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第十章 热力学定律
本章概览
三维目标
认识热力学定律的基本观点，了解焦耳实验的原理.
知道什么是内能以及物体内能跟温度和体积有关，内能的变化可以分别由功和热量来量度.
知道内能改变的两种方式，做功和热传递，它们改变物体的内能是等效的.使学生学会用一分为二的观点分析问题.
知道热力学第一定律，能量守恒定律的内容，了解永动机为什么不能制成的原因；会用ΔU=W ＋Q 分析和解决问题.
理解热力学第二定律的两种表述以及热力学第二定律的微观解释；培养人类必须遵循自然界规律的思想.
了解什么是能源，什么是常规能源，能源与人类需求的矛盾；养成热爱自然、节约能源的习惯和意识.提高学生的科学观念和社会责任感.
知识网络
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能量定恒定律符号规则表达式内容热力学第一定律恒定律热力学第一定律能量守热和内能热传递热和内能内能焦耳实验功和内能热力学定律,:U Q W。
人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。
）1.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. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()A. 气体体积膨胀，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。
第1、2节功和内能热和内能1.绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(2)通过电流的热效应给水加热。
3．实验结论要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。
二、功和内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式：ΔU＝W。
(2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。
三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
高中物理第10章热力学定律第2节热和内能练习（含解析）新人教版选修331．(多选)(2018·上海市鲁迅中学高二上学期期末)下列过程中，主要通过热传递的方式改变物体内能的是( ABC )A．湿衣服中的水蒸发B．水中的冰融化C．池水在阳光的照射下温度升高D．锤子敲击钉子后钉子变热解析：水的蒸发，冰的融化，池水的温度升高都是通过热传递的方式改变内能，故A、B、C正确；锤子敲击钉子后钉子变热是通过做功改变内能的，故D错误。
2．(多选)(2018·黑龙江省实验中学高二下学期期中)在实验室将一容积比较大的烧瓶放入冰箱冷冻室内，经过几小时后，将烧瓶从冰箱内迅速取出，并立即用小气球紧紧地套在烧瓶的瓶口，然后将烧瓶放入装有热水的烧杯中，如图所示，将烧瓶及气球内的气体看成是理想气体。
则下列说法正确的是( ACD )A．经过一段时间后气球会膨胀起来B．气球的体积一直都不会发生变化C．烧瓶及气球内的气体内能增加D．烧瓶及气球内的气体的压强一定变大解析：由于热水的温度较高，将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，烧瓶及气球内气体吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，故选项AC正确，B错误；初始时烧瓶及气球内气体的压强等于大气压，吸收热量后，烧瓶及气球内气体的压强大于大气压，气球膨胀，故选项D正确。
3．(多选)(2019·山东省济南市部分重点中学高二检测)如图所示，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，下列说法正确的是( AD )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：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，BC错误，D正确；由气体压强的微观解释知，温度升高，气体分子对活塞的冲力增大，而压强不变，因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减少，A正确。
1功和内能2热和内能考点一功和内能的关系1．景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒．在筒内封闭的气体被推杆压缩过程中()图1A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少答案 B解析封闭的气体被推杆压缩过程中，外界对气体做功，内能增加，温度升高，可点燃艾绒，并且气体体积减小，压强增大，综上知B正确．2.如图2所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()图2A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小答案 D解析甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能减小．3．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，胎内气体内能减小B．外界对胎内气体做功，胎内气体内能增大C．胎内气体对外界做功，胎内气体内能减小D．胎内气体对外界做功，胎内气体内能增大答案 D解析中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．考点二热和内能的关系4．关于温度和热量，下列叙述中正确的是()A．寒冷的冬天摸铁块比摸木头感到凉得多，所以铁块温度较低B．当物体的温度不变时，就没有吸热或放热现象C．物体的温度越高，它所具有的热量就越多D．热量是指热传递过程中内能转移的量答案 D解析实际上，铁块和木块的温度是相同的，摸铁块感到凉是因为铁的导热性能比木头的好，使手的内能减少得快、温度降低得快，A错误；晶体在熔化时不断吸热但温度不变，B错误；热量是热传递过程中内能转移的多少，与物体的温度无关，也不能说物体“具有”热量，故C错误，D正确．5．(多选)关于热传递，下列说法正确的是()A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体B．两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差C．在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递答案BD解析热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，C错误，D正确．6．(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法正确的是()A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量C．一定是物体分子动能增加了50 J D．物体分子的平均动能可能不变答案BD解析在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J，物体分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能，故C错，D对．7．如图3所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器后()图3A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减小D．温度计示数变小，实验表明外界对气体对功，内能增加答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小，故C正确．8．(2020·承德高二检测)小红和小明打乒乓球不小心把乒乓球踩扁了，小明认真观察后发现表面没有开裂，于是把踩扁的乒乓球放在热水里泡一下，基本恢复了原状．乒乓球内的气体可视为理想气体，对于乒乓球恢复原状的过程，下列描述中正确的是()A．内能变大，球内气体对外做正功的同时吸热B．内能变大，球内气体对外做正功的同时放热C．内能变大，球内气体对外做负功的同时吸热D．内能变小，球内气体对外做负功的同时放热答案 A解析乒乓球内的气体受热膨胀，故对外做功，气体温度升高，故内能变大，所以吸收热量，故选项A正确，B、C、D错误．9．如图4所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后，体积相等，则()图4A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定答案 B解析A、B两球升高同样的温度，体积变化又相同，则二者内能的变化相同，而B球是处在水银中的，B球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此B球吸收的热量较多．10.(1)某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图5所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的____________，温度____________，体积________．图5(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收________ J的热量．如果对该气体做了2 000 J 的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案(1)热量升高增大(2)1 500放出500解析(1)烧瓶内的气体要从热水中吸收热量，温度升高，体积增大．(2)做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的．。
第二节热和内能自主广场我夯基我达标1。
关于物体内能变化的说法，正确的是（ )A。
一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B.一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C.一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D.一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变思路解析：晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误.一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，内能不一定增加,故B错误.物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加,C正确.物体体积不变，温度可以改变，内能随之变化，D错误。
答案:C2.下列说法正确的是( ）A。
外界对气体做功，气体的内能一定增大B。
气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C。
气体的温度越低,气体分子无规则运动的平均动能越大D。
气体的温度越高,气体分子无规则运动的平均动能越大思路解析：气体的内能由做功和热传递共同决定,任何一个因素不能起决定作用，所以A、B 选项错误。
温度是气体分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度越低，分子平均动能越小.答案：D3。
下列说法正确的是（ )A 。
物体放出热量，温度一定降低B 。
物体内能增加,温度一定升高C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体思路解析:物体放出热量,有可能同时外界对物体做功，温度不一定会降低；物体内能增加,可能是分子势能增加,分子动能可能不变，物体温度不一定会升高,故B 错.C 项违背自然规律，故错误。
答案：D4。
下列说法正确的是( )A.熔融的铁块化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C.A 、B 两物体接触时有热量从物体A 传到物体B ，这说明物体A 的内能大于物体B 的内能 D 。
A 、B 两物体的温度相同时，A 、B 两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 思路解析：本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和,故温度不变时，内能可能变化.两物体温度相同时,内能可能不同，分子的平均动能相同，但由式k E =21m v 2知平均速率v 可能不同，故A 项错，D 项正确.最易错的是认为有热量从A 传到B ，肯定A 的内能大，其实有热量从A 传到B 只说明A 的温度高,但内能还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C 错.机械运动的速度增加与分子热运动的动能无关，故B 错。
课后训练1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程（）。
A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律2．关于空调机，下列说法中正确的是（）。
A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机不论是制冷还是制暖时，热量总是从低温物体传到高温物体D．以上说法都不对3．下列说法中正确的是（）。
A．物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和B．随着高科技的发展，绝对零度是可以达到的C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．气体向真空的自由膨胀是可逆的4．下列说法中正确的是（)。
A．热传导的过程是有方向性的B．第二类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性5．根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（）。
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体C．没有外界的帮助,机械能可以全部转化为内能，但内能不可以全部转化为机械能D．没有外界的帮助,机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能6．下列说法中正确的是().A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的分子无规则运动的反映B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同7．下列关于热机的说法中，正确的是（)。
A．热机是把内能转化成机械能的装置B．热机是把机械能转化为内能的装置C．只要对内燃机不断进行革新,它可以把气体的内能全部转化为机械能D．即使没有漏气,也没有摩擦等能量损失,内燃机也不能把内能全部转化为机械能8。
第十章DISHIZHANG热力学定律1~2 功和内能热和内能课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)关于热传递的下列说法正确的是( )A.热量总是从内能大的物体传给内能小的物体B.热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体C.热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化D.只有通过热传递的方式,才能使物体的温度发生变化,改变内能的方式有两种:热传递和做功,热传递是能的转移,做功是能的转化,热传递是从高温物体向低温物体传递,而温度是分子平均动能的标志。
2.(多选)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,所以是由系统的状态决定的,选项A正确。
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,选项B正确。
做功和热传递都可以改变系统的内能,选项C错误。
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,故选项D错误。
3.(多选)下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是( )A.冬天,用手去拿室外的铁块,手感到冷B.夏天,开空调后一段时间整个房间内温度降低C.冬天搓手取暖D.冬天,用暖水袋暖手,室外的铁块温度低,手温度高,用手拿铁块时,手上的内能直接通过热传导的方式传到铁块上。
用暖水袋暖手,道理同上。
开空调后整间房间内温度降低,是空气通过对流的方式使热空气降温。
冬天搓手取暖是利用做功改变物体内能,所以正确答案为AD。
4.在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体,它们之间没有发生热传递,这是因为( )A.两物体没有接触B.两物体的温度相同C.真空容器不能发生热对流D.两物体具有相同的内能,而与物体内能的多少、是否接触、周围的环境(是否真空)无关,若温度不同,也可以通过热辐射发生热传递,故只有两物体温度相同,故选项B正确,A、C、D错误。
第二节 热和内能自主广场我夯基 我达标1.关于物体内能变化的说法，正确的是( )A.一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B.一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C.一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D.一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变思路解析：晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A 错误.一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，内能不一定增加，故B 错误.物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C 正确.物体体积不变，温度可以改变，内能随之变化，D 错误. 答案：C2.下列说法正确的是( )A.外界对气体做功，气体的内能一定增大B.气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C.气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大D.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大思路解析：气体的内能由做功和热传递共同决定，任何一个因素不能起决定作用，所以A 、B 选项错误.温度是气体分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度越低，分子平均动能越小.答案：D3.下列说法正确的是( )A.物体放出热量，温度一定降低B.物体内能增加，温度一定升高C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体思路解析：物体放出热量，有可能同时外界对物体做功，温度不一定会降低；物体内能增加，可能是分子势能增加，分子动能可能不变，物体温度不一定会升高，故B 错.C 项违背自然规律，故错误.答案：D4.下列说法正确的是( )A.熔融的铁块化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C.A 、B 两物体接触时有热量从物体A 传到物体B ，这说明物体A 的内能大于物体B 的内能D.A 、B 两物体的温度相同时，A 、B 两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 思路解析：本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化.两物体温度相同时，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由式k E =21m v 2知平均速率v 可能不同，故A 项错，D 项正确.最易错的是认为有热量从A 传到B ，肯定A 的内能大，其实有热量从A 传到B 只说明A 的温度高，但内能还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C 错.机械运动的速度增加与分子热运动的动能无关，故B 错.答案：D5.一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比( )A.气体内能一定增加B.气体内能一定减少C.气体内能一定不变D.气体内能是增是减不能确定思路解析：气体的内能是由热传递和做功共同决定的，现在吸收热量和对外做功同时进行，不知道具体的数值关系，因此无法判断，所以D项正确.答案：D6.关于机械能和内能，下列说法中正确的是( )A.机械能大的物体，其内能一定很大B.物体的机械能损失时，内能却可以增加C.物体的内能损失时，机械能必然减少D.物体的内能为零时，机械能可以不为零思路解析：内能和机械能是两种不同形式的能，对同一物体，不考虑形变时，机械能由其宏观速度和相对地面的高度决定，内能则与其内部分子无规则运动及其聚集状态有关，它跟物体宏观速度和高度无直接联系.答案：B7.如图10-2-2所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B 固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B在光滑地面上自由滑动，这次F做的功为W2，生热为Q2，则应有( )图10-2-2A.W1< W2，Q1= Q2B.W1= W2，Q1= Q2C.W1< W2，Q1< Q2D.W1> W2，Q1< Q2思路解析：解决本题的关键是找出相对位移，再由公式求热量，公式Q=f·l相对是由能量守恒定律推导而来的.因此，也可以根据能量守恒，通过求其他形式能的减少量来间接求内能的增加量.设B板长为L，A、B间摩擦力为f，当B固定时，W1=FL，Q1=fs相=fL；当B不固定时，如图,由于A对B有摩擦力使B向右移s B，则A的位移为(L+s B)，所以W2=F(L+s B)，Q2=fs 相=fL，A正确.答案：A8.如图10-2-3所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内.当温度稍微升高时，球的体积会明显变大.如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等.则( )图10-2-3A.A球吸收的热量较多B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多D.无法确定思路解析：A 、B 两球升高同样的温度，体积又相同，则二者内能的变化相同，而B 球是处在水银中的，B 球膨胀时受到的压力大，对外做功多，因此B 球吸收热量多.利用球体体积的变化从而找到做功关系，是解决本题的关键所在，也是本题的创新之处.答案：B9.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是( )A.物体的温度越高，所含热量越多B.物体的内能越大，热量越多C.物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变，其内能就不变化思路解析：组成物体的所有分子热运动的动能与分子间势能的总和，叫做物体的内能，它与物体分子热运动的能量状态相对应.内能变化将伴随着做功过程或热传递过程，热量只是热传递过程中表征内能变化多少的物理量，因此，不存在物体含热量多少的概念.温度是物体大量分子无规则运动平均动能的宏观标志，温度越高表明分子平均动能越大.因此，选项C 是正确的.一个物体的温度不变，仅表明它的分子热运动的平均动能没有变化，但是，分子间的势能有可能变化，即内能有可能变化，如晶体熔解过程，温度不变，所吸收的热量用来增加分子间的势能.因此，选项D 不正确.答案：C我综合 我发展10.在一个横截面积为S 的密闭容器中，有一个质量为M 的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ两室，Ⅰ室中为饱和水蒸气，Ⅱ室中有质量为m 的氮气，活塞可在容器中无摩擦地滑动.原来容器被水平地放置在桌面上，活塞处于平衡时，活塞两边气体的温度均为T 0=373 K ，压强同为p 0，如图10-2-4所示.今将整个容器缓慢地转到图10-2-5所示位置.两室内温度仍是T 0，有少量水蒸气液化成水.已知水的汽化热为L ，水蒸气和氮气的摩尔质量分别为μ1和μ2.求整个过程中，Ⅰ室内的系统与外界交换的热量.(提示：克拉珀龙方程pV=μm RT)图10-2-4 图10-2-5思路解析：当容器处在初始位置时，设水蒸气的体积为V 1，氮气的体积为V 2，压强为p 0，当容器处在直立位置时，氮气的体积为V 2+ΔV，压强为p=p 0-SMg ①，水蒸气的体积为V 1-ΔV，压强为p+SMg =p 0，又p 0V 2=2μm RT 0②，p(V 2+ΔV)=2μm RT 0③.由①②③式解得ΔV=MgS p MgV -02④.设转变成水的质量为Δm，则因为只有少量的水蒸气变成水，所以水的体积可忽略不计，于是Δm=0001010101)(RT V p RT V V p RT V p ∆=∆--μμμ⑤.将④代入⑤式得Δm=m MgS p Mg Mg S p MgV RT p -•=-•0210200μμμ⑥.Ⅰ室内的系统向外界放出的热量为Q=ΔmL =mL MgS p Mg -•021μμ. 答案：mL Mg S p Mg -•021μμ 11.如图10-2-6所示，一个小铁块沿半径为R=0.2 m 的半球内壁自上缘由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/s.设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收.已知铁的比热容c=0.46×103 J/(kg ·℃)，重力加速度g 取10 m/s 2，求铁块升高的温度.图10-2-6思路解析：铁块滑下损失的机械能ΔE=mgR -21mv 2=1.5m J ，铁块吸收的能量Q=cmΔt，由能量守恒ΔEη=Q得Δt=mm cm E 31046.04.05.1⨯⨯=∆η=1.3×10-3 ℃. 答案：1.3×10-3 ℃12.把100 g 的金属块〔已知金属比热容0.84×103 J/(kg ·℃)〕放入冰箱的冰冻室里很长时间，取出后立即投入80 g 40 ℃的温水中，混合后的共同温度是30 ℃.不计热量损失，求冷冻室的温度. 思路解析：由Q 吸=Q 放，得c 水m 水Δt 1=c 金m 金Δt 2展开，移项得t=1.01084.01008.0102.4301.01084.0333⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯℃=33310084.01036.31052.2⨯⨯-⨯℃ =084.084.0-℃=--10 ℃. 答案：-10 ℃我创新 我超越13.一杯0 ℃的水，放进一块t ℃的金属块后，热平衡温度为t5 ℃；若往同一杯0 ℃的水中，放入两块t ℃与前者完全相同的金属块后，热平衡的温度将是多少？思路解析：设水的质量为m 水，金属块的质量为m 金，则由能量守恒定律得m 水c 水5t =m 金c 金(t-5t )①，且设第二次热平衡时温度为t′，则可得m 水c 水t′=2m 金c 金(t-t′)②，由①②式解得t′=3t ℃. 答案：3t ℃ 14.一块冰从高空落下，由于空气摩擦和地面撞击，机械能全部转化为内能，并有50%被冰块吸收使冰块恰好熔化.如果冰的熔化热为3.36×105 J/kg ，这块冰下落高度是多少？(设在此过程中重力加速度g 值不变)思路解析：设落下的冰的质量为m ，高度为h ，由能的转化和守恒定律有mghη=λm 得h=5.0101036.35⨯⨯=ηλg m=6.8×104 m. 答案：6.8×104 m。
