2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册3.1功、 热和内能的改变-同步练习(Word版含答案)

3.1功，热和内能的改变
一、选择题（共15题）
1．下列例子中通过热传递改变物体内能的是（　　）
A．用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高
B．灼热的火炉使周围物体的温度升高
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些
D．擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来
2．下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．当分子间距离增大时，分子的引力和斥力都增大
C．一定质量的0℃的冰融化成0℃的水，其内能没有变化
D．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大
3．下列过程通过热传递方式导致改变物体内能的是（ ）.
A．冬天搓手 B．古人钻木取火
C．用火炉把水烧开 D．用打气筒打气，车胎内气体温度升高
4．若A、B两物体之间没有传热，正确的解释是（　　）
A．两物体所包含的热量相等
B．两物体的内能相等
C．两物体的温度相等
D．两物体没有接触，且都处在真空中
5．关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．做功可以改变物体的内能
B．只有通过热传递才能改变物体的内能
C．对同一物体的不同物态，固态比液态的内能大
D．在物体内相邻的分子与分子之间距离越大，物体的内能越大
6．下列说法中正确的是 （ ）
A．做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程
B．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此对物体做功就是对物体传热
C．热量是热传递过程中，内能大的物体向内能小的物体或物体内能大的部分向内能小的部分转移的内能大小的量度
D．高温物体具有的热量多，低温物体具有的热量少
7．两个物体之间发生了热传递，则一定是（　　）
A．内能大的物体向内能小的物体传递热量
B．比热容大的物体向比热容小的物体传递热量
C．含热量多的物体向含热量少的物体传递热量
D．一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能
8．关于内能，以下说法正确的是（　　）
A．做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的
B．只要物体的温度不变，它的内能就不变
C．每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和
D．焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系
9．关于系统的内能，下述说法中正确的是（ ）
A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B．一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
C．外界对系统做功W，系统的内能增加
D．系统从外界吸收了热量Q，系统的内能增加
10．下列过程中，主要通过做功方式改变物体内能的是（ ）
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
11．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．温度是物体分子热运动平均动能的标志
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．改变物体内能的方式有做功和热传递，它们的本质是相同的
12．下面例子中，通过做功来改变物体内能的是（　　）
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．将高温金属块放在水中，水的温度升高
D．放进冰箱冷冻室的水变成冰块
13．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
14．关于内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．物体运动的越快，物体的内能越大
C．同一物体的温度越高，内能越大
D．温度越高的物体，所含的热量越多
15．如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．下列说法正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
二、综合题（共8题）
16．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_____________转变成内能．
17．指出下面各例中物体内能的改变是通过什么方式实现的：
（1）池水在阳光照射下温度升高：______________.
（2）汽车刹车后轮胎的温度升高：______________.
（3）火柴在火上被点燃：_____________________.
18．用下述各种方法改变物体的内能_______，是属于做功的方式， _______是属于热传递的方式.
A.电流通过灯丝发热
B.热的物体放在通风的地方凉得快
C.用锤子捶击金属块后，锤子和金属块都变热
D.摩擦冰块使其熔解
E.冷物体接触热物体后变热
F.物体在火炉旁被烤热
19．改变物体内能的途径有____________。某实验中测得一质量为的带电粒子，在的匀强电场中，仅在电场力作用下由静止加速。当其移动时，速度达到，由此推测该带电粒子的带电量可能为_____________（用科学计数法表示，保留小数点后1位）。
20．如图，在有机玻璃筒底放少量的硝化棉（燃点较低），迅速压下活塞，观察硝化棉的变化．
①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？
②图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？
21．下列事件中，物体的内能怎样改变？（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）
(1)壶里的水被加热而温度升高。
(2)一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。
22．用气筒给自行车轮胎打了气时，气筒筒壁的温度会升高。请你对这种观象的原因提出两种解释，并分析哪种原因是主要的。
23．能量转化和守恒是自然界中一条普遍规律．请结合相关知识完成下列问题：
（1）机械运动中的能量转化和守恒．
如图所示，以光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为θ，长度为L．一质量为m的小物块由静止开始，由斜面顶端滑到底端，求此过程中重力做的功，并说明能量转化情况．
（2）电磁感应中的能量转化和守恒．
如图所示，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道，MN、PQ固定在竖直平面内，相距为L，电阻不计，中间连接阻值为R的电阻．电阻为r的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在导轨上，且与轨道接触良好，以速度v竖直向下做匀速运动．探究此过程中，在时间 t内重力做的功与感应电流的电功之间的关系，并说明能量转化情况．
（3）机械能与内能转化和守恒．
理想气体的分子可视为质点，分子间除相互碰撞外，无相互作用力．如图所示，正方体容器密封着一定质量的某种理想气体．每个气体分子的质量为m，已知该理想气体分子平均动能与温度的关系为Ek=kT（k为常数，T为热力学温度）．如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，求该容器中气体温度的变化量 T．（容器与外界不发生热传递）
参考答案
1．B
【详解】
A．用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高，是通过做功的方式改变物体内能，故A不符合题意；
B．灼热的火炉使周围物体的温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故B符合题意；
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些，是通过做功的方式改变物体内能，故C不符合题意；
D．擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来，是通过做功的方式改变物体内能，故D不符合题意。
故选B。
2．D
【详解】
A．布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，A错误；
B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，B错误；
C．0℃的并融化为0℃的水要吸热，内能增加，C错误；
D．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
ABD属于做功改变物体内能， C属于热传递。故ABD错误，C正确。
故选C。
4．C
【详解】
传热发生的条件是两物体存在温度差，当两物体温度相等，传热就不再发生，与两物体的内能、所处状态均无关，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．A
【详解】
A．做功可以使内能与其他能之间发生转化，从而能改变物体的内能，A正确；
B．做功和热传递都能改变物体的内能，B错误；
C．对同一物体的不同物态，由于固态变成液态时要吸收热量，所以液态比固态的内能大，C错误；
D．在物体内相邻的分子与分子之间距离越大，分子势能不一定越大，与分子力表现为引力还是斥力有关，所以物体的内能也不一定越大，D错误．
故选A.
6．A
【详解】
做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程，故A正确；做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是对物体做功与对物体传热的本质是不同的，故B错误；热量是热传递过程中，是温度高的物体向温度低的物体或物体温度高的部分向温度低的部分转移的内能的过程，故C错误；热量是热传递过程中，是温度高的物体向温度低的物体或物体温度高的部分向温度低的部分转移的内能的过程的量度，与物体的温度的高低无关，故D错误．所以A正确，BCD错误．
7．D
【详解】
两个物体之间发生了热传递，则两个物体间一定有温度差，即一个温度高一个温度低，而温度是物体分子平均动能的标志，故一定是一个物体的分子平均动能大于另一个物体的分子平均动能。
故选D。
8．A
【详解】
A．做功和热传递在改变物体内能的实质不同，但效果上是等效的，故A正确；
B．内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，宏观上取决于温度和体积，物体温度不变，但体积变化导致分子势能发生变化，那么物体的内能就要变化，故B错误；
C．内能是一个宏观量，是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，故C错误；
D．焦耳通过大量实验提出了热和功的当量关系，故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
A．根据内能的定义可知，物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能，故A正确；
B．物体宏观的机械能与内能无关，故B错误；
CD．根据热力学第一定律
可知外界对系统做了多少功W，系统的内能不一定增加多少，同理，系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能也不一定增加多少，故CD错误；
故选A。
10．D
【详解】
A、B、C、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均错误．D、锤子敲击钉子后钉子变热是通过力作用发生位移做了功而改变内能的，故D正确．故选D．
11．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒受到液体分子无规则的撞击而产生的无规则运动，反映了液体分子无规则运动，A错误；
B．温度是物体分子热运动平均动能的标志，B正确；
C．改变内能的方式有做功和热传递，所以从外界吸收能量，没有说明是否还对外做功，内能不一定增加，C错误；
D．两种方式在改变内能的效果上是相同的，但本质不同，做功是通过能量间的转化来实现内能的变化，热传递是通过能量的转移实现内能变化，D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高，是通过热传递改变内能，A错误；
B．用打气筒打气，筒壁变热，是通过做功改变内能，B正确；
C．将高温金属块放在水中，水的温度升高，是通过热传递改变内能，C错误；
D．放进冰箱冷冻室的水变成冰块，是通过热传递改变内能，D错误。
故选B。
13．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。
14．C
【详解】
A．物体吸收了热量，温度不一定增加，例如晶体熔化时，吸收热量，但温度不变，故A错误；
B．物体运动的越快，物体的动能就越大，内能的大小与物体的运动没有关系，故B错误；
C．同一物体的温度越高，分子平均动能越大，而分子势能不变，则内能变大，故C正确；
D．热量是热传递过程中传递能量的多少，不能用含有表示，故D错误。
故选C。
15．B
【详解】
A、B、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确．C、D、在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q=I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；故C、D错误．故选B．
16．做功 机械能
【详解】
“钻木取火”是通过做功的方式改变物体的内能，把机械能转变成内能.
17．热传递 做功 热传递
【详解】
（1）池水在阳光照射下温度升高：热传递.
（2）汽车刹车后轮胎的温度升高：做功.
（3）火柴在火上被点燃：热传递.
18．ACD BEF
【详解】
A．电流通过灯丝发热，是通过电流做功改变灯丝的内能；
B．热的物体放在通风的地方凉得快，是通过热传递的方式改变物体的内能；
C．用锤子捶击金属块后，锤子和金属块都变热，是通过做功的方式改变物体的内能；
D．摩擦冰块使其熔解，是通过做功的方式改变物体的内能；
E．冷物体接触热物体后变热，是通过热传递的方式改变物体的内能；
F．物体在火炉旁被烤热，是通过热传递的方式改变物体的内能；
故ACD是属于做功的方式改变内能；BEF是属于热传递的方式改变内能。
19．做功和热传递
【详解】
改变物体内能的两种方式为做功和热传递。
根据动能定理可得
代入数据解得
20．①见解析；②见解析
【详解】
①可以看到硝化棉燃烧．实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到硝化棉的燃点后引起硝化棉燃烧．
②迅速按下活塞是为了减少热传递，尽量创造一个绝热条件．
21．(1)增加；(2)减小
【详解】
(1)增加。水被加热而温度升高，分子的平均动能增大，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能增加。
(2)减小。烧红的铁棒逐渐冷却下来，温度降低，分子的平均动能减小，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能减小。
22．见解析
【详解】
一种原因是气筒活塞与筒壁的摩擦使温度升高；另一种原因是活塞对筒中的气体做功使温度升高。第二种原因可能是主要的，因为活塞和筒壁之间有润滑油，摩擦并不严重。
23．见解析
【详解】
（1）物块下滑过程中重力做功
重力势能转化为物块的动能，总的机械能不变．
（2）导体棒下落过程产生的电动势
感应电流
因导体棒匀速下落，有
这段时间内感应电流的电功是
；
所以
在此过程中，重力克服安培力做功，重力做功数值等于电流做的功，减少的重力势能等于电路中产生的电能，电能通过电流做功转化为内能．
（3）设气体初始温度为，末温度为，容器中气体分子总数为N；
初始时分子平均动能
末态时分子平均动能
由能量守恒，气体的动能转化为气体的内能
解得