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2019--2020人教版物理选修3-3同步练习10、1功和内能含解析
10、1功和内能
基础巩固
1．子弹射入静止于光滑水平地面上的木块，则( )
A．做功使木块的内能增大
B．热传递使木块的动能增大
C．子弹损失的机械能等于木块增加的内能
D．子弹损失的机械能等于木块增加的动能
解析：子弹与木块之间的摩擦力做功，使子弹和木块的内能都增大，A项正确，B项错误；子弹损失的能量转化为木块的动能以及系统的内能，故C、D项错误．
答案：A
2．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大. 若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么( )
A．外界对胎内气体做功，气体内能减小
B．外界对胎内气体做功，气体内能增大
C．胎内气体对外界做功，内能减小
D．胎内气体对外界做功，内能增大
解析：对车胎内的理想气体分析知，体积增大，气体对外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D.
答案：D
3．(多选)用下述各种方法改变物体的内能，属于做功的方式是( )
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．用锤子多次敲击金属块后，锤子和金属块都要变热
D．摩擦冰块使其融化
解析：电流通过灯丝发热，是电场力做功将电能转化为内能，锤子打击金属块和摩擦生热分别是弹力和摩擦力做功，将机械能转化为内能．
答案：ACD
图1
4．如图1所示的绝热容器，把隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡( )
A．气体对外做功，内能减少，温度降低
B．气体对外做功，内能不变，温度不变
C．气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小
D．气体不做功，内能减少，压强减小
解析：右边是真空，因此隔板抽掉后，气体并不对外做功，气体内能保持不变，因此温度不变．由于体积增大，分子的密集程度减小，压强减小．
答案：C
图2
5．固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略，假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图2所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是( )
A．气体对外做功，气体内能不变
B．气体对外做功，气体内能减小
C．外界对气体做功，气体内能不变
D．气体从外界吸热，气体内能减小
解析：因汽缸导热性良好，故气体温度等于环境温度，因环境温度不变，故气体温度不变，内能不变；又因为气体体积增大，故气体对外做功，所以选项A正确．
答案：A
6．一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
解析：绝热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，气体对外界做的功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．
答案：D
7．如图3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．撤去销子K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程( )
图3
A．由于A为真空，气体膨胀时对外不做功
B．活塞做匀加速运动，缸内气体温度降低
C．气体分子在单位时间内撞击活塞的次数减少
D．在相同时间内，气体分子对活塞的作用力不变
解析：虽然A为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右加速运动而获得动能，即气体对外做了功，所以选项A错误；由于气体膨胀，压强减小，活塞受到的推力减小，所以加速度减小，选项B错误；缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，而体积增大，压强减小，气体分子在单位时间内撞击活塞的次数减少，在相同时间内，气体分子对活塞的作用力也减小，选项C正确，D错误．
答案：C
综合应用
8．如图4所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，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4
A．做功可以增加物体的热量
B．做功一定升高物体的温度
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
解析：迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃气筒内的气体做功，由于是迅速向下压筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程(即Q＝0)．乙醚达到燃点而燃烧，表明气体温度升高，内能增大，这说明做功可以改变物体的内能．
答案：C
9．在如图5所示的柱形容器内封有一定质量的密闭气体，光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成．另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止．在这一过程中，密闭气体内能的改变量ΔU、外界对密闭气体所做的功W与物体和活塞的重力势能的变化关系是( )
图5
A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W
B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh
C．ΔU＝W，WD．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh
解析：因活塞和容器用良好的隔热材料制成，气体不向外散失热量，外界对气体做功W，等于气体增加的内能ΔU，即W＝ΔU，又由于碰撞有机械能损失，故W答案：C
10．如图6所示，容器A、B中各有一个可以自由移动的活塞，活塞下面是水，上面为大气，大气压恒定．A、B间用带有阀门的管道相连，整个装置与外界隔热．A容器的横截面积大于B容器的横截面积，开始时A的液面高于B的液面，开启阀门后，A中的水逐渐流向B，直至两边液面相平．在这个过程中( )
图6
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，水的内能减小
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
解析：由题知，本过程是一个绝热过程，没有热交换，因此判断内能的改变，只需看做功情况．在水面发生变化时，大气压力对A活塞做正功，对B活塞做负功，其中对A活塞做正功为WA＝pSAΔhA，对B活塞做负功为WB＝pSBΔhB，而水的体积不变，即SAΔhA＝SBΔhB，所以大气压做的总功为零．但仔细比较此过程会发现，水的重力做正功，所以水的内能增加了．
答案：D
11．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图7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( )
图7
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：根据“气体膨胀”可知气体对外做功，又气体与外界无热交换且不计分子间分子势能，可知气体内能减小，分子平均动能减小．
答案：A
12．从100 m高空由静止开始下落的水滴，在下落的整个过程中，假定有50%的动能转化为水滴的内能，则水滴的温度升高多少？[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解：水滴下落过程中重力势能转化为动能，Ek＝mgh动能的50%转化为水滴的内能，即Q＝50%Ek
又Q＝cmΔt
代入数据解得Δt＝0.12 ℃
13．物体在水平面上运动，速度由9 m/s减少到7 m/s的过程中，减少的动能全部转化为物体的内能，如果物体继续运动，又有一些动能全部转化为上述等量的内能，这时物体的速度是多少？
解：由动能定理可得摩擦力做的功为：
Wf＝ΔEk＝m(72－92)
＝－m×32 J
要使物体有相等的动能转化为内能．设速度为v，
则有：m(v2－72)＝－m×32
v＝ m/s.
14．冬季的温度很低，有时很难启动摩托车，这时驾驶者先关闭油门，然后连续踏下启动摇杆数次，然后再打开油门即可启动，请问运用的原理是什么？
解：冬天很难启动摩托车的原因是温度太低，气缸里的气体很难达到汽油能够燃烧的温度．连续踏下启动摇杆，活塞不断压缩气缸里的气体做功，气体内能增加，温度升高，此时再打开油门点火，就比较容易达到燃点，即可启动摩托车．
(共38张PPT)
同步导练/RJ·选修3-3
物理
经典品质/超越梦想
同步导练
第十章 热力学定律
第一节 功和内能
目 标 导 向
自 主学习
要 点 导 析
方 法 导 学
