3.1 功、热和内能的改变 练习题

功、热和内能的改变练习一、单选题1.关于做功和热传递，下列说法正确的是(    )A.热传递的条件是物体间存在内能差B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的C.只要外界对物体做功，物体的内能就一定改变D.做功和热传递改变物体内能的本质是一样的2.下列现象中没有通过做功而使物体内能发生改变的是(    )A.在阳光照射下，水的温度升高B.用铁锤打铁块，使铁块温度升高C.电流通过电炉，炉内的水温度升高D.用打气筒给自行车打气，筒壁温度升高3.下列关于物体内能的说法正确的是(    )A.温度为0℃的物体没有内能B.物体的内能越大，分子热运动越剧烈C.物体的体积增大时，内能一定增大D.改变内能的两种常见方式分别是做功和热传递4.如下图所示，A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热传递，则下列说法正确的是(    )       A           BA.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积相同，故内能增量相同D.A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同1.做功和热传递是等效的，其含义是(    )A.它们能使物体改变相同的温度B.它们能使物体改变相同的热量C.它们能使物体改变相同的内能D.它们能使物体改变相同的动能2.关于物体的内能，下列说法不正确的是(    )A.物体的内能是指物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和B.物体不从外界吸收热量，其内能也可能增加C.外界对物体做功，物体的内能一定增加D.物体内能的多少，跟物体的温度和体积都有关系3.指出下面例子中通过热传递改变物体内能的是(    )A.感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些B.擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来C.物体在阳光照射下温度升高D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高4.下列关于温度及内能的说法中正确的是(    )A.物体吸热，温度一定升高B.一个物体温度升高，一定是外界对物体做功 C.质量和温度相同的冰和水，内能是相同的D.某一铁块，温度降低，内能一定减小1.在以下事例中，只是通过热传递的方式来改变物体内能的是(    )A.点燃的爆竹在空中爆炸B.冬天暖气片为房间供暖C.汽车的车轮与地面相互摩擦发热D.两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高2.如图所示，酒精灯对烧杯中一定质量0℃的冰水混合物加热，至沸腾后继续加热一段时间。下列说法正确的是(    )A.冰水混合状态，冰和水的总内能不变B.温度升高过程中，烧杯中水的机械能增加C.沸腾过程中，烧杯中水的内能减少D.温度升高过程中，烧杯中水的内能不变3.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.做功和热传递都能改变物体的内能4.如图，在研究功与内能改变的关系时，将一小块易燃物放在厚玻璃筒底部，用力向下压活塞，可以将易燃物点燃。关于该实验，下列说法正确的是 A.筒内气体，在被压缩的同时从外界迅速吸收热量，导致气体温度升高B.只要最终筒内气体压强足够大，筒内易燃物就会被点燃C.若实验中易燃物被点燃，是活塞与筒壁间摩擦生热导致的D.该实验成功的关键是向下压活塞的力要大，速度要快1.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法不正确的是(    )A.在自发扩散过程中，气体内能不变B.在自发扩散过程中，气体对外界做功C.气体在被压缩的过程中，分子平均动能增大D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功二、多选题2.如下图所示，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(均视为理想气体)。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1.(多选)关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是(    )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、功和内能的单位相同D.功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定2.夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是(    )A.气体的内能减少B.气体的内能不变C.气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D.气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了3.用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体(    )A.体积减小，内能增大B.体积减小，压强减小C.对外界做负功，内能增大D.对外界做正功，压强减小三、填空题4.如图所示的一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为2160r/min，在此过程中每秒燃气对外做功________次。与如图的汽油机的工作过程中能量转化情况一致的是图实验中的________(填“甲”或“乙”)。 1.如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后由状态C变化到状态A。气体完成这个循环，内能的变化△U=____，对外做功W=____，气体从外界吸收的热量Q=___。(用图中已知量表示)2.如图所示，竖直放置的绝热气缸和绝热活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，质量为m。初态时活塞处于静止状态，理想气体内能为U1。现用外力将活塞缓慢向下压缩H，此时理想气体的内能为U2，若大气压强为p0，重力加速度取g，则初态时气缸内气体的压强为________；外力所做的功为_______。3.气缸内封闭了一定量压强为P=1.0×105Pa，体积为V=2.0m3的理想气体，现使气体保持压强不变体积缓慢压缩至V′=1.0m3，此过程气体向外界释放了Q=1.2×105J的热量，则压缩过程外界对气体做了______J的功，气体的内能变化了______J. 答案和解析1.【答案】B2.【答案】A3.【答案】D【解答】A.所有的物体都具有一定的内能。故A错误；B.物体的内能与物体的温度、体积、还与物体的质量、摩尔质量有关，物体的内能大温度不一定高，则分子的热运动不一定剧烈。故B错误；C.物体的体积增大时，内能不一定增大，如绝热膨胀的过程中体积增大，气体的内能减少。故C错误；D.根据热力学第一定律可知，改变内能的两种常见方式分别是做功和热传递。故D正确故选：D。4.【答案】B【解答】在水银进入管状容器的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、B中的水银柱在稳定后高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同。但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由题图可知B装置中水银的重力势能较小，所以B装置中水银的内能增量较大，故选项B正确。故选B。5.【答案】C6.【答案】C7.【答案】C【解答】ABD均是通过做功改变物体的内能，C项是通过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故C正确。 故选C。8.【答案】D【解答】AB、改变物体内能的方法有：做功和热传递，一个物体的内能增大，可能是外界对物体做了功，也可能是发生了热传递，故AB错误。C、质量和温度相同的冰变成水要吸热，则内能不同。则C错误D、同一物体分子个数是一定的，当温度降低时，分子的热运动越缓慢，则分子的动能就越小，从而物体的内能减小，由于铁块的质量不变，因此铁块的温度降低，内能一定减小，故D正确。故选：D。9.【答案】BA.点燃的爆竹在空中爆炸有通过外界做功获得的能量，故A错误；B.冬天暖气片为房间供暖是通过高温物体向低温物体传递能量来进行的，故B正确；C.汽车的车轮与地面相互摩擦发热是通过做功实现的，故C错误；D.两小球碰撞时相互做功而使温度升高，故D错误。故选：B。10.【答案】C【解析】[分析】本题考查能量物体的内能，首先物体的内能跟物体机械能没有关系，掌握从物体吸放热、温度变化、质量变化来综合判断物体内能变化。【解答】A、酒精灯对烧杯中一定质量0℃的冰水混合物加热，冰水混合状态过程，因酒精灯持续加热，故冰和水的总内能增加，选项A错误；B、温度升高的过程中，烧杯中水的内能增加，机械能不变，选项B错误；C、沸腾过程中，烧杯中水的温度不发生变化，但水的质量减少，故烧杯中水的内能减少，C正确；D、温度升高过程中，烧杯内水的内能增加，选项D错误；答案选C。11.【答案】D【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，故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，故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，故C错误；D.做功和热传递都能改变物体的内能，故D正确。故选D。12.【答案】D【解答】A.本实验的要求是迅速下压活塞，这样时间较短并且玻璃筒较厚，筒内气体几乎来不及从外界迅速吸收热量，所以气体温度升高不是从外界吸收热量造成的，故A错误；B.气体温度与内能有关，改变内能的方式是做功与热传递，筒内气体压强大，不代表温度高，如果缓慢下压，筒内气体就有足够时间与外界发生热交换，温度几乎不升高，故B错误；C.活塞与筒壁间摩擦力很小，行程也较小，所以塞与筒壁间摩擦生热几乎可以忽略， 故C错误；D.该实验成功的关键是气体体积变化要大，同时要来不及与外界发生热交换，这就要求向下压活塞的力要大，速度要快，故D正确。故选D。13.【答案】B【解答】AB 、抽开隔板时，气体体积变大，但是右方是真空，气体不对外做功，又没有热传递，则根据 ΔU=Q+W 可知，气体的内能不变，故 A 正确， B 错误；CD 、气体被压缩的过程中，外界对气体做功，根据 ΔU=Q+W 可知，气体内能增大，气体分子的平均动能变大，故 CD 正确；14.【答案】CD【解答】A、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，初始时两部分气体温度相同，故分子的平均动能相同，故选项A错误。BCD 、松开固定栓至系统达到平衡过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少，氧气温度升高，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。故选项B错误，CD正确。故选CD。15.【答案】BC【解析】解析：选BC.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；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误．16.【答案】AC【解答】当拔掉自行车的气门芯时，车胎内的压缩空气迅速膨胀对外做功，使其内能减小，温度降低。故AC正确，BD错误。故选AC。17.【答案】AC【解析】【分析】充气袋四周被挤压时，外界对气体做功，无热交换，根据热力学第一定律分析内能的变化。本题主要考查热力学第一定律、物体的内能。【解答】AC.实际气体在温度不太低、压强不太大时可看做理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q知，内能增大，故AC正确；BD.根据理想气体状态方程pVT=C可判断压强一定增大，故BD错误。故选AC。18.【答案】18；乙。【解答】由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2160r/min，即每秒钟转36圈，完成四个冲程需转2圈，做功一次，所以每秒做功18次； 汽油机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该题中，两个气门都关闭，活塞由下向上压缩气缸内的空气，即对空气做功，使得空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变了气缸内物质的内能，即是将机械能转化为内能的过程；分析图甲能看出，是水蒸气对瓶塞做功，故是将内能转化为机械能的过程，与图示过程能量转化不一致；分析图乙能看出，是通过做功的方式改变内能的，故是将机械能转化为内能的过程，与图示过程能量转化一致。故答案为：18；乙。19.【答案】0； 12p0V0；12p0V0。【解答】理想气体完成一个循环，状态不变，内能不变ΔU=0，气体A到B，体积变大，气体对外做功为：W1=p0+2p02V0=32p0V0，B到C体积不变，不做功，有：W2=0，气体C到A，体积减小，外界对气体做功为：W3=p0V0，所以一个循环气体对外做的功为：W=W1−W3=32p0V0−p0V0=12p0V0，根据热力学第一定律有：ΔU=Q+W，即为：0=Q−12p0V0，得Q=12p0V0。故答案为：0； 12p0V0；12p0V0。20.【答案】p0+mgS， U2−U1−mgH−p0SH。【解答】初态时，根据活塞受力平衡有：mg+p0S=p1S，解得：p1=p0+mgS；由于没有热交换，故Q=0；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，即：mgH+p0SH+W外=U2−U1，解得：W外=U2−U1−mgH−p0SH。故答案为：p0+mgS， U2−U1−mgH−p0SH。21.【答案】1.0×105；−0.2×105【解析】解：体积为V=2.0m3的理想气体，现在使气体压强保持不变，而体积缓慢压缩至V′=1.0m3，故压缩过程外界对气体做功为：W=P⋅△V=1.0×105Pa×(2−1)m3=1.0×105J；此过程气体向外界释放了Q=1.2×105J的热量，故吸收热量为：Q′=−1.2×105J； 根据热力学第一定律，有：△U=W+Q′=1.0×105J−1.2×105J=−0.2×105J故答案为：1.0×105；−0.2×105．