3.1 功、热和内能的改变（习题）（含解析）人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

第三章 热力学定律
1　功、热和内能的改变
同步练习
一、单选题
1．下列说法不正确的是（　　）
A．悬浮微粒的布朗运动说明了微粒内部分子做无规则热运动
B．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
C．温度是描述热现象的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相等
D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量，其内能可能不变
2．关于做功、传热与内能变化的说法，正确的是（ ）
A．不通过做功的过程，物体的内能也可以改变
B．不对物体做功，物体的内能会保持不变
C．外力对物体做2J的功，物体就一定增加2J的内能
D．物体吸收热量，内能一定增加
3．关于传热，下列说法正确的是（ ）
A．传热是高温物体的温度传给低温物体 B．不接触的物体之间不会发生传热
C．比热容相同的物体之间不会发生传热 D．温度相同的物体之间不会发生传热
4．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，其内能也不一定改变
C．物体对外做功，其内能必定改变，物体向外放出一定热量，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
5．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的温度升高，物体所含的热量就增多
B．物体的温度不变，内能一定不变
C．热量和功的单位与内能的单位相同，所以热量和功都作为物体内能的量度
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
6．下列事例中，通过热传递改变物体内能的是（ ）
A．古人钻木取火
B．用火炉把水烧开
C．将一铁丝反复弯折，铁丝变热
D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低
7．某物体的温度升高了，那么下列说法正确的是（　　）
A．物体内所有分子的动能都增大了
B．物体内分子的平均动能增大了
C．物体的分子势能一定增大了
D．物体一定吸收了热量
8．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能
B．对于同一种气体，温度越高，分子平均动能越大
C．要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热
D．一定质量的气体，温度升高时，分子间的平均距离一定增大
9．有关物体的内能，以下说法中不正确的是（　　）
A．温度高的物体的内能一定比温度低的物体的内能多
B．分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能
C．物体的温度升高了，可以确定物体的分子平均动能一定增加了
D．物体的内能增加了，可能是传热，也可能是做功引起的
二、多选题
10．如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是（　　）
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．A管内水银的重力势能大于B管的
C．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
D．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
11．关于热量、功和内能的下列说法中正确的是（　　）
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、功都可以作为物体内能变化的量度
D．热量、功、内能的单位相同
12．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2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．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
三、填空题
13．运用所学的物理知识，试完成下列问题：
(1)指出下列实例中，各是通过什么方式（物理过程）来改变物体的内能？
①煤炉把水烧开______；
②自行车急刹车时轮胎发热______；
③冰块将食品温度降低______；
④压缩气体放气后温度降低______；
⑤太阳光把衣服晒暖和______。
(2)擦火柴，火柴就燃烧；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚光使火柴燃烧。这两种方式有什么不同？效果为什么是相同的______？
14．用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近悬挂的通草球时，通草球被推开，则通草球带______电；反复摩擦后，发现橡胶棒的温度升高，这是通过______的方式改变物体的内能的。
四、解答题
15．如图所示，竖直平面内放一直角杆AOB，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数μ=0．2，杆的竖直部分光滑．两部分各有质量均为1kg的小球A和B，A．B间用细绳相连，此时A．B处于静止状态，OA=3m，OB=4m．若用水平拉力F向右缓缓地拉A使之移动1m，则（重力加速度g=10m/s2）．
（1）该过程中A受到的摩擦力多大？拉力F做功多少？
（2）若用20N的恒力拉A球也移动1m，此时A的速度达到2m/s，则此过程中产生的内能为多少？
试卷第1页，总3页
参考答案
1．A
【详解】
A.悬浮微粒的布朗运动反应液体分子的无规则热运动，故A错误；
B.内能是分子动能与分子势能的和，气体分子间距离太大，所以不考虑其分子势能，气体的内能是分子动能，只与温度有关，故B正确；
C.热量是从高温物体向低温物体传递，两个物体达到热平衡时，说明温度相同，故C正确；
D.气体吸热的同时，如果对外做功，内能可能不变，故D正确。
故选A。
2．A
【详解】
AB．做功和传热都可以改变物体的内能，故A正确B错误；
C．外力对物体做2J的功，若物体与外界没有热交换，则内能一定增加2J，故C错误；
D．物体吸收热量时，如果对外做功，内能不一定增加故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．传热的实质是内能从高温物体转移到低温物体，传递的不是温度。选项A错误；
B．不接触的物体之间可以通过热辐射的方式进行传热。选项B错误；
C．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，和物体的比热容没有关系。选项C错误；
D．传递的条件是两物体的温度不同，温度相同的物体之间不存在温度差，不会发生传热。选项D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．一定质量的物体，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，A错误；
BC．物体对外做功的同时如果从外界吸收热量或者同时有别的物体还对它做功，那么物体的内能就不一定改变；向物体传递热量的时候，如果物体同时放热或者有别的物体对它做功，那么物体的内能也不一定改变，C错误，B正确；
D．不发生热传递的话，也可以是对外界做功或者外界对物体做功，照样可以改变物体的内能，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故A错误；
B．物体的温度不变，内能不一定不变，例如0℃的冰变为0℃的水内能增加，B错误；
C．功与热量都是能量转化的量度，热量和功都可以作为物体内能变化的量度，而不是内能的量度，C错误；
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，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．古人钻木取火，是通过做功改变内能，选项A错误；
B．用火炉把水烧开，是通过热传递改变内能，选项B正确；
C．将一铁丝反复弯折，铁丝变热，是通过做功改变内能，选项C错误；
D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低，是通过做功改变内能，选项D错误；
故选B。
7．B
【详解】
AB．温度是分子平均动能大小的标志，温度升高，则物体内分子的平均动能增大了，但物体内所有分子的动能不一定都增大，选项A错误，B正确；
C．分子势能大小取决于分子间的距离，温度升高，分子间的距离不一定增大，因此物体的分子势能不一定增大，选项C错误；
D．温度升高，可能是由于做功引起的，物体不一定吸收了热量，选项D错误。
故选B。
8．B
【分析】
此题既考查物体内能的概念，也涉及热和功的关系，还跟分子动理论有关，因此它不单纯是知识题，也考查推理能力。
【详解】
A．物体的内能是物体内所有分子的热运动的动能和势能的总和，选项A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，对于同一种气体，温度越高，说明它的分子平均动能越大，选项B正确；
C．要使气体的分子平均运动增大，即温度升高，有两种方式：一是通过热传递，即外界向气体传热；二是通过做功，外界对气体做功，也可以使气体温度升高，选项C错误；
D．一定质量的气体，压强、体积、温度三者是相互联系的，温度升高可能发生“热膨胀”，从而体积增大，但气体体积还跟压强有关，如果温度升高的同时，压强也增大，则气体的体积是否变大还不能确定，选项D错误。
故选B。
9．A
【详解】
A．物体内能大小和温度、质量、物质种类等因素均有关，因此温度高的物体内能不一定大，A错误；
B．内能是分子热运动动能和分子势能之和，温度是分子热运动平均动能的标志；故分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能，B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体的分子平均动能一定增大，C正确；
D．一个物体的内能增加了，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对它做了功，D正确。
故选A。
10．BC
【详解】
两种情况下大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，外界大气压力对水银做功，使水银进入试管内，大气压力对水银做的功一部分增加了管内水银的重力势能，另一部分增加了水银的内能；由于A管中的水银重心高，故A管中水银的重力势能增量大，则A管中水银内能的增量小，即B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量。
故选BC。
11．CD
【详解】
A．物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，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，A错误；
BC．热量是表示在热传递过程中物体内能变化的多少，而功也是用做功的方式量度物体内能变化的多少，B错误，C正确；
D．三者的单位都是焦耳，D正确。
故选CD。
12．AC
【详解】
热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；不和外界交换热量，在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。
故选AC。
13．热传递 做功 热传递 做功 热传递 见解析
【详解】
(1)①[1]煤炉把水烧开,是通过热传递来改变物体的内能；
②[2]自行车急刹车时轮胎发热,是通过做功来改变物体的内能；
③[3]冰块将食品温度降低,是通过热传递来改变物体的内能；
④[4]压缩气体放气后温度降低,是通过做功来改变物体的内能；
⑤[5]太阳光把衣服晒暖和,是通过热传递来改变物体的内能。
(2)[6]因为改变物体内能的方式（物理过程）只有两种，即做功和热传递。如果属于其他形式的能与内能之间的转化的过程，那么就是做功过程；如果属于物体间内能的转移过程，那么就是热传递过程。
擦火柴，火柴就燃烧，是通过做功方式使火柴燃烧；通过凸透镜聚光使火柴燃烧是通过热传递方式使火柴燃烧。因为做功和热传递都能使物体的内能改变，所以效果是相同的。
14．负电 做功
【详解】
[1]毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，通草球受到斥力作用，故通草球也带负电；
[2]摩擦橡胶棒时通过做功的方式改变物体内能。
15．（1）4N；14J （2）4.4J
【详解】
（1）对AB整体受力分析，受拉力F．重力G．支持力N．向左的摩擦力f和向右的弹力N1，如图
根据共点力平衡条件，有
竖直方向
N=G1+G2
水平方向
F=f+N1
其中
f=μN
解得
N=（m1+m2）g=20N
f=μN=0.2×20N=4N
对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到
WF﹣fs﹣m2g h=0
根据几何关系，可知求B上升距离h=1m，故
WF=fs+m2g h=4×1+1×10×1=14J
（2）根据功能关系知
FS=mvA2+mvB2+E内+mgh，
根据速度的分解与合成知B的速度为m/s
解得
E内=20×1﹣0.5×1×4﹣0.5×1×﹣1×10×1=4.4J