3.1 功、热和内能的改变-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修三）

高中物理 选择性必修三 第三章 热力学定律 3.1 功、热和内能的改变 功和内能 知识点一 1.绝热过程 物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。 2.内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能的总和。 (1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。 (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由做功引起的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的能量称为内能。 (3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关。 (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定。 3.功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU＝W。 ①功是过程量，内能是状态量。 ②当外界对系统做功，系统的内能增加，在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功。 ③当系统对外界做功，系统的内能减少。在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少。 说明：系统内能的变化量ΔU只与初、末状态的内能U1和U2有关，与做功的过程、方式无关。 4．内能和机械能：内能和机械能是截然不同的，不能混为一谈。内能是由大量分子的热运动和分子间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能量。物体可以同时具有内能和机械能。两种形式能量之间可以相互转化。机械能可以为零，而内能是不可能为零的。 热和内能 知识点二 1．热传递：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫作热传递。 (1)条件：物体的温度不同。 (2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 (3)热传递的条件：存在温度差。与物体内能的多少无关。只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物体内能的多少大小无关。热传递过程能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上，但一定是由高温物体传给低温物体。 (4)热传递具有方向性：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 (5)热传递的实质：热传递过程实质是能量转移的过程。热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。 2．热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 ①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即Q吸＝ΔU。 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q放＝－ΔU。 (2)表达式：ΔU＝Q。 (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变。②做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 4．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的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 功和内能 考点一 【例1.1】一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中(　 　) A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增大 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减小 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增大 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 【练习1.1】下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是（ ） A．把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高 B．烧开水时，蒸汽将壶盖顶起 C．铁块在火炉中被加热 D．铁球从空中自由下落（不计空气阻力） 【练习1.2】在绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法正确的是(　 　) A．气体内能一定增加20 J B．气体内能增加必定小于20 J C．气体内能增加可能小于20 J D．气体内能可能不变 【例1.2】如图所示，A，B汽缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门，整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭，A内有压强pA＝2.4×105 Pa的氧气。B内有压强pB＝1.2×105 Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求： (1)活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强； (2)活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由)。(假定氧气和氢气均视为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略) 【练习1.3】器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示。汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计。当缓慢推动活塞(忽略摩擦)Q向左运动的过程中，有下列说法： ①活塞对气体做功，气体的平均动能增加； ②活塞对气体做功，气体的平均动能不变； ③气体的单位体积内的分子数增大，压强增大； ④气体的单位体积内的分子数增大，压强不变。 其中正确的是(　 　) A．①③　　 B．①④ C．②③ D．②④ 【练习1.5】景颇族祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(　 　) A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少 【例1.3】如图所示的柱形容器内封有一定质量的空气。质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成，另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B后静止。这一过程中，容器内空气内能的改变量ΔU，外界对气体所做的功W与物体及活塞的重力势能变化量的关系是(　 　) A．Mgh＋mg·Δh＝ΔU＋W B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh C．ΔU＝W，W＜Mgh＋mgΔh D．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh 【练习1.6】如图一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体(　 　) A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 【练习1.7】如图所示，带有活塞的烧瓶内封闭一定的气体，不考虑烧瓶和外界的热传递，现在外力F作用下，活塞向内移动一段距离，则烧瓶内的气体温度会(　 　) A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 【练习1.8】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 【例1.4】如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（ ） A．ΔE＝mgh B．ΔE>mgh C．ΔE<mgh D．以上三种情况均有可能 【练习1.9】（多选）如图汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（ ） A．甲气室内气体温度升高，乙气室内气体温度降低 B．乙气室内气体内能的减小量等于甲气室内气体内能的增加量 C．乙气室内气体内能的减小量小于甲气室内气体内能的增加量 D．乙气室内气体内能的减小量大于甲气室内气体内能的增加量 【练习1.10】(多选)如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(　 　) A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．A管内水银的重力势能大于B管的 C．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 D．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 热和内能 考点二 【例2.1】关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有(　 　) 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小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．在热传递过程中，热量从高温物体传递到低温物体，直到两物体的温度相同为止 【例2.2】下列各事例通过热传递改变物体内能的是(　 　) A．车床上车刀切削工件后发热 B．擦火柴时火柴头温度升高 C．用肥皂水淋车刀后车刀降温 D．搓搓手就会觉得手发热 【练习2.1】关于热传递，下列说法正确的是(　 　) A．热传递是高温物体的温度传给低温物体 B．并不接触的物体之间不会发生热传递 C．比热容相同的物体之间不会发生热传递 D．温度相同的物体之间不会发生热传递 【练习2.2】下列关于热传递的说法中，正确的是（ ） A．热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体 B．热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体 C．热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体 D．热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体 【练习2.3】(多选)A、B两物体之间接触，但没有发生热传递，则(　 　) A．两物体所含有的热量相等 B．两物体的内能相等 C．两物体的温度相同 D．两物体的内能不一定相等 【练习2.4】(多选)下列所述现象中属于利用热传递的方式来传热的是 (　 　) A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷 B．夏天，开空调后一段时间整个房间内温度降低 C．在地面上晒小麦 D．冬天，用暖水袋暖手 【练习2.5】(多选)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　 　) A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 课后巩固 1．【难度2】（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A．任何物体都具有内能 B．高温物体的内能一定比低温物体的内能多 C．物体的动能和势能的总和，叫做物体的内能 D．物体里所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 2．【难度2】有关物体的内能，以下说法中正确的是（ ） A．1g温度为0℃水的内能比1g温度为0℃冰的内能大 B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的 C．气体膨胀，它的内能一定减少 D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加 3．【难度2】关于温度、热量、内能，以下说法正确的是(　 　) A．一个铁块的温度升高，其内能增大 B．物体吸收热量，其温度一定升高 C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多 D．温度总是从物体热的部分传递至冷的部分 4．【难度2】(多选)下列说法正确的是(　 　) A．外界对气体做功，气体的内能一定增大 B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 C．气体温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 D．做功和热传递对改变物体的内能是等效的 5．【难度2】下列说法中正确的是（ ） A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是物体内能的转移 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．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移的内能的多少 6．【难度2.5】(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．物体的分子平均动能可能不变 7．【难度3】如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、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 8．【难度3】(多选)在一个绝热汽缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体(可视为理想气体)(　 　) A．温度升高　　 B．温度降低 C．内能增加 D．内能减少 9．【难度3】如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则(　 　) A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．无法确定 10．【难度3】如图所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用可忽略不计。现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态。试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修三 第三章 热力学定律 3.1 功、热和内能的改变 功和内能 知识点一 1.绝热过程 物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。 2.内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能的总和。 (1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。 (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由做功引起的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的能量称为内能。 (3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关。 (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定。 3.功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU＝W。 ①功是过程量，内能是状态量。 ②当外界对系统做功，系统的内能增加，在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功。 ③当系统对外界做功，系统的内能减少。在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少。 说明：系统内能的变化量ΔU只与初、末状态的内能U1和U2有关，与做功的过程、方式无关。 4．内能和机械能：内能和机械能是截然不同的，不能混为一谈。内能是由大量分子的热运动和分子间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能量。物体可以同时具有内能和机械能。两种形式能量之间可以相互转化。机械能可以为零，而内能是不可能为零的。 热和内能 知识点二 1．热传递：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫作热传递。 (1)条件：物体的温度不同。 (2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 (3)热传递的条件：存在温度差。与物体内能的多少无关。只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物体内能的多少大小无关。热传递过程能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上，但一定是由高温物体传给低温物体。 (4)热传递具有方向性：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 (5)热传递的实质：热传递过程实质是能量转移的过程。热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。 2．热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 ①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即Q吸＝ΔU。 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q放＝－ΔU。 (2)表达式：ΔU＝Q。 (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变。②做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 4．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的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 功和内能 考点一 【例1.1】一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中(　D　) A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增大 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减小 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增大 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 [解析：绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0，由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减少。由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减小。故D正确。] 【练习1.1】下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是（ A ） A.把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高 B.烧开水时，蒸汽将壶盖顶起 C.铁块在火炉中被加热 D.铁球从空中自由下落（不计空气阻力） [解析：烧开水时蒸汽将壶盖顶起，系统对外界做功，内能减小，B错；铁块在火炉中被加热，铁块吸热内能增加，C错；铁球从空中自由下落，不计空气阻力时机械能守恒，内能不变，D错] 【练习1.2】在绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法正确的是(　A　) A．气体内能一定增加20 J B．气体内能增加必定小于20 J C．气体内能增加可能小于20 J D．气体内能可能不变 [解析：做功的过程是能量转化的过程，在绝热过程中，外界对气体做多少功，气体内能就增加多少，A正确。] 【例1.2】如图所示，A，B汽缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门，整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭，A内有压强pA＝2.4×105 Pa的氧气。B内有压强pB＝1.2×105 Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求： (1)活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强； (2)活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由)。(假定氧气和氢气均视为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略) [解析：(1)根据玻意耳定律， 对A部分气体有：pALS＝p(L＋x)S，对B部分气体有：pBLS＝p(L－x)S， 代入相关数据解得：x＝20 cm，p＝1.8×105 Pa。 (2)活塞C向右移动的过程中活塞对B中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，故B中气体向外界放热。] 【练习1.3】器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示。汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计。当缓慢推动活塞(忽略摩擦)Q向左运动的过程中，有下列说法： ①活塞对气体做功，气体的平均动能增加； ②活塞对气体做功，气体的平均动能不变； ③气体的单位体积内的分子数增大，压强增大； ④气体的单位体积内的分子数增大，压强不变。 其中正确的是(　C　) A．①③　　 B．①④ C．②③ D．②④ [解析：解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Q的物理含义。推动活塞Q使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，①错误，②正确。由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单位面积上汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此，气体的压强增大，③正确，④错误，故C正确。] 【练习1.5】景颇族祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(　B　) A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少 [解析：由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功。由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量。根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高，所以艾绒即刻被点燃。由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大。故B选项正确，A、C、D错误。] 【例1.3】如图所示的柱形容器内封有一定质量的空气。质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成，另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B后静止。这一过程中，容器内空气内能的改变量ΔU，外界对气体所做的功W与物体及活塞的重力势能变化量的关系是(　C　) A．Mgh＋mg·Δh＝ΔU＋W B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh C．ΔU＝W，W＜Mgh＋mgΔh D．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh [解析：绝热时Q＝0，ΔU＝W；但物体落在活塞上时，有一部分机械能在碰撞时转化为内能，这些内能没能被封闭气体吸收，因此W＜Mgh＋mgΔh，故C正确。] 【练习1.6】如图一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体(　C　) A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 [解析：绝热容器表明系统既不向外界传热，也不从外界吸热。活塞缓慢向下移动一段距离表明外界对理想气体做了功，由F通过活塞对密闭的理想气体做正功，容器及活塞绝热，知Q＝0，由功和内能的关系知理想气体内能增大，温度T升高，再根据＝C，体积V减小，压强p增大，故C正确。] 【练习1.7】如图所示，带有活塞的烧瓶内封闭一定的气体，不考虑烧瓶和外界的热传递，现在外力F作用下，活塞向内移动一段距离，则烧瓶内的气体温度会(　A　) A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 [解析：在外力F作用下，活塞向下移动一段距离，对烧瓶内的气体做功，不考虑烧瓶和外界的热传递， 则ΔU＝W；故气体的内能增加，温度升高．] 【练习1.8】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　) 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：由题意知，在M向下滑动的过程中，绝热压缩密封的气体，外界对气体做功，使气体的内能增大，A对] 【例1.4】如图所示，汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（ B ） A．ΔE＝mgh B．ΔE>mgh C．ΔE<mgh D．以上三种情况均有可能 [解析：甲体积减小，外界对它做正功，其中包括重力做正功mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙，ΔE＝mgh＋W乙．] 【练习1.9】（多选）如图汽缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气。开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（ AC ） A．甲气室内气体温度升高，乙气室内气体温度降低 B．乙气室内气体内能的减小量等于甲气室内气体内能的增加量 C．乙气室内气体内能的减小量小于甲气室内气体内能的增加量 D．乙气室内气体内能的减小量大于甲气室内气体内能的增加量 [解析：在绝热过程中，甲气室中气体体积减小，外界对它做正功，内能增加温度升高，A对；乙气体对外做功，内能减少；外界对甲气体做功，甲气体内能增加；对甲、乙气体、活塞系统总能量守恒，所以乙气体内能减小量等于甲气体内能增加量，C对] 【练习1.10】(多选)如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(　BC　) A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．A管内水银的重力势能大于B管的 C．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 D．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 [解析：大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B、C正确。] 热和内能 考点二 【例2.1】关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有(　D　) 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小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．在热传递过程中，热量从高温物体传递到低温物体，直到两物体的温度相同为止 [解析：物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故A、B错误；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故C错误，D正确。] 【例2.2】下列各事例通过热传递改变物体内能的是(　C　) A．车床上车刀切削工件后发热 B．擦火柴时火柴头温度升高 C．用肥皂水淋车刀后车刀降温 D．搓搓手就会觉得手发热 [解析：车床上车刀切削工件后发热，擦火柴时火柴头温度升高，搓搓手就会觉得手发热都是通过做功的方式改变物体内能；用肥皂水淋车刀后车刀降温是通过热传递改变物体内能的，选项C正确。] 【练习2.1】关于热传递，下列说法正确的是(　D　) A．热传递是高温物体的温度传给低温物体 B．并不接触的物体之间不会发生热传递 C．比热容相同的物体之间不会发生热传递 D．温度相同的物体之间不会发生热传递 [解析：热传递实质是内能从高温物体转移到低温物体，传递的不是温度，传递的是热量，A错误；不接触的物体之间可以通过热辐射的方式进行热传递，B错误；热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，和物体的比热容没有关系，C错误；温度相同的物体之间不存在温度差，不会发生热传递，D正确。] 【练习2.2】下列关于热传递的说法中，正确的是（ B ） A．热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体 B．热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体 C．热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体 D．热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体 [解析：热传递发生在有温度差的两物体间或物体的两部分间，且总是从高温物体（或部分）将热量传递给低温物体（或部分），与物体内能的多少、比热容的高低均无关。] 【练习2.3】(多选)A、B两物体之间接触，但没有发生热传递，则(　CD　) A．两物体所含有的热量相等 B．两物体的内能相等 C．两物体的温度相同 D．两物体的内能不一定相等 [解析：处于热平衡的两物体温度一定相等，不发生热传递。物体的内能取决于物体的物质的量、温度和体积，温度相等，内能不一定相等，选项C、D正确。] 【练习2.4】(多选)下列所述现象中属于利用热传递的方式来传热的是 (　AD　) A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷 B．夏天，开空调后一段时间整个房间内温度降低 C．在地面上晒小麦 D．冬天，用暖水袋暖手 [解析：冬天，室外的铁块温度低，手温度高，用手拿铁块时，手上的热量直接通过热传导的方式传到铁块上。用暖水袋暖手，道理同上。开空调后整个房间内温度降低，是空气通过对流的方式使热空气降温。晒小麦是依靠太阳热辐射来吸收热量的，故A、D正确。] 【练习2.5】(多选)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　AC　) A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 [解析：热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。] 课后巩固 1．【难度2】（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（ AD ） A．任何物体都具有内能 B．高温物体的内能一定比低温物体的内能多 C．物体的动能和势能的总和，叫做物体的内能 D．物体里所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 [解析：内能由物体内部状态决定，任何物体都有内能，A对；物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、体积有关，温度高的物体内能可能比温度低的物体内能大，也可能与温度低的物体内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，B错；内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；动能和势能都属于机械能，C错D对] 2．【难度2】有关物体的内能，以下说法中正确的是（ AD ） A．1g温度为0℃水的内能比1g温度为0℃冰的内能大 B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的 C．气体膨胀，它的内能一定减少 D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加 [解析：0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量（忽略此过程的膨胀功），说明相同质量的水的内能大（水的分子势能比冰的分子势能大），选项A正确。电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而不是热传递过程，故B选项错误。气体膨胀对外做功，但还与吸收的热量有关，C选项错误。橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大] 3．【难度2】关于温度、热量、内能，以下说法正确的是(　A　) A．一个铁块的温度升高，其内能增大 B．物体吸收热量，其温度一定升高 C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多 D．温度总是从物体热的部分传递至冷的部分 [解析：选项B中，物体吸收热量，温度不一定就升高，例如晶体熔化、液体沸腾这些过程，B错误；选项C中热量是在热传递过程中传递能量的多少，是过程量，因此不能说物体含有热量，C错误；选项D中，在热传递的过程中，传递的是能量，不是温度，温度变化是能量变化的表象，D错误；故A正确。] 4．【难度2】(多选)下列说法正确的是(　CD　) A．外界对气体做功，气体的内能一定增大 B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 C．气体温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 D．做功和热传递对改变物体的内能是等效的 [解析：物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，故A错误；同理，气体从外界吸收热量，同时也有可能对外界做功，气体的内能不一定增大，故B错误；而温度是物体分子热运动平均动能的标志，气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，故C、D正确。] 5．【难度2】下列说法中正确的是（ AD ） A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是物体内能的转移 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．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移的内能的多少 [解析：做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量（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，故A选项正确。而物体的内能的变化取决于做功和热传递两个方面，单就一个方面不足以断定其内能的变化。] 6．【难度2.5】(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(　BD　) 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．物体的分子平均动能可能不变 [解析：在外界不做功的情况下，系统内能的改变等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等能量的热量，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。物体的分子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，C错误，D正确。] 7．【难度3】如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、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(　D　) 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，内能改变取决于做功的情况．对甲室内的理想气体，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．] 8．【难度3】(多选)在一个绝热汽缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体(可视为理想气体)(　BD　) A．温度升高　　 B．温度降低 C．内能增加 D．内能减少 [解析：汽缸绝热，封闭气体膨胀对活塞做功，气体的内能减少。理想气体的内能只与气体的温度有关，可知气体内能减少，温度降低，故B、D正确。] 9．【难度3】如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则(　B　) A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．无法确定 [解析：两球初、末状态温度分别相同，初、末状态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故B正确。] 10．【难度3】如图所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用可忽略不计。现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态。试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？ [解析：汽缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，压强增大，体积增大，内能增大；a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$