高二物理选修3-3 功和内能、热和内能

高二物理选修3-3 功和内能、热和内能

【知识要点】

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．功是系统内能转化的量度：

①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，即ΔU=U2-U1=W。

②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，即W=-ΔU。

３．热传递：

①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，叫做热传递。

②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。

４．传递的热量与内能改变的关系

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ΔU= Q吸

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

５．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。

【典型例题】

例1．下列关于内能的说法中，正确的是

A．物体的温度越高，所有的分子动能都增大

B．物体速度增大，则分子热运动的平均动能增大，内能也增大

C．对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能

D．系统在绝热过程中内能由U1变化为U2，外界对系统做的功为U2－U1

例2．下列说法中正确的是

A．物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大

B．温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等

C．冰熔化成水，水汽化成水蒸气，若物态变化时温度不变，则内能也增加

D．物体内能增加，一定是外力对物体做了功；外力对物体做功时，物体的内能不一定增加

例３．如果气体膨胀与外界没有热交换，这样的膨胀叫做绝热膨胀．分别讨论气体在真空中和在大气中做绝热膨胀时是否做功．如果做功，所需的能量从何而来？

例4．如图所示，一个半径为R＝0.3m的半球状容器，一小铁块Array由边缘的A点从静止开始沿内壁下滑，当滑到容器底部B点时，

容器内壁所受压力为小铁块自重的1.25倍，在它下滑的过程中内

能增量的80%被铁块吸收，那么铁块温度升高多少摄氏度？铁的

比热是462J/(㎏·℃) g取10m/s2．

【当堂反馈】

１．下列说法中正确的是（）

A．温度低的物体内能小

B．温度低的物体分子运动的平均速率小

C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大

D．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加

2．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他设想的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转。如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度（）A．逐渐有所升高B．保持不变

C．开机时降低，停机时又升高D．开机时升高，停机时降低

3．下面关于机械能和内能的说法正确的是( )

A.机械能大的物体，内能一定也大

B.物体做加速运动时，速度越大，物体内部分子平均动能一定增大

C.物体降温时，其机械能一定减少

D.摩擦生热是机械能向内能的转化

4．如图所示，U型管左管口套有一小气球，管内装有水银，当在右管内再注入一些水银时，气球将鼓得更大．假设封闭气体与外界绝热，则在注入水银时，封闭气体的体积、压强、内能将怎样变化？

作业本：

1．下列哪个实例说明做功改变了系统的内能

A.用热水袋取暖

B.用双手摩擦给手取暖

C.把手放在火炉旁取暖

D.用嘴对手呵气给手取暖

2．下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的（）

A.打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加

B.夏天喝冰镇汽水来解暑

C.冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来

D.太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高

3．做功和热传递是等效的，这里指的是（）

A.它们能使物体改变相同的温度

B.它们能使物体增加相同的热量

C.它们能使物体改变相同的内能

D.它们本质上是相同的

４．下列关于热量的说法，正确的是（）

A.温度高的物体含有的热量多

B.内能多的物体含有的热量多

C.热量、功和内能的单位相同

D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量

５．如图所示柱形容器内封有一定质量的空气,光滑活塞C (质量为m )与容器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 而静止在这一过程中,空气内能的改变量△E ,外界对空气所做的功W 与物体及活塞的重力势能的变化关系是( )

A .Mgh +mg △h =△E +W

B .△E =W ,W =Mgh +mg △h

C .△E =W ,W

D .△

E ≠W ,W =Mgh +mg △h

６．对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是 （ ） A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的 B.热量和功二者可作为物体内能的量度 C.热量、功和内能的国际单位都相同

D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的

７．如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相等的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度

动，当活塞再次静止时（ ） A ．氧气的温度升高 B ．氧气分子间的平均距离减小 C ．氢气的内能减小

D ．氢气分子的平均速率增大

８．一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从ｔ1升高到ｔ2，则在这些过程中（ ） A ．物体一定从外界吸收热量 B ．物体与外界交换的热量都相等 C ．外界对物体所做的功均相等

D ．物体内所有分子动能的平均值之增量都相等

９．如图所示，A 、B 是两个完全相同的容器，A 容器内的水深3h ，B 容器内水深h ，A 、B 内各装有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，为上面上大气，大气压恒定，A 、B 的底部由带有阀门K 的细短管道相连，整个装置绝热。水的密度为ρ，活塞横截面积为S ，大气压强为p 0。打开阀门，使A 中的水逐渐向B 中流，最后达到平衡。在这个过程中，大气压力对水 （回答：是否做功，做正功还是负功），水的重力做功 ，水的内能变化了 。

１０．质量M =200g 的木块，静止在光滑水平面上，质量m =20g 的铅弹(铅的比热容c =126J/(㎏·℃))以水平速度v 0=500m/s 射入木块，当它射出木块时速度变为v t =300m/s.。木块的速度20m/s 。若这一过程中损失的机械能全部转化为内能，其中42％被子弹吸收而使其升温，