2020届高三物理二轮专题复习-功与内能

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——功与内能一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）空间冷原子钟利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子，在空间微重力环境下，这种超低温原子可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得精密的原子谱线信息，从而获得更高精度的原子钟信号，使时间测量的精度大大提高。卫星导航定位系统是利用精确测量微波信号从卫星到达目标所用的时间，从而获知卫星和目标之间的准确距离。因此，测量时间的精度，将会直接影响定位准确度。目前我国的“北斗导航定位”系统上使用的原子钟，精度仅到纳秒(10−9s)量级，所以民用的定位精度在十几米左右。“空间冷原子钟”的精度达到皮秒(A.“空间冷原子钟”的超低温原子，它们的内能为零

B.“空间冷原子钟”在地球表面和在空间微重力环境下的精度相同

C.在空间微重力环境下，做超慢速匀速直线运动的原子不受地球引力作用

D.“空间冷原子钟”试验若成功，将使“北斗导航”的精度达到厘米量级关于热现象的描述正确的是(    )A.满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行

B.做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能

C.一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D.物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的下列说法正确的是A.布朗运动就是液体分子的热运动

B.物体的温度越高，分子的平均动能越大

C.对一定质量气体加热，其内能一定增加

D.气体压强是气体分子间的斥力产生的如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则(    )A.Tb>Tc，Qab>Qac B.Tb>Tc关于物体的内能，下列说法中正确的是(    )A.温度高的物体一定比温度低的物体内能大

B.内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零

C.物体的温度升高，则组成物体的每个分子的动能都增大

D.关于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是(    )A.热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同

B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度

C.热量、功和内能的单位不同

D.功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定以下说法正确的是(    )A.热量只能由高温物体传递给低温物体

B.物体温度不变，其内能一定不变

C.对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到

D.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做内能以下关于热运动的说法中正确的是(    )A.做功只能改变物体的机械能而热传递只能改变物体的内能

B.布朗运动是液体分子的运动，它说明了液体分子在永不停息地做无规则运动

C.密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

D.扩散现象说明分子间存在斥力二、多选题（本大题共5小题，共20分）下列说法正确的是：(    )A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B.外界对物体做功，物体内能一定增大

C.饱和汽压与体积有关，与温度无关

D.温度越高，布朗运动越显著下列说法正确的是(    )A.凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的

B.做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，这表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现

C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多

D.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的光学各向异性特征

E.两个分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小缸内封闭着一定质量的理想气体，以下说法正确的是(    )A.外界向气体发生热传递，气体的内能一定增加

B.不可能把热从低温气体传到高温气体而不产生其他影响

C.如果保持气体温度不变，当压强增大时，气体的密度一定增大

D.若气体体积不变，温度升高，单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多

E.该气缸做加速运动时，汽缸内气体温度一定升高如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体).初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是(    )A.初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能

B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小

C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气

D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小下列说法正确的是(    )A.阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁

B.一定质量的理想气体对外做功时体积增大，内能一定减小

C.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

D.饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大

E.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素三、填空题（本大题共2小题，共8分）下列说法正确的是(    )A.随着分子间距的增大，斥力和引力都减小B.分子间的相互作用力随着分子间的距离的增大，一定先减小后增大C.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用D.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点E.做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的如图所示，在水平固定的筒形绝热气缸中，用绝热的活塞封闭一部分气体．活塞的横截面积为0.2m2，外界大气压强为105Pa，气体温度为27℃.活塞与气缸之间无摩擦间不漏气．用一个电阻丝R给气体加热，活塞将会缓慢移动当气缸内温度升高到77℃时，活塞移动了7.5cm.已知被封闭气体的温度每升高1℃，其内能增加四、实验题（本大题共1小题，共10分）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______转变为内能．五、计算题（本大题共3小题，共30分）如图所示，用活塞在气缸封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间的摩擦忽略不计，开始时缸内气体的温度为300K，活塞距气缸底高度h1=0.50m.给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底h2=0.80m处，此过程中缸内气体对活塞做功W=165J，同时吸收Q=550J的热量．求：

(1)缸内气体温度上升了多少；

(2)此过程中缸内气体增加的内能△U．

一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的ρ−V图象如图所示，已知该气体在状态A时的温度为27℃，则：

①该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？

②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？

如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．

(1)关于气缸内气体，下列说法正确的是______

A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少

B.所有分子的速率都增加

C.分子平均动能增大

D.对外做功，内能减少

(2)设活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，电热丝热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h，求：

①气缸内气体压强的大小；

②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量．

答案和解析1.【答案】D

【解析】【分析】空间冷原子钟是一种精确的计时工具，有望实现约3000万年误差1秒的超高精度；热力学定律说明绝对零点永远不可能达到，当达到绝对零度时分子无规则热运动的平均动能为零。本题是阅读材料题，关键是从材料中读出空间冷原子钟的计时精度，同时要能够结合热力学定律进行分析。【解答】A.根据热力学定律，绝对零度永远不可能达到，故“空间冷原子钟”的超低温原子的内能不为零，只能无限接近零，故A错误；

B.“空间冷原子钟”在在空间微重力环境下和地球表面受重力不同，故精度不同，故B错误；

C.在空间微重力环境下，做超慢速匀速直线运动的原子依然受重力，只是重力很小，可以忽略不计，故C错误；

D.做超慢速匀速直线运动的原子提高，精度到纳秒(10−9s)量级，定位精度在十几米左右，故精度达到皮秒(10−12s)量级，精度提高1000倍，达到十几厘米，故

2.【答案】C

【解析】解：A、例如空调制冷、制热都是满足能量守恒定律的宏观过程，但不是自发进行，故A错误

B、做功和热传递是改变物体内能的两种方法，做功是其他形式的能转化为内能，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能，故B错误；

C、系统到达热平衡的条件，温度相同；故C正确；

D、物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误

故选：C．

在热力学中，系统发生变化时，内能的变化为△U=Q+W，改变物体内能的两种方式；热力学第二定律不同表述，大量分子的热运动满足统计规律．

本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律，关键是根据公式△E=W+Q进行分析，基础题．

3.【答案】B

【解析】【分析】布朗运动是花粉的无规则运动；

温度是分子平均动能的标志；改变内能的方式有做功和热传递；气体压强是气体对器闭碰撞产生的。

该题关键是掌握布朗运动的现象和实质；其次是掌握改变内能的方式包含做功和热传递，在分析内能变化时，要综合考虑这两个因素。【解答】A.布朗运动是花粉的无规则运动，反映的是液体分子的热运动，故A错误；B.温度是分子平均动能的标志，故物体的温度越高，分子的平均动能越大，故B正确；C.对一定质量气体加热，如果同时对外做功，其内能不一定增加，故C错误；D.气体压强是大量气体分子对器壁碰撞产生的，故D错误。故选B。

4.【答案】D

【解析】【分析】状态B和C的体积从图中可得知，且已知状态C的温度，从B到C是等压变化，由气体状态方程可得出状态B时的温度；

因状态A和状态C的温度相同，所以这两种状态下内能相同，从而可知A到B和B到C的过程中内能的变化大小相同，这两个过程是一个不做功，一个对外做功，结合热力学第一定律可知结果。该题考查了气体的状态方程和热力学第一定律的应用，利用气体状态方程解决问题时，首先要确定气体状态和各状态下的状态参量，选择相应的气体变化规律解答；在利用热力学第一定律解决问题时，要注意气体的做功情况，区分对内做功和对外做功，同时要注意区分吸热还是放热。【解答】设气体在a状态时的温度为Ta，由图可知：Vc=Va=V0、Vb=2V0=2Va，

从a到b是等压变化：

解得：Tb=2Ta

从a到c是等容变化：

，由于Pc=2P0=2Pa

解得：Tc而a→b过程体积增大，气体对外做正功，由热力学第一定律可知a→b过程增加的内能大于a→b过程吸收的热量，Q

 ​ac<Q

 ab，故D正确。

5.【答案】D

【解析】【分析】

解答本题需掌握：影响内能大小的因素有哪些，内能与温度的关系是什么，改变内能的方式有哪些。

本题主要考查学生对：内能的概念的了解和掌握；属于基础题。

【解答】

A.物体内能由物质的量、物体温度与物体体积决定，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，A错误；

B.分子永不停息地做无规则，任何物体内能不可能为零，B错误；

C.物体的温度升高，分子平均动能增大，但并不是每一个分子动能都增大，可能有的分子动能还减小，C错误；

D.做功和热传递都能改变物体的内能，D正确。

故选D。

6.【答案】B

【解析】【分析】

功与热量都是能量转化的量度，它们是过程量；

内能是组成物体的所有分子动能与分子势能的总和，是一个状态量；

热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，它们的单位相同，都是焦耳．

本题难度不大，是一道基础题，知道热量、功、内能的概念，知道它们的单位、知道哪些是过程量，哪些是状态量，即可正确解题．

【解答】

解：A、热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；

B、功与热量都是能量转化的量度，热量和功都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；

C、热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C错误；

D、功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误；

故选B。

7.【答案】C

【解析】【分析】由热力学第三定律知热力学零度不可能达到；由热力学第二定律知热量自发地由高温物体传递给低温物体；物体的温度改变，内能一定改变，但是内能改变，温度不一定改变；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。本题主要考查学生对温度、内能、热量关系的了解和掌握；知道改变物体内能的方法有做功和热传递，且两种方法在改变物体内能上是等效的。【解答】A.热量自发地由高温物体传递给低温物体，在外界的影响下，热量也可以由低温物体传递给高温物体，故A错误;B.温度不变时，物体内能可能增大也可以减小，故B错误；C.根据热力学第三定律和大量实验事实可知，热力学零度只能接近，不能达到，故C正确；D.表明没有热量交换，而没有热量交换意味着两者的温度是一样的，但总的热量不一定一样，故D错误。故选C。

8.【答案】C

【解析】【解答】

A、做功和热传递都可以改变物体的内能，故A错误；

B、布朗运动是以液体中悬浮小颗粒的运动，反应了液体分子的无规则热运动，故B错误；

C、密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，分子的无规则热运动的动能增加，故气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，故C正确；

D、扩散现象说明分子在永不停息地做无规则热运动，故D错误；

故选：C。

【分析】

解答本题需掌握：

改变物体内能的两种方式有做功和热传递；

布朗运动是悬浮固体小颗粒的运动；

气体对容器壁的压强是大量分子碰撞的结果；

扩散现象是分子永不停息无规则运动的标志．

本题考查了改变物体内能的两种方式、布朗运动、气体压强的微观解释、扩散现象，都是定性讨论，关键多看书．

9.【答案】AD

【解析】【分析】温度是分子热运动平均动能的标志，热力学第一定律公式为：ΔU=Q+W，饱和汽压与液体的种类以及温度有关，布朗运动的剧烈程度与温度和颗粒大小有关。本题考查了热力学第一定律、饱和汽压、布朗运动以及分子平均动能的有关知识，是对基础性知识的掌握。【解答】A.温度高的物体分子平均动能一定大，但内能不一定大，内能的大小还与物质的量、物态等因素有关，故A正确；B.做功和热传递都可以改变物体的内能，外界对物体做功，若同时散热，物体内能不一定增加，故B错误；C.饱和汽压与体积无关，与温度和液体种类有关，故C错误；D.根据布朗运动的特点，温度越高，布朗运动越显著，故D正确。故选AD。

10.【答案】BCD

【解析】解：A、根据热力学第二定律，与热学有关的过程都有一定的方向性，所以不违背能量守恒定律的实验构想，不一定都能够实现。故A错误；

B、做功与热传递都可以改变物体的内能，要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现。故B正确；

C、温度升高，分子运动的激烈程度增大；根据压强的微观意义可知，保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，单位体积内分子的密度不变而分子运动的激烈程度增大，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多。故C正确；

D、液晶是一类特殊的物态，液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的光学各向异性特征。故D正确；

E、两个分子间距离增大的过程中，当分子之间的距离小于r0时，随分子间距离的增大，分子间的作用力减小；当分子之间的距离从r0继续增大时，分子之间的作用力先增大后减小。故E错误。

故选：BCD。

与热学有关的过程都有一定的方向性；做功与热传递都可以改变物体的内能；根据压强的微观意义分析压强的变化；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的光学各向异性特征；根据分子力的变化特点分析分子力的变化．

该题考查热力学第二定律、改变内能的方式、压强的微观意义等3−3的知识点的内容，这一部分的内容都是一些记忆性的知识点，在平时的学习中要注意多加积累．

11.【答案】【解析】解：A、外界向气体发生热传递，气体可能同时对外做功，故气体的内能不一定增加，故A错误；

B、根据热力学第二定律，不可能把热从低温气体传到高温气体而不产生其他影响，故B正确；

C、如果保持气体温度不变，当压强增大时，分子热运动的平均动能不变，单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多，故分子数密度增加，故C正确；

D、若气体体积不变，温度升高，分子数密度增加，分子热运动的平均动能增加，故单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多，故D正确；

E、该气缸做加速运动时，分子热运动平均动能不受影响，故汽缸内气体温度不变，故E错误；

故选：BCD。

热力学第一定律公式：ΔU=W+Q；热力学第二定律所以一切宏观热现象都具有方向性；气体压强从微观角度看决定于分子数密度和分子热运动的平均动能。

本题考查热力学第一定律、热力学第二定律和气体压强的微观意义，关键是记住基础知识，基础题目。

12.【答案】CD

【解析】解：温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质量无关，两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，故A错误；

松开固定栓至系统达到平衡过程中，先是氢气对氧气做功，内能减少，氧气内能增加，温度升高．由于存在温度差，发生热传递，最后两者温度相同，故氧气内能又减小，等于初始值，所以两种气体的内能与初始时相同．故B错误，CD正确；

故选CD

理想气体的内能只与温度有关，则由温度的变化可知内能的变化；由热力学第一定律可知两部分气体间热量的传递方向．

本题要注意理想气体分子间距离较大，故不计分子势能，分子内能只与温度有关，温度相同，则内能及分子的平均动能均相同．

13.【答案】ADE

【解析】【分析】

阿伏伽德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁；气体的内能即与做功有关，还与吸放热有关；扩散现象可发生在固体液体气体间，因为分子是运动的，分子间有间隙。

本题考查阿伏伽德罗常数、分子的热运动及饱和气压，要注意准确掌握相关热学规律。

【解答】

A.阿伏伽德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁，故A正确；

B.一定质量的理想气体对外做功，体积增大，有可能吸热，内能不一定减小，故B错误；

C.PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，是分子团整体的运动，故C错误；

D.温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压随温度的升高而增大，而饱和汽压与气体的体积无关，故D正确；

E.分子是运动的，温度越高运动越剧烈，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故E正确。

故选：ADE。

14.【答案】ACD

【解析】【分析】分子间作用力是分子引力和分子斥力的合力；根据热力学第一定律，做功和热传递对改变物体的内能是等效的；液晶对光现象显示各项异性。要会分析分子力随距离的变化，以及分子力做功与分子势能变化关系，这些是重点考察内容。【解答】A.分子间同时存在引力和斥力，分子引力和分子斥力都随分子间距的增大而减小，故A正确；

B.当分子间距大于平衡距离时，分子间的相互作用力随着分子间的距离的增大而先增大后减小，故B错误；

C.液体表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力．露珠的形成就是由于液体表面张力的作用，故C正确；

D.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点而设计的，故D正确；E.根据热力学第一定律，做功和热传递在改变系统内能方面是等价的，故E错误。

故选ACD。

15.【答案】解：外界大气压强为105Pa，活塞移动了7.5cm，故气体对外做的功：

W=P0S△l=105Pa×0.2m2×0.075m=1500J

气体内能增量：

△U=(77−27)×74.8J=3740J【解析】气体等压膨胀，根据W=P⋅△V求解求解气体对外做的功，根据△U=W+Q求解电阻丝对气体提供的热量．

本题关键是根据热力学第一定律公式△U=W+Q列式求解，注意气体对外做功时W为负值，吸热时Q为正值．

16.【答案】做功

【解析】解：“钻木取火”是通过做功方式改变物体的内能，在此过程中，机械能转变为内能．

故答案为：做功，机械能

做功与热传递都可以改变物体的内能，做功是能量转化过程，热传递是能量的转移过程

本题考查了改变物体内能的方式，难度不大，是一道基础题；知道：做功与热传递都可以改变物体的内能，做功是能量转化过程，热传递是能量的转移过程，即可正确解题

17.【答案】解：(1)气体做等压变化，由盖吕萨克定律知：

h1ST=h2ST+△T

代入数据得：△T=180K

(2)由热力学第一定律有：△u=W+Q

增加的内能为：△U=Q−