关,对于同一个物体质量是一定的,内能的大小就取决于物体的温度,温度越低,内能越小,故A正确;
B.机械能包括动能和势能,不包括内能,故B错误;
C.内能是指构成物体的所有分子的分子动能和分子势能之和,故C错误;
D.热量是指在热传递过程中吸收或放出热的多少,能够表示出物体内能的变化量,但是与内能是完全不同的概念,故D错误。
故选A。
2.下列说法正确的是( )
A.0℃的冰块没有内能
B.物体吸收热量后,温度一定会升高
C.物体的内能增加,温度一定升高
D.物体的温度升高,内能一定增加
【答案】D
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,所以温度为0℃的冰块具有内能,故A错误;
B.晶体熔化过程中,吸热内能增加,但温度不变,故B错误;
C.0℃的冰变成0℃的水时,质量不变,温度不变,但需要吸收热量,所以内能增加,故C错误;
D.物体温度升高,物体的分子平均动能增大,内能一定增加,故D正确。
故选D。
3.下列实例中属于通过做功的方式改变物体内能的是( )
A.热油炸熟油条 B.锯木头锯片发热
C.用暖手宝暖手 D.用水冷却热鸡蛋
【答案】B
【详解】A.热油炸熟油条,油条吸收热量,温度升高,内能变大,属于热传递增加物体的内能,故A不符合题意;
B.用锯子锯木头,克服摩擦做功,使锯条的温度升高,内能增加,属于通过做功的方式增大物体的内能,故B符合题意;
C.用暖手宝暖手,手吸收热量,内能增大,温度升高,属于热传递增加物体的内能,故C不符合题意;
D.把热鸡蛋放入冷水中,鸡蛋放出热量,温度降低,内能变小,属于热传递减小物体的内能,故D不符合题意。
故选B。
4.关于内能以下说法不正确的是( )
A.物体温度降低内能减少
B.“炙手可热”和“钻木取火”是相同的方法改变物体的内能
C.内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关
D.云中形成的冰粒在下落中,机械能减小,内能增大
【答案】B
【详解】A.物体温度降低可能是物体对外做功了或者物体放出了热量,两种情况都会导致物体的内能都要减少,故A正确,不符合题意;
B.“炙手可热”是通过热传递的方式改变物体的内能,“钻木取火”是通过做功的方式改变物体的内能,故B错误,符合题意;
C.内能是分子动能和分子势能的总和,而分子动能是因为分子的热运动,分子势能是因为分子间的相互作用,故C正确,不符合题意;
D.云中形成的冰粒在下落中,克服摩擦做功,机械能转化为内能,则机械能减小,内能增大,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,所含有的热量越高
B.对物体做功,物体的内能一定增加
C.热量也能从内能小的物体传给内能大的物体
D.物体的内能减少,温度一定降低
【答案】C
【详解】A.热量是一个过程量,没有热传递过程就没有热量,物体不“含有”热量,故A错误;
B.对物体做功,物体的内能不一定增加。如:把物体举高,对物体做了功,物体内能不变,故B错误;
C.热传递的条件是物体间存在温度差。内能小的物体如果比内能大的物体温度高,热量也能从内能小的物体传给内能大的物体,故C正确;
D.物体的内能减少,温度不一定降低。如:水凝固时放出热量,内能减少,温度不变,故D错误。
故选C。
6.某物质由液态变为固态的过程中,其温度随时间变化的图像如图所示。若该物质的质量一直保持不变,则下列说法中正确的是( )
A.该物质在t1时刻的内能比在t2时刻的内能大
B.该物质在t2、t3时刻的内能相等
C.该物质在t3时刻含有的热量比在t4时刻含有的热量大
D.该物质在t4时刻的内能为零
【答案】A
【详解】A.由图可知,该物质凝固过程中,不断放出热量,内能减小,在t1时刻的内能比在t2时刻的内能大,故A正确;
B.t2时刻物体的温度与t3时刻的温度相同,但是从t2时刻到t3时刻,物体要放出热量,内能减小,在t2时刻的内能比在t3时刻的内能大,故B错误;
C.热量是过程量,不能说含有多少热量,故C错误;
D.一切物体都有内能,该物质在t4时刻的内能不为零,故D错误。
故选A。
二、填空题
7.冬天来了,气温逐渐降低了,同学们的双手感到寒冷时,为了让手暖和起来,可以两手一起摩擦搓动使手温提高,这是用 方法改变了手的内能,也可以将双手放在嘴边,然后呼出几口热气,这又是通过 方法改变了手的内能。
【答案】 做功 热传递
【详解】[1]将两只手相互搓动,克服摩擦做功,机械能转化为手的内能,手的内能增大、温度升高,这是通过做功的方法改变物体的内能。
[2]将双手放在嘴边,然后呼出几口热气,手吸收热量,内能增大,这是通过热传递的方式改变手的内能。
8.四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示,内能最小的是 杯中的水,内能最大的是 杯中的水。
【答案】 a d
【详解】[1][2]影响内能的因素有:物体的温度、体积和状态,a、b、c、d中a中温度最低,质量也最小(可推出体积也最小),所以内能最小;d中温度最高,质量最大(可推出体积也最大),内能最大。
9.北方的冬天用暖气取暖是通过 的方式改变物体内能的;从滑梯上滑下时,臀部会有灼热感,这是通过 的方式改变物体内能的,该过程是 能转化为 能。
【答案】 热传递 做功 机械 内
【详解】[1]北方的冬天用暖气取暖是通过热传递的方式改变物体内能的。
[2][3]从滑梯上滑下时臀部有灼热感,是克服摩擦做功,机械能转化为内能,这是通过做功的方式改变物体的内能。
10.汽车在急刹车时,它的动能将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。在此过程中,刹车片温度将会升高,这主要是通过 的方式使其内能 (选填“变小”或“变大”)。
【答案】 变小 做功 变大
【详解】[1]汽车在急刹车时,质量不变,速度减小,所以它的动能将变小。
[2][3]在此过程中,刹车片与车轴之间产生的摩擦力使汽车减速,此时刹车片的温度升高了,这是通过做功的方式使刹车片的内能增大。
11.小南根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识,类比得出:微观世界中组成物体的分子具有分子动能。
①请写出小南类比得出分子具有分子动能的依据是: ;
②类比宏观世界中物体的动能有大小,微观世界中的分子动能也有大小;
(a)如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况(箭头越长代表分子运动越快), 图的分子动能较大(选填“A”或“B”);
(b)如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小,可以用宏观世界中的物理量 来反映。
【答案】 分子具有质量且分子在运动 B 温度
【详解】①[1]物体由于运动而具有的能量叫动能,大小与物体质量和速度有关,类似的,分子也具有一定的质量且分子在不停地运动,所以分子也具有动能。
②[2]在质量相同时,分子速度越大,分子动能越大。由图可知,图B中分子速度大于图A中分子速度,所以图B中分子动能较大。
[3]由图可知,A图中温度较低,分子运动的慢,动能较小;B图中温度较高,分子运动的快,动能较大,所以在质量不变时,可以用温度衡量某一物体中所有分子动能的大小。
三、实验题
12.观察图所示实验,回答以下问题:
实验现象:当活塞迅速下压时,棉花会 .
现象分析:因为活塞对空气 ,使空气的 增加, 升高,达到棉花的着火点,从而使棉花燃烧起来.
实验结论: .
【答案】 燃烧起来 做功 内能 温度 做功可以改变物体的内能
【详解】(1)(2)[1][2][3][4]根据题意知道,向下迅速压活塞时,对空气做功,气体的内能增加,当温度达到棉花的着火点,棉花会燃烧起来;
(3)[5]由实验过程知道,是通过做功的方式改变了棉花的内能,所以可以得出的结论是:做功可以改变物体的内能.
【点睛】本题考查的是做功改变内能,注意分析实例能量间的转化及对现象的观察总结.
13.小明利用如下实验探究做功是否能够改变物体的内能。
(1)将铁丝在同一位置快速地弯折十余次,用手指触摸被弯折的部位,会感觉到弯折部位的 升高,表明铁丝的内能 ;
(2)如图所示,在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞压下,我们会看到:棉絮燃烧了,这表明用力压下活塞时,玻璃筒内的温度 并达到棉絮的 ,所以出现了我们看到的现象;
(3)上述的这两个现象都说明了 是改变物体内能的一种方式。
【答案】 温度 变大 升高 着火点 做功
【详解】(1)[1][2]将铁丝同一位置快速地弯折十余次,手对铁丝做了功,铁丝的内能增大,温度升高。
(2)[3][4]用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉絮的着火点,棉絮就会燃烧。
(3)[5]对铁丝做功可以改变铁丝的内能,对空气做功可以改变空气的内能,所以上述的这两个现象都说明了做功是改变物体内能的一种途径。
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第02讲 内能
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:六大核心题型精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 内能
1、分子动能与分子势能
构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动,运动的物体具有动能,我们把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。分子之间存在着相互作用的引力和斥力,与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似,由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。
2、热量
①内能:在物理学中,把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 。
②内能的单位:在国际单位制中,内能的单位与功和机械能的单位相同,也是焦耳(J) 。
③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能:而图10-2-2(b)所示的冰山,虽然温度很低,也具有内能。一切物体,不论温度高低,都具有内能。
3、 内能的影响因素
内能的影响因素:①温度;②体积;③状态。即内能与物体的温度、体积、状态有关。
举例:①温度:食物被加热后温度升高,内能增加。
②体积、状态:将一定质量100℃的水,变成100℃的水蒸气,内能发生变化吗?
内能会发生变化;原因:体积、状态均发生变化。
注意:①内能(含分子动能、分子势能)是物体能量的微观表现;机械能(含动能、势能)则是物体能量的宏观表现。
所以一些说法注意辨析:
a.如物体的温度越高,则分子热运动越剧烈,即分子动能越大,即内能越大;而对机械能没有影响。
b.如物体的速度越大,这是宏观表现,则物体的动能越大,即机械能越大;而对物体的内能没有影响。
②物体的内能在任何情况下都不会为零,而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。
知识点2 如何改变物体的内能
1、改变内能的方式一 ——热传递
在寒冷的冬季,可以在身上贴“暖宝宝”取暖;发烧时,可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中,高温物体放出热量,内能减少;低温物体吸收热量,内能增加。
2、改变内能的方式二 ——做功
①自主活动
如图10-2-4所示,将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部,快速向下按压活塞2~3次,观察玻璃筒内发生的现象。
上述实验中,快速向下按压活塞,玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体做功,气体的内能增加,温度升高,引燃粉末。可见,做功也是改变内能的一种方式。
举例a:钻木取火时,木头相互摩擦,使得干草等 易燃物体温度升高,达到燃点而燃烧。近地空间 大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层 时,会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光,形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功 改变内能的过程。
举例b:天冷时,我们可以把手放在暖手袋上,通过热传递让双手变得温暖;也可以搓搓手,通过做功让双手暖和起来。
3、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别
热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。它们的差异是,热传递是物体间内能转移的过程,做功是其他形式能转化为内能的过程。
教材习题01
图10-2-7中,通过做功改变物体内能的实例是___________,通过热传递改变物体内能的实例是___________。(均选填序号)
教材习题02
如图10-2-8所示,水平地面上有两个质量相同的铁块甲和乙,静止铁块甲的温度为30℃;运动铁块乙的温度为10℃。比较甲、乙的机械能和内能并简述理由。
题型一 内能 内能的影响因素
1.分子势能:由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为 。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,所以分子势能与物体的 有关。
2.分子因热运动而具有的能量叫 ,由于分子之间的相互作用而具有的势能叫 。构成物体的所有分子,以上两种能量的总和叫做物体的 ,它的单位是 。
3.0℃的冰 (填“有”或“没有”)内能。0℃的冰吸收热量后熔化成0℃的水,其温度 ,内能 (选填“不变”、“增大”或“减小”)。
4.0℃的冰水混合物 内能(选填“具有”或“不具有”)。一个物体的内能大小与物体
的 、 和 有关。
5.关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.物体运动的越快,其内能越大 B.0℃的冰块没有内能
C.物体的内能增加,一定是吸收了热量 D.一切物体都具有内能
6.仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是( )
A.甲杯中水的内能多
B.乙杯中水的内能多
C.甲杯和乙杯中水的内能一样多
D.无法判断
7.对正做匀速直线运动的物体,其可能等于零的是 ,一定大于零的是 。
A.内能 B.动能 C. 势能 D.机械能
8.以下与机械能和内能的说法中正确的是( )
A.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
B.物体的内能就是物体的机械能
C.物体的机械能可能为零,内能不可能为零
D.热传递一定是从能量的物体传向能量小的物体
9.一切物体都具有 能。物体的机械能 为0,内能 为0(选填“可以”或“不可以”)。同一物体,温度越高,内能就越 。此外,内能还跟物体的体积、状态有关。例如:质量相同的100水蒸气的内能 100水的内能。0的冰 内能(选填“有”或“没有”)。
10.关于静止在水平地面上的足球的能量,下列说法正确的是( )
A.因为足球静止,所以足球的分子动能为零
B.因为足球在水平地面上,所以足球的分子势能为零
C.如果足球运动起来,足球的内能要增加
D.如果足球的温度升高,足球的内能要增加
11.甲物体的温度比乙物体的温度高,则下述结论中正确的是( )
A.甲、乙物体接触时,内能一定由甲转移到乙
B.甲、乙物体接触时,温度一定由甲转移到乙
C.甲物体的内能一定比乙物体内能多
D.甲物体的热量一定比乙物体热量多
12.100克 0 ℃的冰熔化成0 ℃水的过程中,分子动能 ;内能 (以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”).
13.某个物体内能为b焦,每个分子的平均动能为a焦,该物体包含的分子个数为n个,则它的分子总势能 焦。
题型二 温度、热量、内能概念综合辨析
14.下列关于内能和热量的说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.温度高的物体含有的热量一定多
C.内能小的物体也可以将热量传递给内能大的物体
D.将面条煮熟是通过做功的方式增大了面条的内能
15.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能
B.物体温度降低时内能减小
C.温度高的物体内能大
D.物体吸收热量,一定温度升高
16.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
C.物体的温度越高,含有的热量越多
D.物体温度升高,内能一定增加
17.关于内能、热量、温度之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体放出了热量,温度一定会降低
B.物体的内能增加,一定吸收了热量
C.物体的温度升高,内能一定会增加
D.温度相同的不同物体,它们的内能一定相同
18.关于温度、热量、内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,含有的热量就越多
B.物体的内能增加,温度一定升高
C.一个物体温度升高,一定是吸收了热量
D.两个内能相同的物体相互接触时,也可能发生热传递
题型三 改变内能的方式
19.在下列现象中,属于用热传递方式改变物体内能的是( )
A.钻木能取火 B.锯木头锯子发烫
C.晒太阳可以取暖 D.两手摩擦能发热
20.图所示的事例中,通过做功方式改变物体内能的是( )
A. 火炉烧水 B. 钻木取火
C. 引燃树叶 D. 猫晒太阳
21.在图的(a)、(b)、(c)、(d)图中,能说明热传递改变物体内能的是图中的 ,能说明做功改变物体内能的是图中的 。(均选填字母)
22.改变物体内能的方式有两种。在图中,能说明热传递改变物体内能的是 ,能说明做功改变物体内能的是 (均选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.双手摩擦能发热 B.放在火炉上的水沸腾
C.锯木头锯子发热 D.热辐射使水温升高
23.分子因热运动而具有的能叫做 。汽车的挡风玻璃在烈日下温度会升高,它的内能 (选填“增加”、“不变”或“减少”),其内能的变化是通过方式 方式实现的。改变内能的另一种方式是: 。
题型四 热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别
24.滑冰运动员在滑冰时,冰刀与冰面间存在摩擦,冰刀的温度会升高,这是通过 的方式改变了它的内能,这个过程实质上是能量 (选填“转化”或“转移”)的过程。
25.俗话说“热锅上的蚂蚁——团团转”可用来类比大量分子的运动与 有关,如图所示,将热牛奶放入冷水中冷却,是通过 的方式使它的内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”),这种方式是物体间内能 的过程(选填“转移”或“转化”)。
题型五 压缩气体实验
26.如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉,用力把活塞迅速下压,棉花就会立即燃烧。根据该实验现象,下列结论正确的是( )
A.棉花燃烧过程是机械能转化为内能
B.活塞下压过程中,气体温度降低
C.气体容易被压缩,是因为气体分子间距离较大
D.活塞下压过程中,内能转化为机械能
27.如图所示,在压缩引火仪的厚壁玻璃筒底部,放入一小团硝化棉,用力迅速下压活塞,可以观察到硝化棉燃烧。下列说法正确的是( )
①迅速向上抽活塞,硝化棉也能燃烧
②迅速下压活塞,将机械能转化为内能
③该实验通过热传递改变玻璃筒内空气的内能
④活塞对玻璃筒内的空气做功,使玻璃筒内空气温度升高,达到硝化棉着火点
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
28.下列各情况中,能使气体内能减小的是( )
A.气体绝热,压缩气体做功
B.气体放热,气体膨胀做功
C.给气体加热,压缩气体
D.气体温度、体积都不变,增加气体的质量
29.同学在瓶中加入少量水,做如图的实验,过程中下列说法不正确的是( )
A.不断的向瓶内打气,使得瓶内的气压增大,温度升高,内能增大
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,内能减小,可以看到瓶内出现“白雾”
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,则会看到液化现象
D.此实验能说明做功可以改变物体的内能
题型六 实验题
30.如图所示是空气压燃引火仪,玻璃筒内置有一小团棉花,将活塞迅速压下去,将会看到棉花 ,这是因为 做功使筒内空气内能 、温度 而达到棉花着火点的缘故,此过程中 能转化为 能。
31.如图所示是“探究改变物体内能”的实验。
(1)烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,在瓶塞未跳起前,瓶内气体的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),这是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变了瓶内气体的内能;
(2)继续打气,当瓶塞跳起时,观察到瓶口有“白雾”出现;这是因为瓶内气体对外做功后,内能 (选填“增大”“减小”或“不变”),温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)的缘故;
(3)我们发现,用这种方式改变物体的内能时,能量是在 能和 能之间相互转化的。
32.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验。实验中,他们先关闭喷嘴处的阀门,接着手压活塞快速打气,然后打开喷嘴处的阀门,迅速放出壶内一部分气体,并用温度计测出喷雾器内部的气体温度(物体温度升高内能增大),研究过程如图(a)、(b)和(c)所示。请仔细观察图中的操作和测量结果。然后归纳得出初步结论。
(1)比较(a)和(b)两图可知: ;
(2)比较(b)和(c)两图可知: 。
33.在探究做功是否能够改变物体内能的实验中:
(1)如图A在一个配有活塞的厚壁的玻璃筒里放一小团硝化棉,然后迅速压下活塞,你观察到的现象是 ;对这一现象的解释是,活塞压缩玻璃筒内的空气,对筒内空气 ,使空气的 增加,温度 ,达到硝化棉着火点;
(2)如图B所示玻璃瓶内装有少量的水,用塞子塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强大到一定程度时,瓶塞就会跳起来,同时,瓶口出现 ,瓶内气体 减少;
(3)上述的这两个现象都说明了 是改变物体内能的一种方式。用能量的观点来分析,用这种方法改变物体的内能时,能量是在 能和 能之间相互转化的。
34.小明发现用打气筒给自行车或篮球打气后,打气筒会发热,为了弄清打气筒发热的原因,他联系所学物理知识,提出了以下两个猜想:
猜想1:活塞压缩气体做功导致打气筒发热
猜想2:活塞与筒壁摩擦导致打气筒发热
如图所示,他们选用打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球,设计了下面两次实验进行探究,实验时分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点。
(1)小明在室温25℃的环境下,第一次没有将打气筒与篮球连接,让活塞10s内在筒内往复运动15次,立即测出此时两个测温点的温度,待气筒外壁温度降至室温后,重复上述操作,实验数据记录如下表。
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
15
30.7
30.6
2
10
15
30.2
30.3
3
10
15
30.5
30.4
分析本次实验数据可以验证猜想 是正确的,打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁;
(2)小明同样在室温25℃的环境下,第二次用打气筒向气压不足的篮球内打气,10s内活塞在筒内往复运动15次,立即测出此时两个测温点的温度。待气筒外壁温度降至室温后,放出篮球中的部分气体,重复上述操作,实验数据记录如下表:
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
15
32.6
46.8
2
10
15
32.5
46.3
3
10
15
32.7
46.6
分析本次实验数据可以验证猜想 是正确的,根据两次实验数据中存在温度差,可进一步得出用打气筒给篮球打气后,导致打气筒发热的主要原因是 。
知识导图记忆
知识目标复核
1.分子动能、分子势能;
2.内能,影响内能的因素;
3.改变内能的方式;热传递和做功在改变内能过程中能量变化的区别。
一、单选题
1.关于内能,下列说法中正确的是( )
A.物体温度越低,该物体内能越少
B.内能是机械能的一种形式
C.内能就是每个分子所具有的能
D.内能的大小就是热量
2.下列说法正确的是( )
A.0℃的冰块没有内能
B.物体吸收热量后,温度一定会升高
C.物体的内能增加,温度一定升高
D.物体的温度升高,内能一定增加
3.下列实例中属于通过做功的方式改变物体内能的是( )
A.热油炸熟油条 B.锯木头锯片发热
C.用暖手宝暖手 D.用水冷却热鸡蛋
4.关于内能以下说法不正确的是( )
A.物体温度降低内能减少
B.“炙手可热”和“钻木取火”是相同的方法改变物体的内能
C.内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关
D.云中形成的冰粒在下落中,机械能减小,内能增大
5.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度越高,所含有的热量越高
B.对物体做功,物体的内能一定增加
C.热量也能从内能小的物体传给内能大的物体
D.物体的内能减少,温度一定降低
6.某物质由液态变为固态的过程中,其温度随时间变化的图像如图所示。若该物质的质量一直保持不变,则下列说法中正确的是( )
A.该物质在t1时刻的内能比在t2时刻的内能大
B.该物质在t2、t3时刻的内能相等
C.该物质在t3时刻含有的热量比在t4时刻含有的热量大
D.该物质在t4时刻的内能为零
二、填空题
7.冬天来了,气温逐渐降低了,同学们的双手感到寒冷时,为了让手暖和起来,可以两手一起摩擦搓动使手温提高,这是用 方法改变了手的内能,也可以将双手放在嘴边,然后呼出几口热气,这又是通过 方法改变了手的内能。
8.四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示,内能最小的是 杯中的水,内能最大的是 杯中的水。
9.北方的冬天用暖气取暖是通过 的方式改变物体内能的;从滑梯上滑下时,臀部会有灼热感,这是通过 的方式改变物体内能的,该过程是 能转化为 能。
10.汽车在急刹车时,它的动能将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。在此过程中,刹车片温度将会升高,这主要是通过 的方式使其内能 (选填“变小”或“变大”)。
11.小南根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识,类比得出:微观世界中组成物体的分子具有分子动能。
①请写出小南类比得出分子具有分子动能的依据是: ;
②类比宏观世界中物体的动能有大小,微观世界中的分子动能也有大小;
(a)如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况(箭头越长代表分子运动越快), 图的分子动能较大(选填“A”或“B”);
(b)如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小,可以用宏观世界中的物理量 来反映。
三、实验题
12.观察图所示实验,回答以下问题:
实验现象:当活塞迅速下压时,棉花会 .
现象分析:因为活塞对空气 ,使空气的 增加, 升高,达到棉花的着火点,从而使棉花燃烧起来.
实验结论: .
13.小明利用如下实验探究做功是否能够改变物体的内能。
(1)将铁丝在同一位置快速地弯折十余次,用手指触摸被弯折的部位,会感觉到弯折部位的 升高,表明铁丝的内能 ;
(2)如图所示,在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞压下,我们会看到:棉絮燃烧了,这表明用力压下活塞时,玻璃筒内的温度 并达到棉絮的 ,所以出现了我们看到的现象;
(3)上述的这两个现象都说明了 是改变物体内能的一种方式。
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