物理选修3-3 第3章第1节《内能 功 热量》智能优化训练

物理选修3-3 第3章第1节《内能功热量》智能优化训练1．(双选)下列关于系统的内能的说法正确的是()A．系统的内能是由系统的状态决定的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变解析：选AB.系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对．正因为内能是由于系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对．做功和热传递都可以改变系统的内能，C错．气体做绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错．2．(双选)下列有关物体的内能、温度、热量的说法中，正确的是()A．只要两物体的质量、温度和体积相等，两物体内能一定相等B．热量是热传递过程中物体内能变化的量度C．只要温度升高，每个分子的动能就都增加D．做功和热传递都能改变物体的内能，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同解析：选BD.物体的内能由物体中的分子数、温度和体积共同决定，两物体的质量相等，而分子数不一定相同，故选项A错；温度升高，分子的平均动能增加，每个分子的动能不一定都增加，故选项C错；只有选项B、D的说法是正确的．此题涉及内能、温度、热量和功等多个概念，要注意区别．3．(单选)采用绝热(即不交换热量)的方式使一定量的气体由初态A变化至终态B.对于不同的绝热方式下面说法正确的是()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．以上三种说法都不对解析：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，气体在初态A有一确定的内能U A，在终态B有另一确定的内能U B，由绝热过程中ΔU＝U B－U A＝W知，W为恒量，所以B选项正确．4．(单选)如图3－1－1所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中()图3－1－1A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能减少C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少解析：选C.抽掉隔板后，气体膨胀体积增大，但由于右侧为真空，气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，选C.气体膨胀时，一般外界对气体做负功，但真空自由膨胀例外．5．到达地球表面的太阳辐射功率在与阳光垂直的表面上每平方米约为P＝1400 W，如果用面积S＝2 m2的反射镜把太阳光聚集到盛有m＝1 kg水的容器上，水的初温为20 ℃，需经过多少时间才能使水温达到100 ℃？假如太阳能的80%被水吸收．解析：2 m2的反射镜吸收的太阳能的功率为：1400×2 W＝2800 W，水吸收的太阳能的功率为P′＝80%×2800 W＝2240 W水吸收的太阳能转化为水的内能，温度升高P′·t＝cmΔt2240×t＝4.2×103×1×(100－20)t＝150 s.答案：150 s一、单项选择题1．关于物体的机械能和内能，下列说法中正确的是()A．机械能为零时，内能不为零B．机械能为零时，内能也为零C．机械能增大时，内能也一定增大D．内能增大时，机械能也一定增大解析：选A.机械能和内能是两种不同性质的能，两者大小无直接联系；机械能可以为零，由于分子永不停息地运动，所以物体的内能永不为零，A选项正确，B、C、D选项错误．2．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是()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 JD．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，因此A、B错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，因此答案C错误．3．对于热量、功、内能三个物理量，下列各种说法中正确的是()A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析：选 D.物体的内能是指物体所有分子动能和势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，选项A不正确．热量是表示在热传递过程中，物体内能变化的多少，而功是用做功方式来改变物体内能变化的多少，它们都是物体内能变化的量度，而不是内能的量度，故选项B不正确．热量、功、内能三者的单位是一样的，都是焦耳，选项C不正确．热量和功是在物体进行内能的转移或转化过程中的量度．而物体的内能是由物体本身所处的状态，即是由温度、体积所决定的，故选项D正确．4．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，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．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断地对气体做功，内能增大解析：选D.给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．5．下列说法正确的是()A．外界对某物体做功，此物体的内能一定增加B．机械能完全转化成内能是不可能的C．将热量传给某物体，此物体的内能一定改变D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少解析：选D.气体对外做功，还有可能吸热，内能不一定减少，D正确．外界对物体做功，同时物体可能放热，内能不一定增加，故A错．物体的机械能可通过克服摩擦力做功全部转化成内能，故B错．物体吸热可能同时对外做功，物体的内能不一定改变，故C错．6．如图3－1－2所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中()图3－1－2A ．外界对乙做功，甲的内能不变B ．外界对乙做功，乙的内能不变C ．乙传递热量给甲，乙的内能增加D ．乙的内能增加，甲的内能不变解析：选C.当活塞P 向B 移动时，外界对乙做正功，气体乙的内能增加，温度升高；乙通过导热板B 向气体甲放热，因此甲的内能增加，因此选项A 、B 、D 错，选项C 正确．7．关于物体的内能以及变化，以下说法正确的是( )A ．物体的温度改变时，其内能必定改变B ．物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变C ．物体对外做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能必定改变D ．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变解析：选 B.一定量的物体，其内能由温度和体积共同决定，物体的温度改变时，其内能不一定改变，所以A 错误；做功和热传递是改变物体内能的两种方式．若物体对外做功W 焦，同时吸收Q 焦的热量，且①W >Q ，则物体的内能减少；②W ＝Q ，则物体的内能不变；③W <Q ，则物体的内能增加，所以B 正确，C 、D 错误．二、双项选择题8．在光滑水平面上有一木块保持静止，子弹穿过木块，下列说法中正确的是( )A ．做功使木块内能改变B ．子弹损失的机械能，等于子弹与木块增加的内能C ．子弹损失的机械能，等于木块动能的增加和木块、子弹内能的总和D ．子弹与木块总动能守恒解析：选AC.子弹损失的动能一部分转化为木块的动能，一部分转化为内能．9．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T 1比铁块的温度T 2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 ．达到热平衡时，铜块的温度T ＝T 1＋T 22D ．达到热平衡时，两者的温度相等解析：选AD.一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直至温度相等，不再发生热交换为止．而热量是热传递过程中内能的变化量．所以选项A 和D 都正确，选项B 错误．根据热平衡方程c 铜m (T 1－T )＝c 铁m (T －T 2)，解得T ＝c 铜T 1＋c 铁 T 2c 铜＋c 铁，由此可知选项C 是错误的，该题正确答案是A 、D.10．如图3－1－3所示是一定质量的理想气体从状态A 变化至状态B 的p -V 图，下列说法中正确的是( )图3－1－3A ．气体的内能增加B ．气体的内能减小C ．气体对外界做功D ．外界对气体做功解析：选AC.根据理想气体状态方程：pV /T ＝常数，可以得出气体的温度升高，内能增加，A 正确；由图象可知，气体体积增大，故气体对外做功，C 正确．三、非选择题11．斜面高0.6 m，倾角为37°，质量是1.0 kg的物体由顶端从静止滑至底端，已知动摩擦因数为μ＝0.25，g取10 m/s2.求：(1)物体到达底端时的速度．(2)滑行过程中有多少机械能转化为内能．解析：(1)由动能定理得：W G＋W f＝12m v2，即mgh－μmg cosθ·L＝12m v2，得v＝2 2 m/s.(2)摩擦力做的功等于机械能的减少，即机械能转化为内能．ΔE＝W f＝μmg cosθ·L＝0.25×1.0×10×0.8×1 J＝2 J.答案：(1)2 2 m/s(2)2 J12．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S＝3.2 dm2的保温圆筒，内装有质量为m＝0.4 kg的水，让太阳光垂直照射t＝3 min，水升高的温度Δt ＝2.2 ℃.已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，地球半径为R＝6400 km，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率．解析：太阳辐射到水中的能量Q＝cmΔt＝4.2×103×0.4×2.2 J＝3.7×103 J太阳光在1 s内垂直照射到1 m2面积上的功率P＝QSt＝3.7×1033.2×10－2×3×60W＝6.4×102 W太阳辐射到地球表面上能量的功率P′＝P×πR2＝6.4×102×3.14×(6400×103)2W＝8.2×1016W.答案：8.2×1016W。