PAGEPAGE8課時1功和內(nèi)能[對點訓練]學問點一·功、內(nèi)能、內(nèi)能的變更之間的關(guān)系1．(多選)下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說法正確的是()A．系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的B．分子動理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一樣的C．做功可以變更系統(tǒng)的內(nèi)能，但單純地對系統(tǒng)傳熱不能變更系統(tǒng)的內(nèi)能D．氣體在大氣中做絕熱膨脹時做了功，但氣體的內(nèi)能不變答案AB解析系統(tǒng)的內(nèi)能是一個只依靠于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，由系統(tǒng)的狀態(tài)確定，A正確。因為內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的，所以分子動理論中引入的內(nèi)能和熱力學中引入的內(nèi)能是一樣的，B正確。做功和熱傳遞都可以變更系統(tǒng)的內(nèi)能，C錯誤。氣體做絕熱膨脹時對外界做了功，且與外界沒有熱交換，所以系統(tǒng)的內(nèi)能要削減，故D錯誤。2．(多選)如圖為焦耳試驗裝置簡圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫上升，關(guān)于這個試驗，下列說法正確的是()A．這個裝置可測定熱功當量B．做功增加了水的熱量C．做功增加了水的內(nèi)能D．功和熱量是完全等價的，無區(qū)分答案AC解析題中試驗裝置可測定熱功當量，故A正確；因為功是能量轉(zhuǎn)化的量度，熱量是物體內(nèi)能傳遞的量度，故B、D錯誤；由功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功增加了水的內(nèi)能，不是熱量。故C正確。3．實行絕熱的方式使肯定量的氣體由初狀態(tài)A變更至末狀態(tài)B，對于不同的絕熱方式，下面說法正確的是()A．對氣體所做的功不同B．對氣體所做的功相同C．對氣體不需做功，因為沒有能量的傳遞D．以上說法都不正確答案B解析對肯定質(zhì)量的氣體，不管實行哪一種絕熱方式，由初狀態(tài)A變更至末狀態(tài)B，都是絕熱過程。在這一過程中，氣體在初狀態(tài)A有一確定的內(nèi)能U1，在末狀態(tài)B有另一確定的內(nèi)能U2，由絕熱過程中ΔU＝W＝U2－U1知，W為恒量，故B正確。4．如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達到平衡，則在此過程中()A．氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能削減B．氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能削減C．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變D．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能削減答案C解析氣體在真空中自由膨脹時，對外不做功，又因為該過程絕熱，故氣體內(nèi)能不變，溫度不變，因而C正確。5．有一個小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大，小氣泡上升的過程中()A．由于氣泡克服重力做功，則它的內(nèi)能削減B．由于重力和浮力的合力對氣泡做功，則它的內(nèi)能增加C．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能增加D．由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，則它的內(nèi)能削減答案D解析在小氣泡上升過程中，重力和浮力的合力對氣泡做功，或者氣泡克服重力做功，它只能變更氣泡的機械能，而不影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯誤；在上升的過程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對外界做功，使它的內(nèi)能削減，故D正確。6．金屬制成的汽缸中放入浸了少許乙醚的脫脂棉，有可能使其達到燃點而燃燒的過程是()A．快速向里推活塞B．快速向外拉活塞C．緩慢向里推活塞D．緩慢向外拉活塞答案A解析浸了乙醚的脫脂棉較簡單燃燒，但在常溫或稍高于常溫的狀況下也不會自燃，因此，想使其達到燃點而燃燒必需使其溫度上升足夠高，即使其內(nèi)能有足夠的增加。若向外拉活塞，無論是緩慢拉還是快速拉，都會因為氣體膨脹對外做功而導致汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能削減(溫度降低)；當緩慢向里推活塞時，盡管外界對缸內(nèi)氣體做功而使氣體溫度上升，但由于氣體同時要向外散熱，此過程氣體溫度上升不多，也不能達到乙醚燃點；而當快速向里推活塞時，外界對氣體做功的功率很大，由于氣體來不及向外散熱，因此，氣溫急劇上升，這樣就可以使缸內(nèi)氣體溫度達到乙醚燃點而使之燃燒，故A正確。7．有一足夠氣的氣球，用手捧住氣球的球身(握緊)，當將開口打開，氣體快速放出的過程中，手會有什么樣的感覺？試著做一做，驗證你的猜想是否正確？答案氣球快速放出氣的過程中，手會感到?jīng)?，這是因為氣體從氣球中放出的過程中，氣體膨脹，對外做功，內(nèi)能要削減，溫度降低，所以手會感到?jīng)觥W問點二·內(nèi)能與機械能的區(qū)分和聯(lián)系8．(多選)在光滑水平面上有一木塊保持靜止，子彈穿過木塊，下列說法中正確的是()A．做功使木塊內(nèi)能變更B．子彈損失的機械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能C．子彈損失的機械能，等于木塊增加的動能和木塊、子彈增加內(nèi)能的總和D．子彈與木塊總動能不變答案AC解析子彈損失的機械能一部分轉(zhuǎn)化為木塊的動能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。9．關(guān)于物體的內(nèi)能和機械能，以下說法正確的是()A．物體的內(nèi)能和物體的機械能是一回事B．當物體的機械能為零時，其內(nèi)能肯定不為零C．溫度是物體內(nèi)能的標記D．內(nèi)能指某個分子的動能和勢能之和答案B解析本題考查的是內(nèi)能與機械能的區(qū)分。物體內(nèi)能是全部分子無規(guī)則熱運動所具有的分子總動能和分子相互作用所具有的分子總勢能之和，內(nèi)能和物體有無機械能沒有關(guān)系。因此A錯誤。溫度是分子平均動能的標記。所以C錯誤。內(nèi)能是物體全部分子動能和勢能之和，所以D錯誤。10．水滴以10m/s的速度從30m高處落下，機械能削減50%，所削減的機械能的80%使水自身變熱，水滴落到地上后，溫度上升了________℃[水的比熱容c水＝4．2×103J/(kg·℃)，g＝10m/s2]。答案0．033解析設(shè)水滴的質(zhì)量為m起先水滴具有的機械能為E機＝eq\f(1,2)mv2＋mgh＝eq\f(1,2)×m×102J＋m×10×30J＝350mJ水滴落地后，產(chǎn)生的熱能E熱＝E機×50%×80%＝140mJ設(shè)溫度上升了Δt℃則有c水mΔt＝E熱所以Δt＝eq\f(E熱,c水m)＝eq\f(140m,4.2×103×m)≈0．033℃。11．斜面高0．6m，傾角為37°，質(zhì)量是1．0kg的物體由頂端從靜止滑至底端，已知動摩擦因數(shù)為μ＝0．25，g取10m/s2。求：(1)物體到達底端時的速度；(2)滑行過程中有多少機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。答案(1)2eq\r(2)m/s(2)2J解析(1)由動能定理得：WG＋Wf＝eq\f(1,2)mv2即mgh－μmgcosθ·L＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝2eq\r(2)m/s。(2)摩擦力做的功等于機械能的削減，全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能ΔE＝Wf＝μmgcosθ·L＝0．25×1×10×0．8×1J＝2J。12．如圖所示的傳動裝置中，皮帶始終保持v＝3m/s的速度水平向右勻速前進。m＝1kg的物體無初速地放到皮帶上A處，若物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0．15，A、B相距s＝4．5m，則物體從A運輸?shù)紹的過程中，由于摩擦產(chǎn)生的熱量為多少焦(g取10m/s2)?答案4．5J解析只有在物體與傳送帶有相對滑動(位移)時才有熱量產(chǎn)生，產(chǎn)生的熱量等于摩擦力與相對位移的乘積，物體運動的加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝0．15×10m/s2＝1．5m/s2。物體從起先運動到與傳送帶速度相同，發(fā)生的位移x1＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(32,2×1.5)m＝3m＜4．5m，所用時間t＝eq\f(v,a)＝eq\f(3,1.5)s＝2s，在這段時間內(nèi)傳送帶發(fā)生的位移x2＝vt＝3×2m＝6m，產(chǎn)生的熱量Q＝μmg(x2－x1)＝0．15×1×10×(6－3)J＝4．5J。[提升訓練]一、選擇題1．(多選)關(guān)于內(nèi)能和機械能，下列說法中正確的是()A．機械能很大的物體，其內(nèi)能肯定很大B．物體機械能損失時，內(nèi)能可能增加C．物體內(nèi)能損失時，機械能必定會削減D．物體機械能為零時，內(nèi)能可以不為零答案BD解析內(nèi)能和機械能是兩個不同的概念，故B、D正確。2．如圖所示為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了肯定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小答案A解析由題意知，在M向下滑動的過程中，絕熱壓縮密封的氣體，對氣體做功，使氣體的內(nèi)能增大，故A正確。3．關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是()A．溫度低的物體內(nèi)能小B．從甲物體自發(fā)地傳遞熱量給乙物體，說明甲物體的內(nèi)能比乙物體多C．做加速運動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能也越來越大D．外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不肯定增加答案D解析內(nèi)能包括全部分子的分子動能和分子勢能，溫度低只能說明分子平均動能小，但內(nèi)能不肯定小，A錯誤；從甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙物體，只能說明甲物體的溫度高于乙物體的溫度，B錯誤；做加速運動的物體，速度越來越大，物體分子的平均動能不肯定增大，因為分子的平均動能是由溫度確定的，和物體的宏觀運動無關(guān)，C錯誤；外界對物體做功的同時，若物體對外放熱，則物體的內(nèi)能不肯定增加，D正確。4．(多選)指出下面例子中哪些是通過做功過程來變更物體內(nèi)能的()A．陽光照耀衣服，衣服的溫度上升B．用打氣筒打氣，筒壁變熱C．手感到冷時，搓搓手就會覺得溫煦些D．擦火柴時，火柴頭上的紅磷溫度上升到紅磷的燃點答案BCD解析A種狀況中是通過熱傳遞(太陽輻射)使衣服溫度上升；B種狀況中，通過壓縮氣體做功，增加氣體內(nèi)能，溫度上升；C、D兩種狀況都是摩擦生熱，通過做功增加內(nèi)能，故B、C、D正確。5．絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J，下列說法中正確的是()A．氣體內(nèi)能肯定增加20JB．氣體內(nèi)能增加必定小于20JC．氣體內(nèi)能增加可能小于20JD．氣體內(nèi)能可能不變答案A'解析絕熱過程中，做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少內(nèi)能發(fā)生變更，故應(yīng)選A。6．如右圖所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有肯定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽視不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為零)?，F(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程()A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能答案D解析以活塞為探討對象，設(shè)氣體壓強為p1，活塞質(zhì)量為m，截面積為S，末態(tài)時壓強為p2，初態(tài)F彈>mg＋p1S，由題意可得末態(tài)位置必需高于初位置，否則不能平衡，則由ΔU＝W(絕熱)。W為正，ΔU必為正，溫度上升，內(nèi)能增加，活塞重力勢能增加。末態(tài)時，由力的平衡條件知F′彈＝mg＋p2S，仍舊具有一部分彈性勢能，D正確。7．某駕駛員發(fā)覺中午時車胎內(nèi)的氣壓高于早晨時的，且車胎體積增大。若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為志向氣體，那么()A．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大答案D解析對車胎內(nèi)的志向氣體分析知，體積增大時氣體對外做功。由于氣體分子間勢能可忽視，內(nèi)能只與分子的平均動能有關(guān)，分子總數(shù)不變，分子平均動能的標記是溫度，中午溫度上升，內(nèi)能增加，故選D。8．如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體(不計分子勢能)密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽視活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體()A．溫度上升，壓強增大，內(nèi)能削減B．溫度降低，壓強增大，內(nèi)能削減C．溫度上升，壓強增大，內(nèi)能增加D．溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加答案C解析由ΔU＝W可知，W>0，ΔU>0，由于溫度上升，體積變小，再由eq\f(pV,T)＝C可知，p肯定增大，故C正確。二、非選擇題9．一個飛行速度是500m/s的子彈，當它射入物體時，產(chǎn)生熱量的一半被子彈汲取，則子彈上升的溫度是________。[子彈是銅質(zhì)的，銅的比熱容是390J/(kg·℃)]答案160℃解析設(shè)子彈上升的溫度為Δt則cmΔt＝eq\f(1,2)mv2×eq\f(1,2)，Δt＝eq\f(mv2,4cm)＝eq\f(5002,4×390)℃≈160℃，此過程中子彈動能削減的一半被子彈汲取，轉(zhuǎn)化為子彈的內(nèi)能。10．雨滴從400m高處由靜止起先下落，設(shè)它受到的阻力大小為重力的0．7倍，雨滴落地前所產(chǎn)生的內(nèi)能有30%被其汲取，則落地前雨滴溫度上升多少？(g取10m/s2)答案0．2℃解析設(shè)落地前雨滴溫度上升了Δt，則cmΔt＝kmghη，Δt＝eq\f(\a\vs4\al(kghη),c)＝eq\f(0.7×10×400×30%,4.2×103)℃＝0．2℃。11．斜面的高度為3m，其傾角為37°，質(zhì)量為4kg的物體由斜面的頂端滑究竟端的過程中，求系統(tǒng)內(nèi)能的變更量。已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0．25，g＝10m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8。答案增加40J解析由于物體與斜面有摩擦，故物體的機械能有損失，因為摩擦力做功轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，故其內(nèi)