高中物理 第10章 热力学定律 第1节 功和内能课后练习(含解析)新人教版选修3-3
高中物理 第十章 热力学定律 第1节、第2节 功和内能 热和内能练习(含解析)新人教版选修3-3
第1节功和内能第2节热和内能1．了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质。
2．知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。
3．明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
一、焦耳的实验02放出热量的过程。
1．绝热过程：系统不从外界□01吸收热量，也不向外界□2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
(2)通过电流的□03热效应给水加热。
二、内能1．内能的概念(1)内能是描述□01热力学系统能量的物理量。
系统的内能是由它的状态决定的。
02做功可以改变热力学系统所处的状态。
(2)在绝热过程中□2．内能的变化03ΔU＝W。
(1)表达式：□(2)外界对系统做功，W为□04正，系统对外界做功，W为□05负。
三、热和内能1．热传递01温度不同。
(1)条件：物体的□03升温，(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要□02降温，温度低的物体要□05低温物体。
热量从□04高温物体传到□2．热和内能(1)关系描述：热量是在单纯的传热过程中□06系统内能变化的量度。
(2)公式表达：□07ΔU＝Q。
判一判(1)在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果。
( )(2)热传递过程具有一定的方向性。
( )(3)在任何情况下，公式ΔU＝Q都适用。
( )提示：(1)×(2)√(3)×课堂任务做功和内能变化功、内能之间的变化关系1．内能与内能的变化的关系(1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能的总和。
在微观上由分子数和分子热运动激烈程度及相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。
(2)当物体温度变化时，分子热运动激烈程度发生改变，分子平均动能变化。
物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间做功的具体过程及方式无关。
学年高中物理 第十章 热力学定律 第、节 功和内能 热和内能课后课时精练 新人教版选修
第1、2节功和内能热和内能[对点训练]考点1 做功和内能变化1.以下有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的选项是()A.焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量B.焦耳实验用到的容器能够用一般玻璃杯代替C.焦耳实验的研究对象是容器中的水D.焦耳实验中要使容器及其中的水高升相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度能够不相同，但做功必定相同答案D剖析焦耳是英国物理学家，A错误；焦耳实验的要求是绝热系统，一般玻璃杯达不到绝热要求，B错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误；要使同一些水及容器高升相同的温度即内能增加相同，必定做功相同，D正确。
2.必然质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。
设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中()A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减少答案D剖析绝热过程是指气体膨胀过程未发生传热，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做的功W＜0，由ΔU＝W可知，气体内能减小。
由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减小。
故D正确。
3．以下列图，厚壁容器的一端经过胶塞插进一支矫捷温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可搬动胶塞。
用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到必然程度，这时读出温度计示数。
打开卡子，胶塞冲出容器口后()A.温度计示数变大，实验表示气体对外界做功，内能减少B.温度计示数变大，实验表示外界对气体做功，内能增加C.温度计示数变小，实验表示气体对外界做功，内能减少D.温度计示数变小，实验表示外界对气体做功，内能增加答案C剖析胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功。
由于没来得及发生热交换，由W＝ΔU可知内能减小。
内能等于物体内所有分子动能和势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，因此温度降低。
考点2 热传达和内能变化4.(多项选择)关于热量与内能，以下说法正确的选项是()A.热量是物体在热传达过程中内能变化的量度B.热水的内能比冷水的内能多C.热量有可能从内能少的物体传给内能多的物体D.温度高的物体热量多，内能多答案AC剖析热量是物体在热传达过程中内能变化的量度，只有在热传达的情况下，有多少热量转移，内能就变化了多少，A正确；内能是物体内所有分子动能和势能的总和，宏观上看，其大小取决于物体的温度、体积、物质的量，温度高只能说明其分子的平均动能大，由于物体的质量不用然相同，因此其实不能够说明它的总分子动能大，更不能够说明它的内能大，B错误；热量从高温物体传达给低温物体，而高温物体的内能有可能比低温物体的内能少，C正确；热量不是状态量，不能够说某个物体热量多，D错误。
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
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。
新素养同步人教高中物理选修33练习：第10章 第1节 功和内能 课后 含解析
第十章第一节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．下列哪个实例说明做功改变了系统的内能(B)A．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解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确。
2．如图是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。
假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体(A)A．内能增大B．体积增大C．压强不变D．温度不变解析：向下压a的过程中，外界对气体做功，瓶内气体内能增大，选项A正确；向下压a 的过程中，瓶内气体体积减小，压强增大，温度升高，选项B、C、D错误。
3．下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有(D)A．焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量B．焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替C．焦耳实验中的研究对象是容器中的水D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同解析：焦耳是英国物理家，A错误；焦耳实验的要求是研究对象为绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误；要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同，则必须做功相同，D正确。
4.(2018·湖南师大附中高二下学期期中)如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热气缸B，用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在气缸内。
撤去阀门K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程(BD)A．气体膨胀时对外不做功B．气体膨胀时对外做功C．气体膨胀时是否对外做功无法确定D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低解析：虽然A内为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动，即气体对外做了功，所以选项AC错误，选项B正确；缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，选项D正确。
高中物理课时作业13第10章热力学定律1功和内能2热和内能新人教版选修3_3
1功和内能2热和内能课时作业(十三)[全员参与·基础练]1．下列哪个实例说明做功改变了系统的内能( )A．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【解析】双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能的，选项B正确．【答案】 B2．(多选)(2015·岳阳市高二检测)当物体的内能增加时，下列说法正确的是( ) A．物体一定吸收了热量B．外界一定对物体做了功C．不可能是物体放出热量，同时对外做功D．有可能是物体放出热量，同时外界对物体做功【解析】做功和热传递是改变内能的两种方式，外界对系统做功如压缩乙醚气体实验，会使系统内能增加，系统吸收热量也会使内能增加，反之内能减少，所以系统内能是否增加应看做功和热传递的总效果．故答案为C、D.【答案】CD3．(2015·汕头高二检测)如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低．三句话正确的顺序是( )图1015A．甲乙丙B．乙丙甲C．丙甲乙D．乙甲丙【解析】根据题意因果顺序的进程为空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致．【答案】 B4．如图1016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( )图1016A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同【解析】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，A管重心高于B管，A管内水银重力势能大于B管的，故A管内水银的内能增量小于B管的，B正确．【答案】 B5．(多选)有关物体的内能，以下说法中正确的是( )A．1 g温度为0 ℃水的内能比1 g温度为0 ℃冰的内能大B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的C．气体膨胀，它的内能一定减小D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加【解析】0 ℃的水和0 ℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量(忽略此过程的膨胀力)，说明相同质量的水的内能大(水的分子势能比冰的分子势能大)，选项A正确．电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而不是热传递过程，故B选项错误．气体膨胀对外做功，但有可能吸收更多的热量，C选项错误．橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大，故选项D正确．【答案】AD6．(2015·沈阳高二检测)给铁丝加热，铁丝温度升高了；用锤子敲打铁丝，铁丝温度也升高，这说明( )A．功和热本质上是相同的B．功可以转化为热量C．做功和传热对改变物体内能是等效的D．做功和传热对改变物体内能的过程有本质区别【解析】A、B的说法本身就是错误的．给铁丝加热，铁丝温度升高是传热的结果；用锤子敲打铁丝，铁丝温度也升高则是通过做功来实现的，但这只能说明做功和传热对改变物体内能是等效的，不能说明两过程的本质区别，所以C对，D错．【答案】 C7．(2012·四川高考)物体由大量分子组成，下列说法正确的是( )A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C．物体的内能跟物体的温度和体积有关D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能【解析】分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，并非每个分子的动能越大，A错误．分子间引力随着分子间的距离减小而增大，B错误．物体的内能包括分子热运动的动能和分子势能，分子动能与温度有关，分子势能与体积有关，故C正确．改变物体内能的方法有做功和热传递，故D错误．【答案】 C8．器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示．汽缸内封闭着一定质量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计．当缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，有下列说法：图1017①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；②活塞对气体做功，气体的平均动能不变；③气体的单位体积内的分子数增大，压强增大；④气体的单位体积内的分子数增大，压强不变．其中正确的是 ( )A．①③ B．①④C．②③ D．②④【解析】解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Q的物理含义．推动活塞Q使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，①错误，②正确．由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单位面积上汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此，气体的压强增大，③正确，④错误．【答案】 C[超越自我·提升练]9．(多选)下列有关物体的内能、温度、热量的说法中，正确的是( )A．只要两物体的质量、温度和体积相等，两物体内能一定相等B．热量是热传递过程中物体内能变化的量度C．只要温度升高，每个分子的动能就都增加D．做功和热传递都能改变物体的内能，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同【解析】物体的内能由物体中的分子数、温度和体积共同决定，两物体的质量相等，而分子数不一定相同，故选项A错；温度升高，分子的平均动能增加，每个分子的动能不一定都增加，故选项C错；只有选项B和D的说法是正确的．【答案】BD10．如图1018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，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同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )图1018A．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【解析】两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.【答案】 B11．(2014·济南模拟)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法. “钻木取火”是通过________方式改变物体的内能，把________转化为内能．(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，1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1017，这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________．图1019【解析】(1)钻木取火是通过做功方式把机械能转化为内能的．(2)将烧瓶放进热水中，烧瓶内的气体吸热膨胀．【答案】(1)做功机械能(2)热量升高增大12．如图10110所示，绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，S与汽缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用可忽略不计．现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态．试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？图10110【答案】汽缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，压强增大，体积增大，内能增大；a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大．。
高中物理 人教版 选修3-3 第十章 热力学定律 热力学第一定律 课后同步训练_1
热力学第一定律课后微练习班级______ 姓名__________ 学号_______1．空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？2．分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度．一定质量的理想气体，其初始状态表示为（p0、V0、T0）．若分别经历如下两种变化过程：①从（p0、V0、T0）经等温膨胀变为（p1、V1、T1）②从（p0、V0、T0）经等压膨胀变为（p2、V2、T2）在上述两种变化过程中，如果V1=V2，则下列判断正确的是（）A．p1＜p2，T1＜T2B．由于在两种变化过程中气体的体积变化相同，气体对外界做功一定相等C．气体的内能变化一定相等D．过程②中气体从外界吸收的热量一定大于过程①中气体从外界吸收的热量3．一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2019J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2℃，假设盛水容器绝热。
问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？4．“奋进号”航天飞机进行过一次太空飞行，其主要任务是给国际空间站安装太阳能电池板.该太阳能电池板长L=73m，宽d=12m，将太阳能转化为电能的转化率为η=20%，已知太阳的辐射总功率为P0=3.83×1026W，地日距离为R0=1.5×1011m，国际空间站离地面的高度为h=370km，它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球的阴影内，所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内.由以上数据，估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少？5．已知铝、铁、铜的比热依次减小，它们的初温和质量相同.吸收相同的热量后，比较铝、铁、铜的温度则( )Ａ. 铝的温度高Ｂ. 铜的温度高Ｃ. 铁的温度高Ｄ. 三者的温度都相同6．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．热量不可以自发地由低温物体传到高温物体C．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性D．单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大7．液化气炉是人们目前较普遍地使用的炉具。
高中物理第十章热力学定律第节热力学第一定律能量守恒定律课后课时精练新人教版选修.doc
第3节热力学第一定律、能量守恒定律[对点训练]考点1 热力学第一定律的应用1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( )A.气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B.气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C.气泡内空气内能减少，同时放热D.气泡内空气内能不变，不吸热也不放热答案 B解析气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的。
不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。
答案为B。
2.在一个大气压下， 1 kg 100 ℃的水变为 1 kg 100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )A.内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B.内能增加，吸收的热量等于内能的增加C.内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能答案 D解析水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故选项D正确。
3.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q、气体内能增量为ΔU，则( )A.ΔU＝Q B．ΔU<QC.ΔU>Q D．无法比较答案 B解析两部分气体混合后，因B的密度大，重心升高，重力做负功，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU，得ΔU<Q，故选B。
4.(多选)以下过程不可能发生的是( )A.对物体做功，同时物体放热，物体的温度不变B.对物体做功，同时物体吸热，物体的温度不变C.物体对外做功，同时放热，物体的内能不变D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变答案BC解析依据热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，对A：W>0，Q<0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以A有可能，不符合题意；对B：W>0、Q>0，只能出现ΔU>0，不可能出现ΔU ＝0，即B不可能，B符合题意；对C：W<0，Q<0，只能出现ΔU<0，不可能出现ΔU＝0，即C不可能，C符合题意；对D: W<0，Q>0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以D有可能，不符合题意。
高中物理选修3-3第十章热力学定律习题(带答案)
第十章热力学定律知识点总结第一节功和内能一．焦耳的实验1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。
1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。
1．绝热过程：系统只通过对外界做功或外界对它做功而不与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。
2．焦耳的实验及结论(1)热功当量实验热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系,相当于单位热量的功的数量,叫做热功当量，即1卡=4.1840焦耳在测定热功当量的实验中，重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
焦耳的多次实验测量表明，只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统的状态变化是相同的。
(2)通过电流的热效应给水加热在通过电流的热效应给水加热的实验中，多次实验结果表明，对同一个系统，如果过程是绝热的，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化相同。
（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．功与系统内能改变的关系（绝热过程，用U表示内能；W表示功）1.做功可以改变系统的内能①外界对系统做功，系统的内能增加②系统对外界做功，系统的内能减少。
2.功是系统内能转化的量度△U＝U2－U1 =W3.实质:其他形式的能与内能的相互转化4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )需要注意的几个问题：①做功与内能的变化做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来量度。
外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少。
②压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功的多少；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减小，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功的多少。
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功和内能
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．下列哪个实例说明做功改变了系统的内能( B )
A．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
解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确。
2．如图是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。
假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体( A )
A．内能增大B．体积增大
C．压强不变D．温度不变
解析：向下压a的过程中，外界对气体做功，瓶内气体内能增大，选项A正确；向下压a 的过程中，瓶内气体体积减小，压强增大，温度升高，选项B、C、D错误。
3．下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有( D )
A．焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B．焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C．焦耳实验中的研究对象是容器中的水
D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同
解析：焦耳是英国物理家，A错误；焦耳实验的要求是研究对象为绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的系统，C错误；要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同，则必须做功相同，D正确。
4.(2018·湖南师大附中高二下学期期中)如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热气缸B，用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在气缸内。
撤去阀门 K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程( BD )
A．气体膨胀时对外不做功
B．气体膨胀时对外做功
C．气体膨胀时是否对外做功无法确定
D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低
解析：虽然A内为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动，即气体对外做了功，所以选项AC错误，选项B正确；缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，选项D正确。
5．早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具，铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来，然后用力推铁丝，马铃薯小块高速飞出，能打出十几米远。
下列说法正确的是( AC )
A．在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体的温度升高
B．在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外做功
C．马铃薯小块高速飞出的动能来自于气体内能
D．马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
解析：在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程，外界对气体做功，内能增加，故笔芯内密封的气体的温度升高，故A正确；在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体被压缩，是外界对气体做功，故B错误；封闭气体经历绝热膨胀过程，推出马铃薯，故马铃薯小块高速飞出的动能来自于气体内能，这里的气体类似弹簧，故C正确，D错误。
二、非选择题
6．冬季，由于温度太低，很难启动摩托车(在农村启动195型拖拉机也会遇到类似情况)。
这时驾驶者往往先关闭油门，连续踏下启动摇杆若干次，然后再打开油门，踏下启动摇杆即可启动，运用的原理是什么？
答案：连续踏下启动摇杆，活塞不断压缩气缸里的气体做功，增加气体的内能，使气体的温度升高，当达到汽油的燃点后，即可启动。
7.如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加一15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。
求在这一过程中气体的内能增加了多少？(p0＝1.01×105
Pa，g取10 m/s2)
答案：1 030 J
解析：由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全部转化为气体的内能，即ΔU ＝W外＝(m活塞＋m物体)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)×10×0.1 J＋1.01×105×0.1×0.1 J＝1 030 J。
能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。
开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。
在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( A )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
解析：绝热过程中，气体膨胀，对外做功；内能减小，温度降低，分子的平均动能减小，A选项正确。
2.如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、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( D )
A．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
解析：本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程，内能改变取决于做功
的情况。
对甲室内的理想气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小。
3.如图所示，气缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，气缸、活塞是绝热的且不漏气。
开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是( B )
A．ΔE＝mgh B．ΔE>mgh
C．ΔE<mgh D．以上三种情况均有可能
解析：气体甲体积减小，外界对它做正功，其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W E＝mgh＋W乙。
乙，且为正功，Δ
4．金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。
在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( B )
A．筒外空气流向筒内
B．筒内空气流向筒外
C．筒内外有空气交换，处于动态平衡，筒内空气质量不变
D．筒内外无空气交换
解析：因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同。
对筒内剩余气体分析，属等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外。
5．如图所示，带有活塞的气缸中封闭着一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能)，气缸和活塞均具有良好的绝热性能。
将一个热敏电阻置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。
现将沙桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出。
则下列说法正确的是( ACD )
A．外界对气体做功，气体的内能增大
B ．气体对外界做功，气体的内能减小
C ．气体的压强增大，体积减小
D ．欧姆表的指针逐渐向右偏转
解析：沙子漏出，活塞上移压缩气体，气体的体积减小内能增大，故A 、C 正确，B 错误；温度升高，热敏电阻的阻值变小，欧姆表指针右偏，D 正确。
二、非选择题
6．汽车内胎放完气后，气门的温度可达到0 ℃以下，请你解释一下原因。
答案：以内胎中的气体为系统，气体推动周围大气做功，(对外界气体做功)大气的内能增加，内胎中的气体内能减少，温度降低。
如果在较短时间内做较多的功，气门来不及吸热，气门温度就可达到0 ℃以下。
7．如图所示为焦耳测定热功当量的实验装置，若重物P 、P ′的质量共为m ＝26.320 kg ，每次下落的高度均为h ＝160.5 cm ，共下落n ＝20次，量热器及其中的水和其他物体的平均热容量为c ＝6 316 cal/℃，实验中测得温度升高Δt ＝0.31 ℃，试根据这些数据算出热功当量的值。
(热功当量J ＝W
Q
)
答案：4.23 J/cal
解析：重物下落n ＝20次共做功
W ＝nmgh
量热器中的水及容器等温度升高Δt 需吸热Q ＝c Δt 由热功当量的定义得
J ＝W Q ＝nmgh c Δt
＝20×26.320×9.8×160.5×10－2
J 6316×0.31 cal
≈4.23 J/cal。