例析物体的内能及改变内能的两种方式.doc

例析物体的内能及改变内能的两种方式 Email：一、 物体的内能物体中所有分子作热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。1. 分子平均动能要确定每个分子的动能是不可能的，也是没有意义的。因此，我们关心的不是每个分子的动能，而是所有分子动能的平均值，即分子的平均动能。分子平均动能与温度有关。温度高，分子平均动能大；温度低，分子平均动能小，而物体的所有分子的总动能又是由分子平均动能和分子数决定的。2. 分子势能由分子间相互作用和相对位置决定的能量叫做分子势能。分子势能大小与物体的体积有关。当分子间距离0时，分子势能随分子间距离增大而增大；当0时,分子势能随分子间的距离减小而增大；当0时，分子势能最小。可见在判断分子势能的大小时，不能简单地认为体积大、分子势能就大，体积小，分子势能就小。在宏观上物体的内能与物体质量、温度、体积和物态有关，是个状态量。例1.下列说法正确的是 （ ）A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动平均速率小C.0的冰溶化成0水，体积减小，势能减小。D.物体作加速运动时，速度越来越大，物体内分子的平均动能不一定越来越大解析：温度低的物体其分子平均动能小，但所有分子的平均动能和势能总和大小不一定小，即内能不一定小。由于不同物质分子质量不同，所以分子的平均动能小但其平均速率不一定小。0的冰溶化成0的水，要吸热，内能增加，温度没变，分子平均动能没变，所以分子势能增加。物体速度变大，只能说明宏观上物体动能增大，但只要温度不变，物体内分子无规则运动的平均动能就不变，D选项正确。例2.质量相等的氢气和氧气，温度相同。若不考虑分子间的势能，则（ ）A.氧气内能较大B.氢气内能较大C.两者内能相等D.氢气分子平均动能较大解析：氢气与氧气温度相同，只能说明二者的分子平均动能相同，但所有分子总动能还与分子数多少有关。由于质量相同时，氢气的分子数多于氧气的分子数，所以氢气内能较大。B选项正确。例3.如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于X轴上。甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离关系如图中曲线所示。F0为斥力，F0为引力，a.b.c.d为x轴上四个特定位置，现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）A.乙分子从a到b过程中，两分子间分子势能减小，从b到c过程中，两分子间势能增加B.乙分子从a到c过程中，两分子间分子势能增加C.乙分子从a到c过程中，两分子间分子势能减小，从c到d过程中，两分子间势能增加D.乙分子从a到b过程中，两分子间分子势能增加，从b到d过程中，两分子间势能在减小FdbcaO0x解析：由图示可知，乙分子在C处，分子力为零，则O、C之间的距离为0，乙分子由a向c运动过程中，0，分子力表现为吸引力，乙分子受力方向与其运动方向一致，分子力做正功，分子势能减小，乙分子由c向d运动过程中，0，分子力为斥力，乙分子受力方向与运动方向相反，分子力做负功，分子势能增大，选项c正确。图1二、 改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式是做功和热传递。1. 做功改变内能。外界对物体做功，物体内能增加，物体对外界做功，物体内能减少，做功改变内能的过程，实质上是能量发生转化的过程。电流做功，克服摩擦力做功，都可以改变内能，说明电能、机械能转化为内能。2. 热传递改变内能。物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。热传递改变内能的过程，其本质是内能从一个物体转移到另一个物体，两种改变内能的方式，本质是不同的，但却是等效的。功、热量、内能的改变三者之间的定量关系，遵循热力学第一定律，即UQW。热力学第一定律也体现了能量在转化和转移过程中，其总量是不变的能量守恒这一自然规律。例4.下列关于物体内能变化情况的说法中正确的是（ ）A.吸热的物体，其内能一定增加B.体积膨胀的物体，其内能一定减少C.放热物体其内能也可能增加D.绝热压缩的物体，其内能一定增加解析：根据热力学第一定律，一定质量物体内能的变化情况，由做功和热传递的总体效果来决定。体积膨胀说明物体对外做功，压缩物体说明外界对物体做功，“绝热”表示无热传递现象发生。选项C、D正确。例5.在墙壁与外界无热交换的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两种电器工作较长时间后房间内温度将_，这是因为_。解析：电冰箱工作时要放热，电风扇转动时对室内空气做功，电能转化为内能，故室内温度升高。 答案：升高；电能转化为内能。AB例6.如图2所示，直立容器内部有玻璃隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度较大，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E，则（ ）图2A. EQ B.EQ C. EQ D.无法比较解析：A、B气体开始时的合重心在中线下方，混合均匀后重心上升至中线，则重力势能增大，根据能量的转化和守恒定律知，气体吸收的热量，一部分增加了气体内能，另一部分转化为气体重力势能，故选项B正确。例7.图3中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定，A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中水面比B中的高，打开阀门使A中的水流逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中：AK 则（ ）BKA.大气压力对水做功，水的内能增加KB.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，水的内能不变图3D.大气压力对水不做功，水的内能增加解析：打开阀门后，A中的水将逐渐向B中流，达到平衡后，A、B中水面一样高。在这个过程中，可能对水做功的外力有活塞A上方的大气压力，活塞B上方的大气压力以及水的重力。设大气压强为P0，A活塞横截面积为S1，活塞向下移动的距离为h1，大气压力通过活塞对水做功W1P0S1h1P0V1，同时B活塞上移，设其横截面积为S2，活塞上移的距离为h2，对B活塞、大气压力对水作负功为W2P0S2h2P0V2，由于V1V2，所以大气压对水作的总功WW1W2P0V1P0V20，即大气压力对水不做功。尽管打开阀门K后，各部分水都在流动，但从重力势能变化的角度考虑，相当于A容器中体积为V1的那部分水降到B容器中体积为V2的部分去了，设这部分水的质量为m，则重力做了正功WGmg，可见水的重力势能减小，水的内能增加，故选项D正确。例8.在光滑水平面上有一个长为l的木块，保持静止状态，子弹水平射穿木块，则下述说法正确的是 （ ）A. 做功使木块内能增加 B. 子弹损失的机械能，等于子弹与木块增加的内能C. 子弹损失的机械能，等于木块增加的动能与内能总和D. 子弹和木块的系统总能量保持不变解析：设子弹质量为m，木块质量为M，木块的位移为s，子弹射入木块前速度为V0，射穿木块时的子弹速度为V1，木块获得的速度为V2，木块对子弹阻力恒为f。对子弹和木块分别运用动能定理则有：子弹：f（s+l）mV02 mV12 （1）木块：fsMV22 （2）两式相减有： flmV02（mV12MV22） （3）上述（2）式表示摩擦力对木块做功等于木块动能