3.1 功、热和内能的改变（举一反三讲义）物理人教版选择性必修第三册

本高中物理讲义聚焦“功、热和内能的改变”核心知识点，以焦耳实验为基础，系统梳理绝热过程中做功与内能变化的关系，明确做功（ΔU=W）和传热（ΔU=Q）是改变内能的两种方式，阐释二者等效性及内能、功、热量、温度的区别联系，构建完整学习支架。 资料特色在于通过思维导图构建知识体系，结合典例与变式题深化科学推理，依托焦耳实验培养科学探究能力，利用比较表格强化能量观念。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识，查漏补缺，提升物理核心素养。

3.1 功、热和内能的改变 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：焦耳的实验 2 知识点2：功与内能的改变 4 知识点3：热与内能的改变 6 【方法技巧】 8 方法技巧1 改变内能的两种方式的比较 8 方法技巧2 功、内能、热量的区别与联系 8 【巩固训练】 9 【学习目标】 学习目标： 1、了解焦耳的两个实验。 2、知道做功与内能改变的关系，知道传热与内能变化的关系。 3、知道做功和传热是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的。 4、明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 学习重点： 1、知道传递的热量与内能变化的关系。 2、知道做功和传热是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的。 学习难点： 1、明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：焦耳的实验 1．绝热过程 系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。 2．焦耳实验 (1)重物下落带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。 (2)通过电流的热效应给水加热，使水温上升。 3．实验结论 在各种不同的绝热过程中，系统状态变化相同，所需外界做功的数量是相同的，与做功的方式无关。 【典例1】（单选）如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是(    ) A. 系统状态的改变只能通过传热来实现 B. 机械能守恒 C. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【典例2】（多选）关于焦耳和焦耳热功当量实验说法正确的是(    ) A. 该实验是在绝热系统中完成的 B. 该实验的研究对象是容器中的水 C. 焦耳是英国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律和测定热功当量 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、下落的高度可以不同，但重力做功必须相同 【变式1】在图和图所示焦耳的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能？ 图  焦耳的实验装置 图  与焦耳实验原理相同的实验装置示意图 【变式2】（多选）关于如图所示的热学实验，下列说法正确的是(    ) A. 图甲中，迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以使物体的温度升高 B. 图乙中，重物下落带动叶片转动，叶片向水传递热量从而使水的温度升高 C. 图丙中，降落的重物使发电机发电，电流对液体做功使液体的温度升高 D. 以上实验都可说明，外界对系统做功可以使系统的内能增加 知识点2：功与内能的改变 1．功与内能的改变 在热力学系统中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，它就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 2．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，外界对物体做功，则W＞0，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；物体对外界做功，则W＜0，物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。 3．功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化量越大时，相应地做功才越多。 【归纳总结】 做功改变系统内能的实质 (1)做功改变系统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)做功使系统内能发生变化时，内能改变的多少用做功的数值来量度。 【典例1】（单选）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中(    ) A. 气体对外界做正功，气体内能增加 B. 外界对气体做正功，气体内能增加 C. 气体的温度升高，压强不变 D. 气体的体积减小，压强不变 【典例2】（单选）图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞连同拉杆是绝热的，且不漏气．以、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. 不变，减小 B. 增大，不变 C. 增大，减小 D. 不变，不变 【变式1】（单选）如图所示，取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气。观察发现橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾，下列说法正确的是(    ) A. 打气过程中，瓶内气体的分子动能保持不变 B. 打气过程中，瓶内气体的压强与热力学温度成正比 C. 橡胶塞跳出后，瓶内气体迅速膨胀，温度降低 D. 橡胶塞跳出后，瓶内水迅速蒸发，出现白雾 【变式2】（单选）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法不正确的是(    ) A. 气体自发扩散前后内能相同 B. 气体在被压缩的过程中内能增大 C. 在自发扩散过程中，气体对外界做功 D. 气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 知识点3：热与内能的改变 1．传热 (1)条件：两个物体的温度不同。 (2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热从高温物体传到低温物体。 (3)传热的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 2．热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 (2)热与内能的改变 ①当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 ②理解：在单纯的传热过程中，系统从外界吸收热量，则Q>0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就增加多少，系统向外界放热，则Q<0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就减少多少。 【归纳总结】 温度、内能和热量的区别与联系 概念 区别 联系 温度 表示物体的冷热程度，其实质是反映了物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度 温度是衡量内能多少的因素之一，热量是用来衡量传热过程中内能变化多少的物理量 内能 物体内部所有分子的动能和分子势能的总和。一切物体都具有内能 热量 在传热过程中，传递内能的多少，与物质的种类(比热容)、质量和温度的变化量有关 注意：温度不能“传”，热量不能“含”，吸热不一定升温(如晶体的熔化、水的沸腾)，升温不一定吸热(也可以通过做功实现) 【典例1】（单选）关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是(    ) A. 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大 B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C. 水的内能小于水蒸气的内能 D. 做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 【典例2】（单选）下列例子中通过热传递改变物体内能的是(    ) A. 用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高 B. 灼热的火炉使周围物体的温度升高 C. 手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D. 擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来 【变式1】（单选）如图所示，玻璃瓶、中装有质量相等、温度分别为的热水和的冷水，下列说法不正确的是(    ) A. 因质量相等，故A瓶中水的内能比瓶中水的内能大 B. 瓶中水分子间的平均距离比瓶中水分子间的平均距离小 C. 若把、两只玻璃瓶并靠在一起，则、瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D. 若把、两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 【变式2】（单选）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，当内能相等时传热停止 【变式3】（多选）如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气(    ) A. 内能增大 B. 压强增大 C. 分子间引力和斥力都减小 D. 所有分子运动速率都增大 【方法技巧】 方法技巧1 改变内能的两种方式的比较 比较项目 做功 传热 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 方法技巧2 功、内能、热量的区别与联系 (1)内能是状态量，状态确定，系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化，可以通过传热和做功两种方式来完成。 (2)热量是过程量，反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。 (3)一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。 (4)对某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”。不能说一个系统中含有多少热量。 注意：传热的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 (5)做功和传热的区别和等效性 ①做功时，内能与其他形式的能(如内能与机械能、内能与电能等)发生转化，而传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 ②做功和传热改变内能的方式不同，但效果是相同的。 【巩固训练】 一、单选题。 1.水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门打开，水即从枪口喷出。若储水罐内气体可视为理想气体，在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(    ) A. 从外界吸收热量 B. 压强变大 C. 分子平均动能变大 D. 内能变大 2.对一定质量的气体，下列说法中正确的是(    ) A.外界对气体做功，内能一定增大 B.气体从外界吸收热量后，内能一定增大 C.分子密集程度一定，温度越高，气体的压强越小 D.温度一定，分子密集程度越大，气体的压强越大 3.如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体(    ) A. 分子平均动能变小 B. 每个气体分子速率都增大 C. 从外界吸热，气体内能增加 D. 分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加 4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起若不计气泡内空气分子势能的变化，则(    ) A. 气泡对外做功，内能不变，同时放热 B. 气泡对外做功，内能不变，同时吸热 C. 气泡内能减少，同时放热 D. 气泡内能不变，不吸热也不放热 5.如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(    ) A. 这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠 B. 这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气 C. 这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾 D. 瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴 6.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. 气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大 D. 气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 7.打开礼花喷射器的气阀，压缩在气罐内的气体瞬间将纸管内填充的礼花彩条喷出，营造气氛。喷出礼花彩条的过程中，罐内气体(    ) A. 分子热运动加剧 B. 内能减少 C. 由于来不及发生热传递，故温度保持不变 D. 礼花喷射器宜在高温环境中保存 8.做功和热传递都可以改变物体的内能。以下说法正确的是(    ) A. 物体放出热量，内能一定减少 B. 物体对外做功，内能一定减少 C. 物体吸收热量，同时对外做功，内能一定减少 D. 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少 9.关于内能，以下说法正确的是(    ) A. 做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的 B. 只要物体的温度不变，它的内能就不变 C. 每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和 D. 焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系 二、多选题。 10.下列生活或生产中的实例，利用了物质比热容特性的是(    ) A. 北方楼房中的“暖气”用水作为传热介质 B. 夏天在房间里洒水降温 C. 汽车发动机用冷水来冷却 D. 沿海地区昼夜温差比内陆地区小 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 功、热和内能的改变 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 3 知识点1：焦耳的实验 3 知识点2：功与内能的改变 5 知识点3：热与内能的改变 8 【方法技巧】 11 方法技巧1 改变内能的两种方式的比较 11 方法技巧2 功、内能、热量的区别与联系 11 【巩固训练】 12 【学习目标】 学习目标： 1、了解焦耳的两个实验。 2、知道做功与内能改变的关系，知道传热与内能变化的关系。 3、知道做功和传热是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的。 4、明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 学习重点： 1、知道传递的热量与内能变化的关系。 2、知道做功和传热是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的。 学习难点： 1、明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：焦耳的实验 1．绝热过程 系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。 2．焦耳实验 (1)重物下落带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。 (2)通过电流的热效应给水加热，使水温上升。 3．实验结论 在各种不同的绝热过程中，系统状态变化相同，所需外界做功的数量是相同的，与做功的方式无关。 【典例1】（单选）如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是(    ) A. 系统状态的改变只能通过传热来实现 B. 机械能守恒 C. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D. 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【答案】C  【解析】A、焦耳的实验是研究做功与热传递对内能变化间的关系，图中实验系统状态的改变是通过做功来实现，故A错误； B、在只有重力或弹力做功的情况下机械能守恒，在焦耳的实验中，除重力做功外还有其它力做功，机械能不守恒，故B错误； 、焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故C正确，D错误。 【典例2】（多选）关于焦耳和焦耳热功当量实验说法正确的是(    ) A. 该实验是在绝热系统中完成的 B. 该实验的研究对象是容器中的水 C. 焦耳是英国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律和测定热功当量 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、下落的高度可以不同，但重力做功必须相同 【答案】ACD  【解析】焦耳是英国物理学家，主要贡献为焦耳定律和测定热功当量，热功当量实验是在绝热系统中进行的，与外界不能有热交换，研究对象是容器及容器中的水组成的系统，实验中要使容器和容器中的水组成的系统升高相同的温度，必须使重物的重力做功相同，、、D正确,B错误。 【变式1】在图和图所示焦耳的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能？ 图  焦耳的实验装置 图  与焦耳实验原理相同的实验装置示意图 【答案】图中是重物和重物的重力势能转化为水的内能 图中重物带动发电机工作，将机械能转化为电能，发电机工作，将电能转化为液体的内能。  【变式2】（多选）关于如图所示的热学实验，下列说法正确的是(    ) A. 图甲中，迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以使物体的温度升高 B. 图乙中，重物下落带动叶片转动，叶片向水传递热量从而使水的温度升高 C. 图丙中，降落的重物使发电机发电，电流对液体做功使液体的温度升高 D. 以上实验都可说明，外界对系统做功可以使系统的内能增加 【答案】AD  【解析】A.题图甲中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变气体的内能，进而使温度升高，故A正确； B.题图乙中重物下落带动叶片转动搅拌容器中的水，水由于摩擦生热而温度上升，故B错误； C.题图丙中降落的重物使发电机发电，电流通过电阻丝放热使液体升温，故C错误； D.题图所示的三个实验本质上均是外界对系统做功而使系统的内能增加，故D正确。 故选AD。 知识点2：功与内能的改变 1．功与内能的改变 在热力学系统中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，它就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 2．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，外界对物体做功，则W＞0，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；物体对外界做功，则W＜0，物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。 3．功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量。 (2)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化量越大时，相应地做功才越多。 【归纳总结】 做功改变系统内能的实质 (1)做功改变系统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)做功使系统内能发生变化时，内能改变的多少用做功的数值来量度。 【典例1】（单选）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中(    ) A. 气体对外界做正功，气体内能增加 B. 外界对气体做正功，气体内能增加 C. 气体的温度升高，压强不变 D. 气体的体积减小，压强不变 【答案】B  【解析】压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧，即外界对气体做正功，气体内能增加，故B正确，ACD错误。 【典例2】（单选）图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞连同拉杆是绝热的，且不漏气．以、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. 不变，减小 B. 增大，不变 C. 增大，减小 D. 不变，不变 【答案】C  【解析】解：开始时活塞处于平衡状态，． 用力将拉杆缓慢向左拉动的过程中，活塞对甲做功．乙对活塞做功，气缸、活塞连同拉杆是绝热的．知道，增大、减小． 故选：． 【变式1】（单选）如图所示，取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气。观察发现橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾，下列说法正确的是(    ) A. 打气过程中，瓶内气体的分子动能保持不变 B. 打气过程中，瓶内气体的压强与热力学温度成正比 C. 橡胶塞跳出后，瓶内气体迅速膨胀，温度降低 D. 橡胶塞跳出后，瓶内水迅速蒸发，出现白雾 【答案】C  【解析】A.打气过程中，外界对气体做功，气体内能增加，瓶内气体的分子动能变大，故A错误； B.打气过程中，若瓶内气体的质量不变，则根据查理定律，瓶内气体的压强与热力学温度成正比，但打气过程中，瓶内气体的质量增加，则瓶内气体的压强与热力学温度不再成正比关系，故B错误； 橡胶塞跳出后，瓶内气体迅速膨胀，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气预冷液化成小水珠，出现白雾，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2】（单选）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法不正确的是(    ) A. 气体自发扩散前后内能相同 B. 气体在被压缩的过程中内能增大 C. 在自发扩散过程中，气体对外界做功 D. 气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 【答案】C  【解析】因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，与外界没有热量交换，也不对外界做功，气体自发扩散前后，内能不变，故A正确，C错误； 气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，故BD正确。 故选C。 知识点3：热与内能的改变 1．传热 (1)条件：两个物体的温度不同。 (2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热从高温物体传到低温物体。 (3)传热的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 2．热和内能 (1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 (2)热与内能的改变 ①当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 ②理解：在单纯的传热过程中，系统从外界吸收热量，则Q>0，系统从外界吸收了多少热量，系统的内能就增加多少，系统向外界放热，则Q<0，系统向外界放了多少热量，系统的内能就减少多少。 【归纳总结】 温度、内能和热量的区别与联系 概念 区别 联系 温度 表示物体的冷热程度，其实质是反映了物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度 温度是衡量内能多少的因素之一，热量是用来衡量传热过程中内能变化多少的物理量 内能 物体内部所有分子的动能和分子势能的总和。一切物体都具有内能 热量 在传热过程中，传递内能的多少，与物质的种类(比热容)、质量和温度的变化量有关 注意：温度不能“传”，热量不能“含”，吸热不一定升温(如晶体的熔化、水的沸腾)，升温不一定吸热(也可以通过做功实现) 【典例1】（单选）关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是(    ) A. 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大 B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C. 水的内能小于水蒸气的内能 D. 做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 【答案】C  【解析】A.温度是分子平均动能的标志，物体温度升高分子的平均动能增加，但不是每一个分子的动能都增大，故A错误； B.质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大，故B错误； C.水变成水蒸气要吸热，水蒸气分子势能更大，则同质量水的内能小于水蒸气的内能，故C正确； D.做功和热传递对改变物体内能是等效的，但实质不同，做功是其他能和内能的转化，热传递是内能的转移，故D错误。 故选C。 【典例2】（单选）下列例子中通过热传递改变物体内能的是(    ) A. 用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高 B. 灼热的火炉使周围物体的温度升高 C. 手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D. 擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来 【答案】B  【解析】A.用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高，是通过做功的方式改变物体内能，故A不符合题意； B.灼热的火炉使周围物体的温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故B符合题意； C.手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些，是通过做功的方式改变物体内能，故C不符合题意； D.擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来，是通过做功的方式改变物体内能，故D不符合题意。 故选B。 【变式1】（单选）如图所示，玻璃瓶、中装有质量相等、温度分别为的热水和的冷水，下列说法不正确的是(    ) A. 因质量相等，故A瓶中水的内能比瓶中水的内能大 B. 瓶中水分子间的平均距离比瓶中水分子间的平均距离小 C. 若把、两只玻璃瓶并靠在一起，则、瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D. 若把、两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 【答案】B  【解析】A.因质量相等，瓶中水的温度高，水分子平均动能大，内能比瓶中水的内能大，A正确，不符合题意； B.瓶中的水温度较高，体积较大，故A瓶中水分子间的平均距离比瓶中水分子间的平均距离大，B错误，符合题意； C.若把、两只玻璃瓶并靠在一起，则、瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递，C正确，不符合题意； D.若把、两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态，D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】（单选）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，当内能相等时传热停止 【答案】C  【解析】解：、物体的温度升高时，可能是由于吸收热量，也可能是由于外界对物体做功，故A错误。 、物体沿斜面下滑时，若物体与斜面之间存在摩擦力，摩擦生热，物体内能有可能增加，故B错误，C正确。 D、内能可以从高温物体传递给低温物体，也可以从低温物体传递给高温物体，但会引起其他变化。故D错误。 故选：。 【变式3】（多选）如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气(    ) A. 内能增大 B. 压强增大 C. 分子间引力和斥力都减小 D. 所有分子运动速率都增大 【答案】AB  【解析】水加热升温时，传热给封闭的气体，由于外筒隔热，且气体无法对外做功，因此气体温度升高，内能增大，故A项正确； 封闭的理想气体温度升高，体积不变，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故B项正确； 分子间的引力和斥力与气体压强和温度无关，只与分子间距有关，分子间的引力与斥力不变，故C项错误； 温度升高，气体分子的平均动能增大，平均运动速率增大，但有些分子的运动速率可能减小，故D项错误。 故选AB。 【方法技巧】 方法技巧1 改变内能的两种方式的比较 比较项目 做功 传热 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 方法技巧2 功、内能、热量的区别与联系 (1)内能是状态量，状态确定，系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化，可以通过传热和做功两种方式来完成。 (2)热量是过程量，反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。 (3)一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。 (4)对某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”。不能说一个系统中含有多少热量。 注意：传热的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 (5)做功和传热的区别和等效性 ①做功时，内能与其他形式的能(如内能与机械能、内能与电能等)发生转化，而传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 ②做功和传热改变内能的方式不同，但效果是相同的。 【巩固训练】 一、单选题。 1.水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门打开，水即从枪口喷出。若储水罐内气体可视为理想气体，在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(    ) A. 从外界吸收热量 B. 压强变大 C. 分子平均动能变大 D. 内能变大 【答案】A  【解析】、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据理想气体得状态方程可知其体积增加时压强减小，故B错误； 、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，气体温度不变则内能不变，根据热力学第一定律，得气体对外做功、吸收热量，故A正确，D错误； C、温度是分子平均动能的标志，温度不变则分子的平均动能不变，故C错误。 故选：。 2.对一定质量的气体，下列说法中正确的是(    ) A.外界对气体做功，内能一定增大 B.气体从外界吸收热量后，内能一定增大 C.分子密集程度一定，温度越高，气体的压强越小 D.温度一定，分子密集程度越大，气体的压强越大 【答案】D  【解析】A.改变内能的方式有做功和热传递，外界对气体做功，如果同时放热，内能可能减小，也可能不变，也可能增大，故A错误； B.改变内能的方式有做功和热传递，气体从外界吸收热量，如果同时气体对外界做功，则内能可能减小，也可能不变，也可能增大，故B错误； C.分子密集程度一定，温度越高，分子平均动能越大，气体的压强越大，故C错误； D.温度一定，分子平均动能不变，分子密集程度越大，气体的压强越大，故D正确； 故选：。 3.如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体(    ) A. 分子平均动能变小 B. 每个气体分子速率都增大 C. 从外界吸热，气体内能增加 D. 分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加 【答案】D  【解析】由题意可知，由于将金属筒套在活塞上迅速下压，故被封闭气体的体积迅速减小，外界对气体做功，但由于该过程时间较短，来不及向外界释放热量，故气体内能增大，而对理想气体而言，温度决定其内能，故其温度升高，而温度又是分子热运动平均动能的标志，故可知分子平均动能变大，但不是每个分子的速度都增大，故AB错误； C.由以上分析可知，气体内能增加的原因是由于外界对气体做功，故C错误； D.由气体压强的微观解释可知，由于气体温度升高，分子撞击器壁的作用力增大，同时体积减小，分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加，故D正确。 4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起若不计气泡内空气分子势能的变化，则(    ) A. 气泡对外做功，内能不变，同时放热 B. 气泡对外做功，内能不变，同时吸热 C. 气泡内能减少，同时放热 D. 气泡内能不变，不吸热也不放热 【答案】B  【解析】在气泡缓慢上升的过程中，气泡外部的压强逐渐减小，气泡膨胀，对外做功，但由于外部恒温，且气泡缓慢上升，故可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功，故B正确。 故选B。 5.如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(    ) A. 这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠 B. 这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气 C. 这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾 D. 瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴 【答案】D  【解析】当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出形成“白雾”的原因是，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度降低，水蒸气有一部分被液化成小水滴，形成“白雾”，故选项D正确，ABC错误。 故选D。 6.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. 气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大 D. 气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 【答案】D  【解析】A、外界对气体做功，，由于不知道气体是吸热还是放热，根据无法确定气体的内能增加还是减小，故A错误． B、气体从外界吸收热量，，由于不知道外界对气体做功还是气体对外界做功，根据无法确定气体的内能增加还是减小，故B错误． C、温度是分子平均动能变化的标志，所以气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越小，故C错误． D、温度是分子平均动能变化的标志，所以气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，故D正确。 7.打开礼花喷射器的气阀，压缩在气罐内的气体瞬间将纸管内填充的礼花彩条喷出，营造气氛。喷出礼花彩条的过程中，罐内气体(    ) A. 分子热运动加剧 B. 内能减少 C. 由于来不及发生热传递，故温度保持不变 D. 礼花喷射器宜在高温环境中保存 【答案】B  【解析】、在喷出礼花彩条的过程中， 罐内的压缩空气对礼花彩条做功，空气内能转化为礼花彩条的机械能，罐内气体内能减少，温度降低，分子热运动速度减慢，故 AC错误， B正确； D、礼花喷射器宜在低温干燥的环境保存，故D错误。 8.做功和热传递都可以改变物体的内能。以下说法正确的是(    ) A. 物体放出热量，内能一定减少 B. 物体对外做功，内能一定减少 C. 物体吸收热量，同时对外做功，内能一定减少 D. 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少 【答案】D  【解析】解：、物体放出热量，若外界对物体做更多的功，则内能增加，故A错误； B、物体对外做功，如同时从外界吸收更多的热量，则内能增加，故B错误； C、物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，若，则内能增加，若，则内能减少，故C 错误； D、物体放出热量，，同时对外做功，，则，故内能减少，故D正确 故选：。 做功和热传递都能改变内能；物体内能的增量赠与外界对物体做的功和物体吸收热量的和，即： 9.关于内能，以下说法正确的是(    ) A. 做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的 B. 只要物体的温度不变，它的内能就不变 C. 每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和 D. 焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系 【答案】A  【解析】A.做功和热传递在改变物体内能的实质不同，但效果上是等效的，故A正确； B.内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，宏观上取决于温度和体积，物体温度不变，但体积变化导致分子势能发生变化，那么物体的内能就要变化，故B错误； C.内能是一个宏观量，是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，故C错误； D.焦耳通过大量实验提出了热和功的当量关系，故D错误。 故选A。 二、多选题。 10.下列生活或生产中的实例，利用了物质比热容特性的是(    ) A. 北方楼房中的“暖气”用水作为传热介质 B. 夏天在房间里洒水降温 C. 汽车发动机用冷水来冷却 D. 沿海地区昼夜温差比内陆地区小 【答案】ACD  【解析】A.北方楼房中的“暖气”用水作为传热介质，这是利用水的比热容较大的特性，故A正确； B.夏天在房间里洒水降温，是利用水的汽化吸热从而达到降温的作用，故B错误； C.汽车发动机用冷水来冷却，这是利用水的比热容较大的特性，故C正确； D.沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是由于沿海地区水域面积大，水的比热容较大，同等条件下，温度变化不明显，故D正确。 故选ACD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $