高中物理 第十章 热力学定律 2 热和内能成长训练 新人教版选修3-3.doc

2 热和内能主动成长夯基达标1.下列说法中，正确的是（ ）a.物体吸收热量，其内能必定增大b.物体吸收热量，温度不变，体积必然增大c.0水结成0冰，其分子势能减小，内能增大d.0水结成0冰，其分子势能减小，内能也减小解析：物体吸收热量，但此热量未必用以增加物体内能，它也可能转化为对外界做功，因此其内能未必增大，选项a错；一般情况下，物体吸收热量，若温度不变，即分子动能不变，则这些热量或者转化成分子势能，或者转化为对外所做的功，在这两种情况下，体积都将增大.但是，如上述所说，如果发生了相变之类的状态变化，情况将有所不同，吸收的热量可能会转化为相变潜能而体积不一定增大，选项b错；0水结成0冰，这时虽然体积增大，但由于释放了相变潜能，分子势能不是增大而是减小了，因此内能不是增大而是减小了，选项c错.答案:d2.在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是（ ）a.电流通过电炉丝时其温度升高 b.在阳光照射下水的温度升高c.铁锤打铁使铁块温度升高 d.在炉火上的水被烧开解析：选项a是电流做功改变物体内能，c是铁锤做功改变物体的内能，故选项a、c错，选项b、d均为热传递改变物体的内能，选项b、d对. 做功改变物体内能的实质是其他形式的能与内能之间的相互转化，而热传递改变物体内能的实质是物体内能的相互转移，这也是判断一个过程是以何种方式改变物体内能的关键.答案:bd3.下列说法正确的是（ ）a.熔融的铁块化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变b.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增加c.a、b两物体接触时有热量从物体a传到物体b，这说明物体a的内能大于物体b的内能d.a、b两物体的温度相同时，a、b两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析：本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解，温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化.两物体温度相同时，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由式知平均速率可能不同，故选项a错，选项d正确.最易错的是认为有热量从a传到b，肯定a的内能大，其实有热量从a传到b只说明a的温度高，但内能还要看它们的分子总数和分子势能这些因素，故选项c错.机械运动的速度增加与分子热运动的动能无关，故选项b错.答案:d4.一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（ ）a.气体内能一定增加 b.气体内能一定减小c.气体内能一定不变 d.不能确定解析：气体的内能是由热传递和做功共同决定的，现在吸收热量和对外做功同时进行，不知道具体的数值关系，因此无法判断，所以选项d正确.答案:d5.物体的内能增加了20 j ,下列说法中正确的是（ ）a.一定是外界对物体做了20 j的功 b.一定是物体吸收了20 j的热量c.一定是物体分子动能增加了20 j d.物体的分子平均动能可能不变解析：做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 j，其方式是不确定的，因此a、b错误.而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案c错误.答案:d6.如图10-2-1所示，木块a放在木块b的左端，用恒力f将a拉至b的右端，第一次将b固定在地面上，f做功为w1，生热为q1；第二次让b在光滑地面上自由滑动，这次f做的功为w2，生热为q2，则应有（ ）图10-2-1a.w1w2，q1=q2 b.w1=w2，q1=q2c.w1w2，q1q2 d.w1w2，q1q2解析：解决本题的关键是找出相对位移，再由公式求热量.公式q=fl是由能量守恒守律推导而来的.因此，也可以根据能量守恒，通过求其他形式的能量的减少量来间接求内能的增加量.设b板长为l,a、b间摩擦力为f，当b固定时，w1=fl，q1=fs相=fl；当b不固定时，如图11由于a对b有摩擦力使b向右移sb，则a的位移为（l+sb），所以w2=f（l+sb），q2=fs相=fl，选项a正确.图11答案:a7.如图10-2-2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内，a、b两球用同一材料制作，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同一值，两球膨胀后，体积相等，则（ ）图10-2-2a.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.无法确定解析：a、b两球升高同样的温度，体积又相同，则二者内能的变化相同，而b球是处在水银中的，b球膨胀时对外做功多，因此b球吸收热量多.利用球体体积的变化从而找到做功关系，是本题解决的关键所在，也是本题的创新之处.答案:b8.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是（ ）a.物体的温度越高，所含热量越多b.物体的内能越大，热量越多c.物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大d.物体的温度不变，其内能就不变化解析：组成物体的所有分子热运动的动能与分子间势能的总和，叫做物体的内能，它与物体分子热运动的能量状态相对应.内能变化将伴随着做功过程或热传递过程，热量只是热传递过程中表征内能变化多少的物理量，因此，不存在物体含热量多少的概念. 温度是物体大量分子无规则运动平均动能的宏观标志，温度越高表明分子平均动能越大.因此，选项c是正确的.一个物体的温度不变，仅表明它的分子热运动的平均动能没有变化，但是，分子间的势能有可能变化，即内能有可能变化，如晶体熔解过程，温度不变，所吸收的热量用来增加分子间的势能.因此，选项d不正确.答案:c9.若对物体做1 200 j的功，可使物体温度升高3，改用热传递的方式，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3 000 j的功，物体的温度升高5，表明该过程中，物体还_（填“吸收”或“放出”）热量_ j.解析：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此用做功方式使物体温度升高3，如用吸热方式，也使温度升高3应吸收1 200 j的热量.如对物体做功3 000 j，温度升高5，而物体温度升高5，需要的功或热量应为e.1 200 j=cm3e=cm5故e=2 000 j因此物体应放出1 000 j的热量.答案:1 200 放出 1 00010.重1 000 kg的气锤从2.5 m高处落下，打在质量为200 kg的铁块上，要使铁块的温度升高40以上，气锤至少应落下多少次？设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升高铁块的温度取g=10 m/s2,铁的比热c=0.46 j/(g）.解析：当气锤下落到刚接触铁块时刻的动能ek=mgh=103102.5 j=2.5104 j由动能定理得，气锤撞击铁块所做的功w=ek-0=2.5104 j使铁块温度升高40 所需热量q=cmt=0.4620010340 j=3.696106 j.设气锤落下n次，才能使铁块温度升高40，则由能量守恒定律得nw=q=246.4次.所以气锤至少落下247次，才能使铁块温度升高40以上.答案:247次11.太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率是1.4 kw,今要用凹面镜制成太阳灶烧水，并要使初温为20,质量为5 kg的水在1 200 s内沸腾，则太阳灶中凹面镜受光照面积的直径至少应该是多少？（设太阳灶的总效率为50%）解析：设凹面镜的直径为d，在t=1 200 s内太阳辐射到凹面镜的能量e=pts=3.14d21 4001 200=1.318 8106d2根据能量守恒可知 50%e=cmt1.318 8106d250%=4.21035(100-20)d=1.6 m.答案:1.6 m12.某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领，做了如下实验，用一面积为0.1 m2的面盆盛6 kg的水，经太阳光垂直照射5 min，温度升高5、若地表植物接收太阳光的能力与水相等，试计算：（1）每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少？（2）若绿色植物在光合作用中要吸收1 kj的太阳能可放出0.05 l的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少l的氧气？（1公顷=104 m2)解析：(1)0.1 m2,5 min吸收太阳能为e=cmt=4.210365 j=1.26105 j所以每平方米每秒吸收太阳能e=4.2103 j.(2)每公顷每秒吸收太阳能e=4.2103104 j=4.2107 j.故放出氧气：0.05 l=2 100 l.答案:(1)4.2103 j (2)2 100 l走近高考13.(2006四川高考，19)对一定质量的气体，下列说法中正确的是（ ）a.温度升高，压强一定增大 b.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大c.压强增大，体积一定减小 d.吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大解析：温度升高，由于不知体积如何变化，不能确定压强是否增大，选项a错；同理选项c错；温度是分子热运动平均动能的标志，选项b对；吸收热量时分子热运动加剧和体积增大都是可能的，选项d对.答案:bd14.(2004北京高考，1)下列