高中物理 10.1 功和內(nèi)能 10.2 熱和內(nèi)能 新人教選修33_第1頁
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........一、焦耳兩個(gè)實(shí)驗(yàn)比較及功和能的關(guān)系.1.焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的比較..2.功和內(nèi)能的關(guān)系(1)內(nèi)能與內(nèi)能變化的關(guān)系①物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和.因此物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量.②當(dāng)物體溫度變化時(shí),分子平均動(dòng)能變化.物體體積變化時(shí),分子勢(shì)能發(fā)生變化,因此物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定,與中間過程及方式無關(guān)..(2)做功與內(nèi)能變化的關(guān)系①做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程.②在絕熱過程中,外界對(duì)物體做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,物體的內(nèi)能就增加多少..(3)功和內(nèi)能的區(qū)別①功是過程量,內(nèi)能是狀態(tài)量.②在絕熱過程中,做功一定能引起內(nèi)能的變化.③物體的內(nèi)能大,并不意味著做功多.在絕熱過程中,只有內(nèi)能變化越大時(shí),對(duì)應(yīng)著做功越多..在絕熱過程中,外界對(duì)系統(tǒng)做功,系統(tǒng)的內(nèi)能增加,外界對(duì)系統(tǒng)做多少功,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少;系統(tǒng)對(duì)外界做功,系統(tǒng)的內(nèi)能減少,系統(tǒng)對(duì)外界做多少功,系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少..【典例1】(2010·福建高考)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞.今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后,氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦,則被密封的氣體().A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能增加.【解題指導(dǎo)】明確研究對(duì)象是密閉的氣體,由功和內(nèi)能的關(guān)系得出溫度的變化,再利用理想氣體狀態(tài)方程求解.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.由F對(duì)密閉的氣體做正功,容器及活塞絕熱,則Q=0,由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大,T升高,再根據(jù)pV/T=C,V減小,p增大,故選C..【規(guī)律方法】分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下,若外界對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)內(nèi)能增加,ΔU為正值;若系統(tǒng)對(duì)外界做正功,系統(tǒng)內(nèi)能減少,ΔU為負(fù)值.此過程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化多少的量度.(2)在絕熱過程中,內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量,氣體的初、末狀態(tài)確定了,即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了,內(nèi)能的變化ΔU也確定了,而功是能量轉(zhuǎn)化的量度,所以ΔU=W,即W為恒量,這也是判斷絕熱過程的一種方法..【變式訓(xùn)練】(2011·汕頭高二檢測(cè))如圖所示,活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的,且不漏氣.以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能,則在將拉桿緩慢向左拉的過程中()A.E甲不變,E乙減小B.E甲不變,E乙增大C.E甲增大,E乙不變D.E甲增大,E乙減小.【解析】選D.接觸面是絕熱面,拉動(dòng)拉桿,對(duì)乙部分氣體來講,氣體推動(dòng)活塞對(duì)活塞做功,內(nèi)能減小,溫度降低;對(duì)甲部分氣體來講,活塞壓縮氣體做功,內(nèi)能增大..【變式備選】采用絕熱(即不與外界交換熱量)的方式使一定量的氣體由初狀態(tài)A變化至末狀態(tài)B.對(duì)于不同的絕熱方式下面說法正確的是()A.對(duì)氣體所做的功不同B.對(duì)氣體所做的功相同C.對(duì)氣體不需做功,因?yàn)闆]有能量的傳遞D.以上三種說法都不對(duì).【解析】選B.一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能只與狀態(tài)有關(guān),內(nèi)能的變化只與始末狀態(tài)有關(guān),與過程無關(guān),對(duì)絕熱過程由ΔU=W可知,ΔU相同則W相同,B對(duì),A、C、D錯(cuò)..二、溫度、內(nèi)能和熱量的區(qū)別與聯(lián)系.1.溫度與內(nèi)能從宏觀看,溫度表示的是物體的冷熱程度;從微觀看,溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度,是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.物體的溫度升高,其內(nèi)能一定增加.但向物體傳遞熱量,物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時(shí)對(duì)外做功)..2.熱量和內(nèi)能熱量是熱傳遞過程中的特征物理量,和功一樣,熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量,是用來衡量物體內(nèi)能變化的.有過程,才有變化,離開過程,毫無意義.就某一狀態(tài)而言,只有“內(nèi)能”,根本不存在什么“熱量”和“功”,因此,不能說一個(gè)系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”.內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,狀態(tài)確定,系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定,要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化,可以通過熱傳遞或做功兩種過程來完成..熱傳遞改變物體內(nèi)能的過程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.在僅有熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生變化時(shí),內(nèi)能改變的多少可用熱量來量度.物體吸收了多少熱量,物體的內(nèi)能就增加多少;物體放出了多少熱量,物體的內(nèi)能就減少多少..【典例2】對(duì)于熱量、功和內(nèi)能三者的說法正確的是()A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同D.熱量和功是由過程決定的,而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的.【解題指導(dǎo)】求解此題應(yīng)把握以下三點(diǎn):.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.物體的內(nèi)能是指物體所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種途徑,這三者的物理意義不同,A項(xiàng)錯(cuò).熱量是表示在熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化多少的物理量,而功也是用做功的方式來量度改變物體內(nèi)能多少的物理量,B項(xiàng)錯(cuò).三者單位都是焦耳,C項(xiàng)錯(cuò),熱量和功是過程量,內(nèi)能是狀態(tài)量,D項(xiàng)正確..【規(guī)律方法】區(qū)別熱量、功和內(nèi)能的技巧(1)就某一狀態(tài)而言,只有“內(nèi)能”,根本談不上“熱量”和“功”.(2)就某一過程而言,“內(nèi)能”有變化,與“熱量”、“功”對(duì)應(yīng).(3)一個(gè)物體的內(nèi)能無法計(jì)算,但物體的內(nèi)能變化是可以計(jì)算的..【變式訓(xùn)練】關(guān)于溫度、熱量、功、內(nèi)能,以下說法正確的是()A.同一物體溫度高時(shí),含有的熱量多B.物體的內(nèi)能越大,含有的熱量就越多,溫度也越高C.外界對(duì)系統(tǒng)做功W,內(nèi)能必定增加WD.熱量總是從溫度高的物體傳給溫度低的物體.【解析】選D.同一物體溫度高時(shí),內(nèi)能大,只有熱傳遞過程轉(zhuǎn)移的內(nèi)能才能稱為熱量,A錯(cuò),B錯(cuò);在熱傳遞過程中,熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體,D對(duì);只有在絕熱過程中ΔU=W,C錯(cuò)..【典例】(2011·??诟叨z測(cè))如圖所示,厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一個(gè)靈敏溫度計(jì)和一根氣針,另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)的膠塞.用打氣筒慢慢向筒內(nèi)打氣,使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到一定程度,這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù).打開卡子,膠塞沖出容器后().A.溫度計(jì)示數(shù)變大,實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少B.溫度計(jì)示數(shù)變大,實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加C.溫度計(jì)示數(shù)變小,實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少D.溫度計(jì)示數(shù)變小,實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加.【解題指導(dǎo)】本題中打開卡子,氣體迅速膨脹,這樣的過程可以當(dāng)作絕熱過程,再根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度來解題.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.氣體膨脹對(duì)外界做功,內(nèi)能減少,溫度降低..一、選擇題1.指出下面例子中通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是()A.感到手冷時(shí),搓搓手就會(huì)覺得暖和些B.擦火柴時(shí),火柴頭上的紅磷溫度升高到紅磷的燃點(diǎn),火柴燃燒起來C.物體在陽光照射下溫度升高D.反復(fù)彎折一根鐵絲,彎折的部分溫度升高【解析】選C.A、B、D均是通過做功改變物體的內(nèi)能,C項(xiàng)是通過熱傳遞的方式之一熱輻射來改變物體內(nèi)能,故C項(xiàng)正確..2.金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物,有可能使汽缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是()A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞C.緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞【解析】選A.要使汽缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn),即要讓封閉氣體溫度升高,內(nèi)能增加,故要對(duì)氣體做功,向里推活塞,若動(dòng)作緩慢,由于有熱傳遞達(dá)不到理想溫度,故要迅速,選項(xiàng)A正確..3.(2011·太原高二檢測(cè))關(guān)于熱傳遞,下列說法正確的是()A.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞B.物體間存在溫度差,才能發(fā)生熱傳遞C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行D.物體內(nèi)能發(fā)生改變,一定是吸收或放出了熱量.【解析】選B.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,故A錯(cuò).熱傳遞發(fā)生的條件是物體間存在溫度差,高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,若兩物體溫度相同,它們之間便不會(huì)發(fā)生熱傳遞,故B對(duì)、C錯(cuò).物體吸收或放出熱量,內(nèi)能會(huì)發(fā)生變化,但內(nèi)能變化不一定是熱傳遞引起的,還可以用做功的方式,故D錯(cuò)..4.下列關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三者的說法中正確的是()A.三者單位相同,物理意義相同B.熱量和功是內(nèi)能的量度C.熱量和功由過程決定,而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定D.系統(tǒng)內(nèi)能增加了100J,可能是外界采用絕熱方式對(duì)系統(tǒng)做功100J,也可能是外界單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱100J.【解析】選C、D.熱量、功和內(nèi)能三者盡管單位相同,但物理意義有本質(zhì)區(qū)別,A錯(cuò).熱量和功由過程決定,內(nèi)能由物體狀態(tài)決定,熱量和功是內(nèi)能變化的量度,C對(duì),B錯(cuò).對(duì)一個(gè)絕熱過程ΔU=W=100J,對(duì)一個(gè)單純熱傳遞過程ΔU=Q=100J,D對(duì)..【方法技巧】功、熱傳遞、內(nèi)能關(guān)系問題的分析方法解答此類問題要注意:(1)要深入理解改變物體內(nèi)能的兩種方式——做功和熱傳遞.(2)物體的內(nèi)能即所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和.(3)熱傳遞是內(nèi)能從高溫物體向低溫物體(或一個(gè)物體高溫部分向低溫部分)的轉(zhuǎn)移.(4)做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程,分析做功過程時(shí),一定要將各種能量分析全,弄清楚能量轉(zhuǎn)化的實(shí)際情況..5.(2011·武漢高二檢測(cè))關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量,下列說法正確的是()A.內(nèi)能大的物體其熱量必定多B.熱傳遞是熱量從熱量多的物體轉(zhuǎn)移到熱量少的物體的過程C.熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度D.熱傳遞過程中,內(nèi)能大的物體其內(nèi)能減少,內(nèi)能小的物體其內(nèi)能增加,直到兩物體的內(nèi)能相等.【解析】選C.熱量的概念只在涉及內(nèi)能的傳遞時(shí)才有意義,所以不能說物體具有多少熱量,只能說物體吸收或放出了多少熱量,因而選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;熱傳遞的過程中,熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體,而溫度高的物體其內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤..6.高溫物體甲和低溫物體乙發(fā)生熱傳遞,最后達(dá)到熱平衡,這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是()A.甲把溫度傳給乙,最后甲、乙兩者溫度相等B.甲把內(nèi)能傳給乙,最后甲、乙兩者內(nèi)能相等C.甲把溫度傳給乙,最后甲、乙兩者內(nèi)能相等D.甲把內(nèi)能傳給乙,最后甲、乙兩者溫度相等.【解析】選D.宏觀上甲的溫度降低,乙的溫度升高,因而有的同學(xué)會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為甲物體向乙物體傳遞了溫度,而實(shí)質(zhì)上是甲將內(nèi)能傳遞給了乙,因而選項(xiàng)A、C錯(cuò);熱傳遞完成后,最后甲、乙兩物體達(dá)到熱平衡,即兩者溫度相同,并不是內(nèi)能相等,選項(xiàng)B錯(cuò),而選項(xiàng)D正確..7.器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中,如圖所示.汽缸內(nèi)封閉著一定量的氣體,氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計(jì),當(dāng)緩慢推動(dòng)活塞Q向左運(yùn)動(dòng)的過程中,有下列說法:①活塞對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能增加;②活塞對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能不變;③氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大,壓強(qiáng)增大;④氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大,壓強(qiáng)不變.其中正確的是()A.①③B.①④C.②③D.②④.【解析】選C.推動(dòng)活塞Q使活塞對(duì)氣體做功,本來氣體的溫度應(yīng)升高,但是由于緩慢推動(dòng)活塞,所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到周圍環(huán)境中,由于環(huán)境溫度恒定,所以汽缸內(nèi)氣體的溫度不變,氣體分子的平均動(dòng)能不變,①錯(cuò)誤,②正確;由于氣體被壓縮,氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大,所以單位面積上,汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多,因此,氣體的壓強(qiáng)增大,③正確,④錯(cuò)誤..8.(2011·廣州高二檢測(cè))如圖所示,把浸有乙醚的一小團(tuán)棉花放在厚玻璃筒的底部,當(dāng)很快地向下壓活塞時(shí),由于被壓縮的氣體驟然變熱,溫度升高,達(dá)到乙醚的燃點(diǎn),使浸有乙醚的棉花燃燒起來,此實(shí)驗(yàn)的目的是要說明()A.做功可以增加物體的熱量B.做功一定升高物體的溫度C.做功可以改變物體的內(nèi)能D.做功一定可以增加物體的內(nèi)能.【解析】選C.迅速向下壓活塞,實(shí)際上是在對(duì)玻璃氣筒內(nèi)的氣體做功,由于是迅速向下壓筒內(nèi)的氣體,做功時(shí)間極短,因此實(shí)驗(yàn)過程可認(rèn)為是絕熱過程(即Q=0).乙醚達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒表明氣體溫度升高內(nèi)能增大,這說明做功可以改變物體的內(nèi)能..二、非選擇題9.在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里,夏天為了降低溫度,有人打開電冰箱,電冰箱工作較長(zhǎng)時(shí)間后,房?jī)?nèi)的氣溫將會(huì)怎樣變化?并說明原因.【解析】房?jī)?nèi)的氣溫升高.電冰箱把里面熱量轉(zhuǎn)移到外面,達(dá)到降溫的效果;但從總體上看,電冰箱消耗的電能最后都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因而房?jī)?nèi)溫度升高.答案:見解析.10.若對(duì)物體做1200J的功,可使物體溫度升高3℃,改用熱傳遞的方式,使物體溫度同樣升高3℃,那么物體應(yīng)吸收多少熱量?如果對(duì)該物體做3000J的功,物體的溫度升高5℃,表明該過程中,物體放出多少熱量?.【解析】做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的,因此用吸熱方式使溫度升高3℃,應(yīng)吸收1200J的熱量.對(duì)物體做功3000J,溫度升高5℃,設(shè)物體溫度升高5℃,需要的功或熱量為ΔE.由Q=cmΔt可得,1200J=cm×3,ΔE=cm×5,所以ΔE=2000J.因此物體放出1000J的熱量.答案:1200J1000J.Thankyou!..9、靜夜四無鄰,荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹,燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:09PM11、以我獨(dú)沈久,愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別,幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng),相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā),舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比,得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果,工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前,能夠環(huán)視四周;做時(shí),你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗,只有暫時(shí)停止成功!。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果,但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:09PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事,不求其絕對(duì)圓滿,留一份不足,可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺,數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接,荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí),步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后,天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng),青山澹吾慮。。

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