第三章 热力学定律 1　功、热和内能的改变 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

第三章　热力学定律
1　功、热和内能的改变
考点一　焦耳的实验
1．如图为焦耳实验装置示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落时带动叶片转动，搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是(　　)
A．重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高
B．做功增加了水的热量
C．做功增加了水的内能
D．功和热量是完全等价的，无区别
2．如图所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是(　　)
A．热量可由高温物体传给低温物体
B．机械能守恒
C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功的方式无关，仅与做功数量有关
D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关
考点二　功与内能的改变
3.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图。M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　)
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
4．(2022·徐州市高二月考)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知a内有一定量的理想气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中(　　)
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变大，温度降低
5.如图所示，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U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(　　)
A．U甲不变，U乙减小 B．U甲不变，U乙增大
C．U甲增大，U乙不变 D．U甲增大，U乙减小
考点三　热与内能的改变
6．关于传热，下列说法正确的是(　　)
A．传热的实质是温度的传递
B．物体间存在温度差，才能发生传热
C．传热可以在任何情况下进行
D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量
7．利用钨锅炼铁。若铁的质量大于钨锅的质量，初始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是(　　)
A．达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低
B．传热过程中，铁从钨锅吸收热量
C．达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量
D．达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量
8．下列说法正确的是(　　)
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，所以热量和功都可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
9．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逸出，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，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是(　　)
A．筒外空气流向筒内
B．筒内空气流向筒外
C．筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变
D．筒内外无空气变换
10.(2023·南通市高二期中)健身球是一种内部充气的健身辅助器材。如图所示，用绝热材料制成的健身球，球内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是(　　)
A．人体挤压健身球过程中，球内气体内能增大
B．人体离开健身球前后，球内所有气体分子的运动速率均减小
C．人体离开健身球前后，球内单位时间内单位面积上撞击的分子数不变
D．将健身球举高，球内气体的分子势能增大
11．某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。可获取的信息是(　　)
A．从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增大
B．从打气结束到拔掉气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少
C．拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧减少
D．放气后静置一段时间，由于再次对气体做功，气体内能增大
12.(2022·镇江市高二期末)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体(　　)
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
1　功、热和内能的改变
1．C　[重物下落带动叶片转动，由于叶片对水做功而使水的温度升高，故选项A错误；该实验是绝热过程，没有传热，热量是传热过程中内能变化的量度，水内能的改变是由于做功，故选项C正确，B错误；做功表示能量的转化，而热量表示传热中内能的转移，二者有区别，故选项D错误。]
2．C　[焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故选项C正确。]
3．A　[筒内气体不与外界发生热交换，当M向下滑动时，筒内气体体积变小，外界对气体做功，使气体的内能增大，故选A。]
4．B　[由于b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，气体不做功，内能不变，选项A错误，B正确；由于气体体积增大，温度不变，气体压强变小，选项C、D错误。]
5．D　[由题意可知甲、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，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，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，D正确。]
6．B　[传热的实质是物体间能量的转移，故A错误；传热的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生传热，故B正确，C错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是传热引起的，也可能是做功引起的，故D错误。]
7．B　[达到热平衡时，钨锅的温度和铁的温度相同，故A错误；传热过程中，铁从钨锅吸收热量，故B正确；达到热平衡时，根据能量守恒可知钨锅内能的减少量等于铁内能的增加量，故C、D错误。]
8．D　[热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，A错误；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；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；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。]
9．B　[因高压空气急剧外逸时，气体没有时间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，内能减小，所以关闭开关时，筒内气体温度比外界低，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，属于等容升温过程，其压强要变大，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外，故B正确。]
10．A
11．C　[从开始打气到打气结束的过程外界对车胎内气体做功，内能增大，故A错误；从打气结束到拔掉气门芯前由于传热，车胎内气体内能减少，故B错误；拔掉气门芯后车胎内气体冲出对外界做功，气体内能急剧减少，故C正确；放气后静置一段时间，由于传热车胎内气体温度上升，故D错误。]
12．C　[初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有(p1－p0)S＝mg，汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压。汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生传热，汽缸内气体将活塞往外推，气体对外做功，内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，A、B错误；气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。]