高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 功、热和内能的改变一课一练

课时跟踪训练（十一）  功、热和内能的改变

A级—双基达标

1．[多选]下列实例中通过做功改变物体的内能的是(　　)

A．古人钻木取火

B．用火炉把水烧开

C．用打气筒打气，筒壁变热

D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低

解析：选ACD　钻木取火，属于能量的转化；用打气筒打气，筒壁变热；瓶内的高压气体将瓶塞冲开，气体对外做功，瓶内气体的温度降低，故选项A、C、D正确；用火炉烧水改变内能属于热传递，选项B错误。

2．以下所述现象中，属于通过热传递改变了物体内能的是(　　)

A．将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热

B．放在空气中的一杯热水会冷却

C．在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热

D．电流通过电阻丝

解析：选B　反复弯折铁丝是用力对物体做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，电流通过电阻丝并做功，所以三者都是通过做功改变物体内能的；热水放在空气中，通过热辐射以及对流等方式向外传递了热，而使自身的内能减少，温度下降，它是通过热传递方式改变内能的，故B选项正确。

3.

景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒。在筒内封闭的气体被推杆压缩过程中(　　)

A．气体温度升高，压强不变

B．气体温度升高，压强变大

C．气体对外界做正功，气体内能增加

D．外界对气体做正功，气体内能减少

解析：选B　封闭的气体被推杆压缩过程中，对气体做功，内能增加，温度升高，可点燃艾绒，并且气体体积减小，压强增大，综上知B正确。

4．在一锅正在沸腾的水中，一个小气泡由底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的压强不断减小，则气泡在上浮过程中(　　)

A．内能增大　　　　　　　　 B．内能减小

C．外界对气泡做功   D．吸收热

解析：选D　气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，由于外部恒温(100 ℃)，根据pV＝CT，所以体积增大，气泡膨胀对外做功，温度不变，则内能不变，故选项A、B错误；气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热，故选项C错误，选项D正确。

5.

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，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)(　　)

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

解析：选C　抽掉隔板后，气体膨胀，体积增大，但由于右侧为真空，所以气体自由膨胀不做功，因而内能不变，温度不变，故C选项正确。

6．[多选]一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　　)

A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量

B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量

C．达到热平衡时，铜块的温度T＝

D．达到热平衡时，两者的温度相等

解析：选AD　一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是传热过程中内能的变化量，所以选项A和D都正确，选项B错误。根据热平衡方程：c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝，由此可知选项C错误。

7．小红和小明打乒乓球不小心把乒乓球踩扁了，小明认真观察后发现表面没有开裂，于是把踩扁的乒乓球放在热水里泡一下，基本恢复了原状。乒乓球内的气体可视为理想气体，对于乒乓球恢复原状的过程，下列描述中正确的是(　　)

A．内能变大，乒乓球内气体对外做正功的同时吸热

B．内能变大，乒乓球内气体对外做正功的同时放热

C．内能变大，乒乓球内气体对外做负功的同时吸热

D．内能变小，乒乓球内气体对外做负功的同时放热

解析：选A　乒乓球内的气体受热膨胀，故对外做功，气体温度升高，故内能增加，所以吸收热，故选项A正确，选项B、C、D错误。

8．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．物体分子的平均动能可能不变

解析：选D　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；物体内能包括所有分子的平均动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，故C错误，D正确。

9．有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2]

解析：根据机械能守恒定律知，水流到达瀑布底时的动能Ek＝mv2＋mgh，

水吸收的热量Q与温度变化Δt满足关系Q＝cmΔt，

由题意知，有10%的动能转化为水的内能，所以有

×10%＝cmΔt，

代入数据得Δt＝2.4×10－3℃。

答案：2.4×10－3℃

B级—选考提能

10.

如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气。以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中理想气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(　　)

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

解析：选D　对甲室内的理想气体，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲气室内气体做功，其内能应增大；对乙气室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小，故D正确。

11．[多选]采用绝热(即不与外界交换热)的方式使一定量的气体由初态A变化至末态B，对于不同的绝热方式，下面说法正确的是(　　)

A．对气体所做的功不同

B．对气体所做的功相同

C．气体对外所做的功相同

D．气体内能的变化是相同的

解析：选BCD　对于一定量的气体，不管采用任何一种绝热方式由状态A变化到状态B，都是绝热过程。在这一过程中，气体在初状态A有一确定的内能UA，在末状态B有另一确定的内能UB，由绝热过程中ΔU＝UB－UA＝W知，W为恒量，所以A错误，B、C、D选项正确。

12．暖瓶中有0.5 kg、25 ℃的水，一人想用上下摇晃的方法使冷水变为开水，设每摇晃一次水的落差为15 cm，每分钟摇晃30次，不计所有热散失，他约需多长时间才可以把水“摇开”？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2]

解析：设“摇开”水需t min，水升温ΔT，由W＝ΔU得

30mg·Δh·t＝c水mΔT，

t＝＝ min＝7×103 min，即“摇开”水需7×103 min。

答案：7×103 min