2022-2022学年高中物理第10章热力学定律第12节功和内能热和内能练习含解析新人教版选修3-3.doc

第1节 功和内能 第2节 热和内能
一、选择题
1．(多项选择)如图为焦耳热功当量实验的装置的示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，以下说法正确的选项是(　　)
A．该装置可测定做功和内能变化的关系
B．做功增加了水的热量
C．做功增加了水的内能
D．功和热量是完全等价的，无区别
解析：选AC　该实验测定做功和内能变化的关系，应选项A正确；该实验是绝热过程，没有热传递，水内能的改变是由于做功，应选项C正确；做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，热量只对应热传递过程中内能的改变，不能说物体具有热量，应选项B、D错误．
2．如下图，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前(　　)
A．外界对管内气体做功，气体内能增大
B．管内气体对外界做功，气体内能减小
C．管内气体内能不变，压强变大
D．管内气体内能增加，压强变大
解析：选D　改变内能的方式有做功和热传递两种，用手拉住绳子两端迅速往复拉动，通过做功使紫铜管壁的温度升高，通过热传递，乙醚气体内能增大，温度升高，体积不变，根据理想气体状态方程可知，压强变大，管塞被冲开，故D选项正确．
3.如下图，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置．这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(　　)
A．做功
B．热传递
C．既有做功也有热传递
D．电流的热效应
解析：选B　太阳能热水器是通过热传递的方式将水加热，应选项B正确．
4．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高，这是因为(　　)
A．胎内气体压强不断增大，而容积不变
B．轮胎从外界吸热
C．外界气体温度本来就高于胎内气体温度
D．打气时，外界不断对打气筒内的气体做功，使打气筒内的气体温度升高，然后进入胎内，导致胎内气体温度升高
解析：选D　在给自行车轮胎打气时，外界不断对打气筒内的气体做功，使打气筒内的气体温度升高，这一局部温度高的气体进入胎内；同时，进入轮胎内的气体在进入轮胎的过程中又对轮胎内的气体做功，使气体温度升高，该变化过程，不是轮胎内的气体吸收外界的热量造成的．在以上过程中，胎内气体压强不断增大，而容积不变，与气体温度的升高无关；也不是外界气体温度本来就高于胎内气体温度，所以选项D正确，A、B、C错误．
5．物体的内能增加了20 J，以下说法中正确的选项是(　　)
A．一定是外界对物体做了20 J的功
B．一定是物体吸收了20 J的热量
C．一定是物体分子动能增加了20 J
D．物体的分子平均动能可能不变
解析：选D　做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，故A、B错误；而物体内能包括所有分子的平均动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，故C错误，D正确．
6．以下所述现象中，属于通过热传递改变了物体内能的是(　　)
A．将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热
B．放在空气中的一杯热水会冷却
C．在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
D．电流通过电阻丝
解析：选B　弯折铁丝是用力对物体做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，电流通过电阻丝并做功，所以三者都是通过做功改变物体内能的，热水放在空气中，通过热辐射以及对流等方式向外传递了热量，而使自身的内能减少，温度下降，它是通过热传递方式改变内能的，所以B选项正确．
7．(多项选择)(2022·湖南师大附中期中考试)如下图，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热汽缸B，用质量为m的绝热活塞P将一局部理想气体封闭在汽缸内．撤去阀门K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程(　　)
A．气体膨胀时对外不做功
B．气体膨胀时对外做功
C．气体膨胀时是否对外做功无法确定
D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低
解析：选BD　虽然A内为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动，即气体对外做了功，选项A、C错误，选项B正确；缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，选项D正确．
8．(多项选择)如图，注射器内密封一局部气体，假设针筒和活塞导热性能良好，那么缓慢向外移动活塞的过程中气体(　　)
A．对活塞不做功　 B．对活塞做负功
C．温度保持不变 D．压强逐渐减小
解析：选CD　缓慢向外移动活塞的过程中，气体的体积增大，对外做功，即气体对活塞做正功，故A、B错误；针筒和活塞导热性能良好，缓慢向外移动活塞的过程，可以看成准静态过程，温度保持不变，故C正确；气体的体积增大，温度不变，由玻意耳定律可知气体的压强一定减小，故D正确．
9．采用绝热(即不交换热量)的方式使一定量的气体由初状态A变化至终态B，对于不同的绝热方式，下面说法正确的选项是(　　)
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有能量的传递
D．可以确定A状态的内能
解析：选B　对于一定质量的气体，不管采用任何一种绝热方式由状态A变化到状态B，都是绝热过程，在这一过程中，气体在初状态A有一确定的内能UA，在状态B有另一确定的内能UB，由绝热过程中ΔU＝UB－UA＝W知，W为恒量，所以B选项正确．
10．(多项选择)如下图，绝热的容器内密闭一定质量的理想气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，以下说法正确的选项是(　　)
A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少
C．电流对气体做功，气体又对外做功，其内能可能不变
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功
解析：选AD　由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由理想气体状态方程知，气体温度升高，内能一定增加，电流对气体做的功一定大于气体对外做的功，B、C错误，D正确；由气体压强的微观解释知，温度升高，单个气体分子对活塞的冲力增大，而压强不变，单位时间内对活塞的总冲力不变，因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减少，A正确．
二、非选择题
11．假设对物体做1 200 J的功，可使物体温度升高3 ℃，改用热传递的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收多少热量？如果对该物体做3 000 J的功，物体的温度升高5 ℃，说明该过程中，物体应吸收或放出多少热量？
解析：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，用做功方式使物体温度升高3 ℃，如用吸热方式，也使物体温度升高3 ℃，也应吸收1 200 J的热量．
如对物体做功3 000 J，温度升高5 ℃，而物体温度升高
5 ℃需要的功或热量应为E.
1 200 J＝cm×3 ℃，E＝cm×5 ℃，得E＝2 000 J.
因此物体应放出1 000 J的热量.
答案：1 200 J　放出1 000 J的热量
12．两人共同拉锯伐木，每人在180 s内拉动60次，每次拉动的距离为75 cm，两人用的力均为20 N，做功的40%转变为热能，那么每秒钟产生的热量是多少？假设产生热量的20%被钢锯吸收，那么60 s后钢锯的温度将升高多少度[设钢锯的比热容为1.2×102 J/(kg·℃)，钢锯的质量为0.5 kg]
解析：180 s内两人做的功W＝2NFs＝1 800 J，那么每秒产生的热量
Q＝·40%＝4 J.
Q吸＝cmΔt＝60·Q·20%，那么
Δt＝＝0.8 ℃.
答案：0.8 ℃
13．某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一面积为0.1 m2的水盆盛6 kg的水，经太阳垂直照射15 min，温度升高5 ℃，假设地表植物每秒接收太阳能的能力与水相等，试计算：
(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
(2)假设绿色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气，那么每公顷绿地每秒可放出多少氧气？(1公顷＝104 m2)
解析：根据水升温吸收的热量，便可求出单位面积单位时间吸收的太阳能，进而可求出每公顷绿地每秒放出的氧气．
(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
P＝＝ J/(m2·s)＝
1．4×103 J/(m2·s)．
(2)氧气的体积为V＝×0.05 L＝700 L.
答案：(1)1.4×103 J/(m2·s)　(2)700 L