2024高中物理刷題首秧第十章課時(shí)1功和內(nèi)能對(duì)點(diǎn)練+鞏固練含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE8課時(shí)1功和內(nèi)能[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]學(xué)問點(diǎn)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(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)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(duì)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(shí)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(gè)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?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)確定的，所以分子動(dòng)理論中引入的內(nèi)能和熱力學(xué)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(cuò)誤。氣體做絕熱膨脹時(shí)對(duì)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(cuò)誤。2．(多選)如圖為焦耳試驗(yàn)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(dòng)葉片攪拌容器里的水，引起水溫上升，關(guān)于這個(gè)試驗(yàn)，下列說法正確的是()A．這個(gè)裝置可測定熱功當(dāng)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(jià)的，無區(qū)分答案AC解析題中試驗(yàn)裝置可測定熱功當(dāng)量，故A正確；因?yàn)楣κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度，熱量是物體內(nèi)能傳遞的量度，故B、D錯(cuò)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(shí)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(duì)于不同的絕熱方式，下面說法正確的是()A．對(duì)氣體所做的功不同B．對(duì)氣體所做的功相同C．對(duì)氣體不需做功，因?yàn)闆]有能量的傳遞D．以上說法都不正確答案B解析對(duì)肯定質(zhì)量的氣體，不管實(shí)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(dá)到平衡，則在此過程中()A．氣體對(duì)外界做功，溫度降低，內(nèi)能削減B．氣體對(duì)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(shí)，對(duì)外不做功，又因?yàn)樵撨^程絕熱，故氣體內(nèi)能不變，溫度不變，因而C正確。5．有一個(gè)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(duì)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(duì)氣泡做功，或者氣泡克服重力做功，它只能變更氣泡的機(jī)械能，而不影響氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能，故A、B錯(cuò)誤；在上升的過程中，氣泡內(nèi)氣體膨脹而對(duì)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(dá)到燃點(diǎn)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(huì)自燃，因此，想使其達(dá)到燃點(diǎn)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(huì)因?yàn)闅怏w膨脹對(duì)外做功而導(dǎo)致汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能削減(溫度降低)；當(dāng)緩慢向里推活塞時(shí)，盡管外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功而使氣體溫度上升，但由于氣體同時(shí)要向外散熱，此過程氣體溫度上升不多，也不能達(dá)到乙醚燃點(diǎn)；而當(dāng)快速向里推活塞時(shí)，外界對(duì)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(dá)到乙醚燃點(diǎn)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(dāng)將開口打開，氣體快速放出的過程中，手會(huì)有什么樣的感覺？試著做一做，驗(yàn)證你的猜想是否正確？答案氣球快速放出氣的過程中，手會(huì)感到?jīng)?，這是因?yàn)闅怏w從氣球中放出的過程中，氣體膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能要削減，溫度降低，所以手會(huì)感到?jīng)?。學(xué)問點(diǎn)二·內(nèi)能與機(jī)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(jī)械能，等于子彈與木塊增加的內(nèi)能C．子彈損失的機(jī)械能，等于木塊增加的動(dòng)能和木塊、子彈增加內(nèi)能的總和D．子彈與木塊總動(dòng)能不變答案AC解析子彈損失的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。9．關(guān)于物體的內(nèi)能和機(jī)械能，以下說法正確的是()A．物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能是一回事B．當(dāng)物體的機(jī)械能為零時(shí)，其內(nèi)能肯定不為零C．溫度是物體內(nèi)能的標(biāo)記D．內(nèi)能指某個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和答案B解析本題考查的是內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)分。物體內(nèi)能是全部分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所具有的分子總動(dòng)能和分子相互作用所具有的分子總勢(shì)能之和，內(nèi)能和物體有無機(jī)械能沒有關(guān)系。因此A錯(cuò)誤。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記。所以C錯(cuò)誤。內(nèi)能是物體全部分子動(dòng)能和勢(shì)能之和，所以D錯(cuò)誤。10．水滴以10m/s的速度從30m高處落下，機(jī)械能削減50%，所削減的機(jī)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(jī)械能為E機(jī)＝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(jī)×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?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為μ＝0．25，g取10m/s2。求：(1)物體到達(dá)底端時(shí)的速度；(2)滑行過程中有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。答案(1)2eq\r(2)m/s(2)2J解析(1)由動(dòng)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(jī)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(dòng)裝置中，皮帶始終保持v＝3m/s的速度水平向右勻速前進(jìn)。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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0．15，A、B相距s＝4．5m，則物體從A運(yùn)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(duì)滑動(dòng)(位移)時(shí)才有熱量產(chǎn)生，產(chǎn)生的熱量等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝0．15×10m/s2＝1．5m/s2。物體從起先運(yùn)動(dòng)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(shí)間t＝eq\f(v,a)＝eq\f(3,1.5)s＝2s，在這段時(shí)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(xùn)練]一、選擇題1．(多選)關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能，下列說法中正確的是()A．機(jī)械能很大的物體，其內(nèi)能肯定很大B．物體機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能可能增加C．物體內(nèi)能損失時(shí)，機(jī)械能必定會(huì)削減D．物體機(jī)械能為零時(shí)，內(nèi)能可以不為零答案BD解析內(nèi)能和機(jī)械能是兩個(gè)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(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中()A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對(duì)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(dòng)的過程中，絕熱壓縮密封的氣體，對(duì)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(yùn)動(dòng)的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動(dòng)能也越來越大D．外界對(duì)物體做功時(shí)，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(dòng)能和分子勢(shì)能，溫度低只能說明分子平均動(dòng)能小，但內(nèi)能不肯定小，A錯(cuò)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(cuò)誤；做加速運(yùn)動(dòng)的物體，速度越來越大，物體分子的平均動(dòng)能不肯定增大，因?yàn)榉肿拥钠骄鶆?dòng)能是由溫度確定的，和物體的宏觀運(yùn)動(dòng)無關(guān)，C錯(cuò)誤；外界對(duì)物體做功的同時(shí)，若物體對(duì)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(shí)，搓搓手就會(huì)覺得溫煦些D．擦火柴時(shí)，火柴頭上的紅磷溫度上升到紅磷的燃點(diǎn)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(jì)，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(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep(彈簧處在自然長度時(shí)的彈性勢(shì)能為零)。現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止，氣體達(dá)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(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)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(shì)能答案D解析以活塞為探討對(duì)象，設(shè)氣體壓強(qiáng)為p1，活塞質(zhì)量為m，截面積為S，末態(tài)時(shí)壓強(qiáng)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(shì)能增加。末態(tài)時(shí)，由力的平衡條件知F′彈＝mg＋p2S，仍舊具有一部分彈性勢(shì)能，D正確。7．某駕駛員發(fā)覺中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于早晨時(shí)的，且車胎體積增大。若這段時(shí)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(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能增大答案D解析對(duì)車胎內(nèi)的志向氣體分析知，體積增大時(shí)氣體對(duì)外做功。由于氣體分子間勢(shì)能可忽視，內(nèi)能只與分子的平均動(dòng)能有關(guān)，分子總數(shù)不變，分子平均動(dòng)能的標(biāo)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(jì)分子勢(shì)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(dòng)的絕熱活塞。今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)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(qiáng)增大，內(nèi)能削減B．溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能削減C．溫度上升，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D．溫度降低，壓強(qiáng)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(gè)飛行速度是500m/s的子彈，當(dāng)它射入物體時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(jī)械能有損失，因?yàn)槟Σ亮ψ龉D(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，故其內(nèi)