初中物理尖子生自主招生培优讲义版块13 内能 专题13-3 内能 （学生版）

页专题13-3内能知识·解读一、功和内能关系的理解1．内能：所有分子的动能和势能之和．内能是状态量．2．功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，：(1)外界对系统做功，系统内能增加；(2)系统对外界做功，系统内能减少.3．内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．二、区分三组概念1、内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．2、热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．3、热量与功：热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别．三、改变内能的方式1．做功和热传递是改变内能的两种方式在单纯做功过程中，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少，.在单纯热传递过程中，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少.2．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的一杯水可以通过加热(热传递)的方法使温度升高到某一温度值，水的内能增加ΔU；也可以通过搅拌(做功)的方法使水温升高到同一温度值，水的内能增量相同．除非事先知道，否则我们无法区分是哪种方式使这杯水的内能增加的，因此，做功和热传递在改变物体内能上是等效的．3．做功和热传递的本质区别做功使物体内能改变的过程是一个宏观过程，是机械能转化为内能的过程；热传递使物体内能改变的过程是一个微观过程，是物体间内能的转移过程，没有能量形式的转化．典例·解读例1、如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小【【答案】D.【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减少，故D选项正确．例2、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．例3、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是()A.0℃的冰块内能为零B.温度高的物体含有的热量多C.汽油机压缩冲程中，机械能转化为内能D.反复弯折铁丝，铁丝温度升高，这是通过热传递的方式增加了铁丝的内能【【答案】C.【解析】一切物体在任何温度下都具有内能，A错误；热量是过程量，不能说物体含有热量，只能说吸收或放出多少热量，B错误；汽油机压缩冲程中进气门和闭气门关闭，活塞向上运动，压缩气体使其内能增加，该过程将活塞的机械能转化为气体的内能，C正确；反复弯折铁丝，铁丝温度升高，是通过做功的方式增加了铁丝的内能，D错误．故选C.例4、水煎包是东营特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色泽金黄，一面焦脆，三面嫩软，皮薄馅大，香而不腻．在水煎包的制作过程中，以下说法正确的是()①水煎包“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动②水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低③木柴燃烧时将化学能转化为内能④往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，“白气”是水汽化形成的⑤锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气的内能转化为锅盖的机械能A.①②③⑤B.①③⑤C.①③④⑤D.②③④⑤【【答案】B.【解析】水煎包“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动，①正确；水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点高，②错误；木柴燃烧时将化学能转化为内能，③正确；往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，“白气”是水蒸气液化形成的，④错误；锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气对锅盖做功，水蒸气的内能转化为锅盖的机械能，⑤正确．综合以上分析，①③⑤正确，B正确．故选B.例5、若对物体做1200J的功，可使物体温度升高3℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3℃，那么物体应吸收________J的热量，如果对该物体做3000J的功，物体的温度升高5℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________J.【【答案】1200；放出；1000.【解析】做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3℃，如用吸热方式，也使温度升高3℃应吸收1200J的热量．如对物体做功3000J，温度升高5℃，而物体温度升高5℃，需要的功或热量应为ΔE.1200J＝cm×3℃，ΔE＝cm×5℃，所以ΔE＝2000J.Q＝ΔE－W＝－1000J，因此物体应放出1000J的热量．例6、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．培优·训练一、选择题1、下列关于做功和热传递的说法中正确的是()A．做功和热传递的实质是相同的B．做功和热传递在改变物体内能上是等效的C．做功和热传递是对同一过程中的两种说法D．做功和热传递是不可能同时发生的2、下图事例中，利用热传递改变物体内能的是()3、如图是重庆人喜欢吃的酸辣粉，下列分析正确的是()A.煮酸辣粉前，锅中已沸腾的水温度一直升高B.煮酸辣粉时，通过做功改变了酸辣粉的内能C.酸辣粉冒的“白气”是由于水蒸气升华形成的D.酸辣香味四溢是由于分子永不停息做无规则运动4、（多选）如图所示，向装有少量水的烧瓶缓慢打气，突然塞子跳起来，同时瓶内出现了“白雾”，关于该现象说法正确的是()A.白雾是水蒸气B.瓶内气体膨胀对外做功C.瓶内气体内能减小D.瓶内气体温度升高5、（多选）酿酒是人类神奇的发明，如图是将谷物倒入锅中熬制酒料的过程．下列说法正确的是()A.用火种引燃木柴的过程与钻木取火的原理不相同B.灶台下木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能C.锅能向酒料传递热量，是因为锅的温度高于酒料的温度D.熬制过程中需要不断地搅拌，这是为了通过做功的方式增加物体内能6、（多选）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是()A.物体放出热量，其内能一定减少、温度一定降低B.热量都是从内能大的物体向内能小的物体传递C.把热汤倒入碗中，碗变热是通过热传递的方式改变了它的内能D.冰在熔化过程中，其内能增加而温度保持不变7、（多选）关于下面四幅图的说法正确的是()A.甲图：活塞压缩空气，硝化棉燃烧，此过程与热机的压缩冲程原理相同B.乙图：瓶内空气推开瓶塞，内能减少，瓶口出现的白雾是液化现象C.丙图：抽出玻璃板，下瓶中出现红棕色NO2气体，表明气体间可以发生扩散现象D.丁图：悬挂重物不能把两铅块分开，说明分子间存在引力，没有斥力8、如图所示，将冰块放于单层的不锈钢盆中，并加入适量的盐，用筷子搅拌大约半分钟，盆中冰与盐水混合物的温度低于0℃.将装有西瓜汁的小塑料杯放在盆中的冰块里，几分钟后西瓜汁变成了水果冰棍，这时观察到盆外壁出现白霜．下列说法正确的是()A.西瓜汁变成了冰棍，属于凝华B.西瓜汁变成冰棍的过程，内能增加C.白霜是盆周围的水蒸气放热形成的D.吃冰棍感觉凉爽，因为冰棍含有的热量少9、（多选）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10、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11、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12、（多选）用下述方法改变物体的内能，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13、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14、（多选）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．气体分子的平均动能15、如图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()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16、如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少17、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18、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19、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20、如图所示，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()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21、（多选）在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50J，下列说法中正确的是()A．一定是物体放出了50J的热量B．一定是物体吸收了50J的热量C．一定是物体分子动能增加了50JD．物体的分子平均动能可能不变22、如图甲所示的容器中，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()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，水的内能增加二、填空题1、夏天，将厚衣物和樟脑丸装入带有排气孔的塑料收纳袋内，用抽气筒向外抽气，收纳袋在________作用下体积缩小，抽气时，抽气筒壁因摩擦而发热，这是通过________的方式改变了它的内能．冬天打开收纳袋，会闻到樟脑的气味，说明了分子_______________