第三章 热力学基础
训练1 内能 功 热量
[概念规律题组]
1．(单选)如图1所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明 ( )
图1
A．做功可以增加物体的热量
B．做功一定可以升高物体的温度
C．做功可以改变物体的内能
D．做功一定可以增加物体的内能
2．(单选)金属制成的汽缸中装有柴油和空气的混合物，有可能使柴油达到燃点的过程是
( )
A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞
C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞
3．(双选)关于物体的内能，下列说法正确的是 ( )
A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能
B．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体的内能增加
C．阳光照射衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能
D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能
4．(单选)关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是 ( )
A．物体的温度升高时，一定吸收热量
B．物体沿斜面下滑时，内能将增大
C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大
D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止
5．(单选)一个铁块沿斜面匀速下滑，关于铁块的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是
( )
A．铁块的机械能和内能都不变
B．铁块的机械能减小，内能不变
C．铁块的机械能增大，内能增大
D．铁块的机械能减小，内能增大
6．(单选)关于物体的内能，下列说法中正确的是 ( )
A．温度相同的同种气体它们的内能一定相等
B．体积相同的同种气体它们的内能一定相等
C．机械能越大的物体内能也越大
D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系
[方法技巧题组]
7．(单选)做功和热传递是等效的，这里指的是 ( )
A．它们能使物体改变相同的温度
B．它们能使物体改变相同的热量
C．它们能使物体改变相同的内能
D．它们在本质上是相同的
8．(双选)下列说法中正确的是 ( )
A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零
B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不 为零
C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高
D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变
9．(双选)一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能) ( )
A．气体体积 B．气体分子密度
C．气体内能 D．所有气体分子的动能
10．(单选)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．气泡对外做功，内能不变，同时放热
B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热
C．气泡内能减少，同时放热
D．气泡内能不变，不吸热也不放热
11．(单选)对一定质量的气体，下列说法正确的是 ( )
A．在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功
B．在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功
C．在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加
D．在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变
[创新应用题组]
12．如图2所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向瓶内打气，在瓶塞跳出的过程中，是外界对系统做功还是系统对外界做功？这个过程中系统的内能有什么变化？你从什么现象推断出它的内能发生了变化？
图2
答案
1．C 2．A 3．AC 4．C 5．D 6．D 7．C 8．BC 9．BC 10．B 11．A
12．在瓶塞跳出的过程中，是系统对外界做功，在这个过程中系统的内能减少．瓶口处出现“白雾”，实际上是瓶内的水蒸气液化形成的小液滴，水蒸气液化过程中放出热量，内能减少．
第三章 热力学基础
第一节 内能 功 热量
做功与内能的关系
1．(双选)在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是 ( )
A．在阳光照射下，水的温度升高
B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高
C．在炉火上烧水，水的温度升高
D．电视机工作一段时间，其内部元件温度升高
答案 AC
解析 阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的．电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高．可见A，C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.
2．一定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
解析 绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0.由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小．由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减小．
传热与内能的关系
3．关于热传递，下列说法中正确的是 ( )
A．热传递的实质是温度的传递
B．物体间存在着温度差，才能发生热传递
C．热传递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
答案 B
解析 热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递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，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对、C错；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热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错．
4．对于热量、功和内能，三者的说法正确的是 ( )
A．热量、功、内能三者的物理意义等同
B．热量、功都可以作为物体内能的量度
C．热量、功、内能的单位不相同
D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的
答案 D
解析 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确.
第三章 热力学基础
第一节 内能 功 热量
(时间：60分钟)
题组一 做功与内能的变化
1．用下述方法改变物体的内能，不属于做功的方式是 ( )
A．用锤子打铁时，铁块发热
B．用磨刀石磨刀时，刀发热
C．双手互搓，手发热
D．用天然气烧水
答案 D
解析 A、B、C中的过程都是力对系统(铁块、刀、手)做功，内能增加和温度升高的过程．而D中的用天然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温升高的．
2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为 ( )
A．胎内气体压强不断增大，而容积不变
B．轮胎从外界吸热
C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度
D．打气时，外界不断地对胎内气体做功
答案 D
解析 给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．
3．(双选)一定质量的气体封闭在绝热的气缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能) ( )
A．气体体积 B．气体分子数
C．气体内能 D．气体分子的平均动能
答案 CD
解析 绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．
4．如图3－1－2所示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 ( )
图3－1－2
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
答案 A
解析 因为M，N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增加，A正确．
5．如图3－1－3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，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后 ( )
图3－1－3
A．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，内能增大
C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增大
答案 C
解析 打开卡子，胶塞冲出容器口后，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．
题组二 热传递与内能
6．热传递的规律是 ( )
A．热量从内能大的物体传给内能小的物体
B．热量从内能较小的物体传给内能较大的物体
C．热量从温度高的物体传给温度低的物体
D．热量从高温内能大的物体传给低温内能小的物体
答案 C
解析 自发的热传递的方向是从温度高的物体传给温度低的物体，与物体的内能大小无关．
7．下列关于内能与热量的说法中，正确的是 ( )
A．马铃薯所含热量高
B．内能越大的物体热量也越多
C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体
D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体
答案 D
解析 选项A是一种很常见的说法，在日常生活中似无须计较，但从物理学的角度来看，却有不妥，热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错；说法B与说法A存在相同的错误，此外，物体的内能与热量之间，在数量上没有必然联系，选项B错；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，选项C错．
8．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
答案 B
解析 发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触周围的环境(是否真空)无关，故选项B正确，A、C、D错误．
题组三 综合题组
9．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
答案 C
解析 分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，但不一定是每个分子的动能都大，故A错；分子间的引力和斥力都是随着分子间距离的减小而增大，故B错；物体的内能由物质的量、物态、体积及温度决定，即所有分子动能和分子势能之和，故C正确；物体内能的变化由做功和热传递共同决定，故D错．
10．如图3－1－4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3－1－4
A．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球吸收热量较多一些．
11．(双选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是 ( )
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．物体的分子平均动能可能不变
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，一定是吸收了相等能量的热量，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．物体的分子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．
12．如图3－1－5甲所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中 ( )
图3－1－5
A．大气压力对水做功，水的内能增加
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
答案 D
解析 打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于题图乙中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0SAhA，对B容器中的水做负功为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零．由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加．
13．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3－1－6所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的__________，温度____________，体积________．
图3－1－6
(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)烧瓶和烧瓶内的气体要从热水杯中吸收水的热量，温度升高，体积增大．
(2)做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此对气体做功1 500 J使温度升高5 K，如用吸热方式，也使温度升高5 K应吸收1 500 J的热量．如果对气体做功2 000 J，温度升高5 K，则气体内能增加ΔU＝1 500 J，
由W＋Q＝ΔU，
知Q＝ΔU－W＝－500 J，
因此，气体应放出热量500 J.
