1. 功、热和内能的改变（同步讲义）物理人教版选择性必修第三册

1.功、热和内能的改变 【知识梳理】 1 一、 功与内能的改变 1 二、 热与内能的改变 1 【重难探究】 1 探究1 　探究内能的理解 1 探究2 探究对功和内能的理解 4 探究3 探究对热和内能的理解 5 【课堂自测·基础练】 8 【素养进阶·提升练】 16 【知识梳理】 知识点1 功与内能的改变 1.系统的内能:任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。  2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系: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就等于外界对系统所做的功W,即ΔU=W。  知识点2 热与内能的改变 1.传热:热量从高温物体传到低温物体的过程。  2.传热的三种方式:热传导、热对流、热辐射。 3.实现传热的条件:两物体间存在温度差。  4.传热与系统内能变化的关系:热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度,当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时,内能的变化量等于外界向系统传递的热量,即　　ΔU=Q。 . 【重难探究】 探究1 　探究对内能的理解 【探究导入】如图所示，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心发射升空。 问题 （1）发射卫星的火箭具有升天的力量是什么能转化为动能的？ 提示：内能使火箭具有升天的力量 （2）此能是如何定义的？ 提示：内能是所有分子动能与势能的总和 （3）此能与哪些因素有关？ 提示：从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。 【探究归纳】 1．对内能的理解 (1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。 (2)某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的；微观上由分子数、分子平均动能和分子间的距离决定。 (3)物体的内能跟物体的机械运动状态无关。 2．内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能或弹性势能 能量存在的原因 物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力 由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变 能否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 【典例赏析】 [例1]　关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　) A．水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减少 D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 　【针对训练】 1．(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是 (　　) A．机械能增大的物体，其内能一定增大 B．物体的机械能损失时，内能却可能增加 C．物体的内能损失时，机械能必然会减小 D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零 2．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 探究2 探究对功和内能的理解 【探究导入】 如图左所示，打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，．打气的过程中你试着去摸一下打气筒的外壳打气筒的温度升高了；图右中战士在冬天通过相互搓手取暖。 问题 （1）上面两种情况是什么原因使温度发生了变化？ 提示：打气筒给自行车打气，压缩气体做功，使系统的内能增加，温度升高；战士相互搓手是克服摩擦做功，使机械能转化为内能，使系统的内能增加，温度升高。 （2）外界对系统做功对于内能的变化是怎样的定量关系？ 提示：当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统所做的功。 （3）焦耳的代表性实验——热功当量实验，它是通过什么能转化为什么能的？这个实验又能得出怎样的结论？ 提示：重力势能转化为内能．结论：只要重力做功相同，容器内水温上升的数 【探究归纳】1．做功使物体内能发生改变的时候，内能的改变就用功数值来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少. 2．热传递使物体的内能发生改变的时候，内能的改变是用热量来量度的．物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少 3. 做功和热传递的区别 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 （2）做功和热传递在本质上是不同的： 做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移） 【例2】 如图所示，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 【针对训练】 3．（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 4．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 探究3 探究热与内能的改变 【探究导入】生活中常见的传热现象 （1）图中壶的水烧成开水，水的内能怎样变化？是何种方式使内能变化的？ 提示：内能增大，通过热传递。 （2）外界从外界吸收的热量对于内能的变化是怎样的定量关系？ 提示：当系统从某一状态经过无外力做功过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统所传递的热量 【探究归纳】1.传热:两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,并将持续到系统间达到热平衡,即温度相等为止,这个过程称之为传热。 2.传热的三种方式:热传导、热对流、热辐射,如图所示: 3.条件:当物体之间或物体的不同部分之间存在温度差时,才能发生传热。 4.热与内能的改变 系统吸热:U增加。系统放热:U减少。 ΔU=Q 5.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) 【例3】（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 【针对训练】 5．（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 6.（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 【课堂自测·基础练】 1.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 2.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 3.一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 4.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 5.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 6.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 7.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 8．礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．温度保持不变 B．内能减少 C．分子热运动加剧 D．通过热传递方式改变自身的内能 9．如图所示，在演示做功可以改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是（　　） A．要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒 B．实验的研究对象是圆筒中的空气 C．观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了 D．应缓慢压下活塞 10.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 11．图为利用钨锅炼铁的场景。若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是（　　） A．达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低 B．热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量 C．达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量 D．达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量 12．两个物体之间发生了热传递，则一定是（　　） A．内能大的物体向内能小的物体传递热量 B．比热容大的物体向比热容小的物体传递热量 C．含热量多的物体向含热量少的物体传递热量 D．一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能 13．下列有关热现象和热规律的说法中正确的是（    ） A．给自行车轮胎打气，越来越费力，说明气体分子间斥力在增大 B．内能越大的物体温度越高 C．“酒好不怕巷子深、花香扑鼻”与分子热运动有关 D．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体 14.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 【素养进阶·提升练】 1.（2025·河北·高考真题）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　） A．对外做功 B．向外界传递热量 C．分子的数密度增大 D．每个分子的速率都增大 2.（2023·全国高考新课程卷）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（ ） A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等 C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强相等 3.（2020·天津·高考真题）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。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. 压强变大 B. 对外界做功 C. 对外界放热 D. 分子平均动能变大。 4.（2012·广东·高考真题）景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒．当筒内封闭的气体被推杆压缩过程中（　　） 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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.功、热和内能的改变 【知识梳理】 1 一、 功与内能的改变 1 二、 热与内能的改变 1 【重难探究】 1 探究1 　探究内能的理解 1 探究2 探究对功和内能的理解 4 探究3 探究对热和内能的理解 5 【课堂自测·基础练】 8 【素养进阶·提升练】 16 【知识梳理】 知识点1 功与内能的改变 1.系统的内能:任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。  2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系: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就等于外界对系统所做的功W,即ΔU=W。  知识点2 热与内能的改变 1.传热:热量从高温物体传到低温物体的过程。  2.传热的三种方式:热传导、热对流、热辐射。 3.实现传热的条件:两物体间存在温度差。  4.传热与系统内能变化的关系:热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度,当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时,内能的变化量等于外界向系统传递的热量,即　　ΔU=Q。 . 【重难探究】 探究1 　探究对内能的理解 【探究导入】如图所示，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心发射升空。 问题 （1）发射卫星的火箭具有升天的力量是什么能转化为动能的？ 提示：内能使火箭具有升天的力量 （2）此能是如何定义的？ 提示：内能是所有分子动能与势能的总和 （3）此能与哪些因素有关？ 提示：从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。 【探究归纳】 1．对内能的理解 (1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。 (2)某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的；微观上由分子数、分子平均动能和分子间的距离决定。 (3)物体的内能跟物体的机械运动状态无关。 2．内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能或弹性势能 能量存在的原因 物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力 由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变 能否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 【典例赏析】 [例1]　关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　) A．水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减少 D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 【答案】C 【详解】因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误。内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误。一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小，故选项C正确。 　【针对训练】 1．(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是 (　　) A．机械能增大的物体，其内能一定增大 B．物体的机械能损失时，内能却可能增加 C．物体的内能损失时，机械能必然会减小 D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零 【答案】BD 【详解】内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的。物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子永不停息地运动，内能不可能为零，故D正确。 2．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。 探究2 探究对功和内能的理解 【探究导入】 如图左所示，打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，．打气的过程中你试着去摸一下打气筒的外壳打气筒的温度升高了；图右中战士在冬天通过相互搓手取暖。 问题 （1）上面两种情况是什么原因使温度发生了变化？ 提示：打气筒给自行车打气，压缩气体做功，使系统的内能增加，温度升高；战士相互搓手是克服摩擦做功，使机械能转化为内能，使系统的内能增加，温度升高。 （2）外界对系统做功对于内能的变化是怎样的定量关系？ 提示：当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统所做的功。 （3）焦耳的代表性实验——热功当量实验，它是通过什么能转化为什么能的？这个实验又能得出怎样的结论？ 提示：重力势能转化为内能．结论：只要重力做功相同，容器内水温上升的数 【探究归纳】1．做功使物体内能发生改变的时候，内能的改变就用功数值来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少. 2．热传递使物体的内能发生改变的时候，内能的改变是用热量来量度的．物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少 3. 做功和热传递的区别 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 （2）做功和热传递在本质上是不同的： 做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移） 【例2】 如图所示，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 【答案】C 【详解】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，故选C. 【针对训练】 3．（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：． 4．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。 探究3 探究热与内能的改变 【探究导入】生活中常见的传热现象 （1）图中壶的水烧成开水，水的内能怎样变化？是何种方式使内能变化的？ 提示：内能增大，通过热传递。 （2）外界从外界吸收的热量对于内能的变化是怎样的定量关系？ 提示：当系统从某一状态经过无外力做功过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统所传递的热量 【探究归纳】1.传热:两个温度不同的物体相互接触时,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,并将持续到系统间达到热平衡,即温度相等为止,这个过程称之为传热。 2.传热的三种方式:热传导、热对流、热辐射,如图所示: 3.条件:当物体之间或物体的不同部分之间存在温度差时,才能发生传热。 4.热与内能的改变 系统吸热:U增加。系统放热:U减少。 ΔU=Q 5.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) 【例3】（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。 【针对训练】 5．（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。 6.（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。 【课堂自测·基础练】 1.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：。 2.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。 3.一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。 4.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。 5.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： 6.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。 7.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。 8．礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．温度保持不变 B．内能减少 C．分子热运动加剧 D．通过热传递方式改变自身的内能 【答案】B 【详解】ABC．高压气体膨胀对外做功，气体内能转化为礼花的机械能，气体内能减少，温度降低，分子热运动减慢，故AC错误，B正确； D．气体对外做功，内能减少，这是过做功的方式改变自身的内能，故D错误。 故选B。 9．如图所示，在演示做功可以改变气体内能的实验中，下列说法中正确的是（　　） A．要缓缓地压下活塞，防止损坏圆筒 B．实验的研究对象是圆筒中的空气 C．观察到乙醚着火说明做功使棉花的内能增加了 D．应缓慢压下活塞 【答案】B 【详解】ACD．为减小热传递的影响，应迅速下压活塞，快速下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，将机械能转化为筒内空气的内能，使空气温度升高，说明做功可以改变物体的内能；筒内空气又将热量传递给棉花，当棉花温度达到着火点时，棉花将燃烧起来，所以棉花内能增加是通过热传递方式实现的，故ACD错误； B．演示做功可以改变气体内能，是外力对空气做功，空气的内能增加；实验的研究对象是圆筒中的空气，故B正确。 故选B。 10.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。 11．图为利用钨锅炼铁的场景。若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是（　　） A．达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低 B．热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量 C．达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量 D．达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量 【答案】B 【详解】A．达到热平衡时，钨锅的温度和铁的温度相同，故A错误； B．热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量，故B正确； CD．达到热平衡时，根据能量守恒可知钨锅内能的减少量等于铁内能的增加量，故CD错误。 故选B。 12．两个物体之间发生了热传递，则一定是（　　） A．内能大的物体向内能小的物体传递热量 B．比热容大的物体向比热容小的物体传递热量 C．含热量多的物体向含热量少的物体传递热量 D．一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能 【答案】D 【详解】两个物体之间发生了热传递，则两个物体间一定有温度差，即一个温度高一个温度低，而温度是物体分子平均动能的标志，故一定是一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能。 故选D。 13．下列有关热现象和热规律的说法中正确的是（    ） A．给自行车轮胎打气，越来越费力，说明气体分子间斥力在增大 B．内能越大的物体温度越高 C．“酒好不怕巷子深、花香扑鼻”与分子热运动有关 D．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体 【答案】C 【详解】A．给自行车轮胎打气，越来越费力，这是气体压强作用的缘故，与气体分子间斥力无关，选项A错误； B．内能包括分子动能和分子势能，温度越高，分子动能越大，所以内能越大的物体温度不一定越高，选项B错误； C．“酒好不怕巷子深、花香扑鼻”这是分子在做无规则运动引起的，与分子热运动有关，选项C正确； D．在热传递中，热量一定由温度高的物体传到温度低的物体上，“热量”是过程量，不能说物体含多少热量，故D错误。 故选C。 14.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。 【素养进阶·提升练】 1.（2025·河北·高考真题）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　） A．对外做功 B．向外界传递热量 C．分子的数密度增大 D．每个分子的速率都增大 【答案】A 【详解】A．皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确。 B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B错误。 C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C错误。 D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。 故选A。 2.（2023·全国高考新课程卷）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（ ） A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等 C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强相等 【参考答案】AD 【名师解析】通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，f中气体压强增大，压缩活塞使h中体积减小，温度升高，压强增大，停止加热并达到稳定后，h中的气体内能增加，A正确；由于f、g之间活塞为绝热活塞，所以f与g中的气体温度不相等，f与h中的气体温度不相等，BC错误；由于活塞与汽缸壁间没有摩擦，f与h中的气体压强相等，D正确。 3.（2020·天津·高考真题）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。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. 压强变大 B. 对外界做功 C. 对外界放热 D. 分子平均动能变大。 【答案】B  【解析】A、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据可知体积增加，压强减小，故A错误； B、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，故B正确； C、根据热力学第一定律，气体温度不变，则内能不变，气体对外做功，则吸收热量，故C错误； D、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D错误。 4.（2012·广东·高考真题）景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒．当筒内封闭的气体被推杆压缩过程中（　　） 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 【考点】改变内能的两种方式；热力学第一定律．版权所有 【分析】猛推推杆时间较短，气体来不及吸放热，主要是外界对气体做正功，气体内能增加，温度升高，压强增大． 【解答】封闭的气体被推杆压缩过程中，由公式U＝W+Q知，在瞬间，Q＝0，W＞0，所以内能增加，则温度升高，气体体积减小，压强增大，综上知B正确。 故选：B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $