高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律1 功、热和内能的改变同步达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律1 功、热和内能的改变同步达标检测题，共25页。试卷主要包含了新课标要求，科学素养要求，教材研习，名师点睛，互动探究等内容，欢迎下载使用。

第1节 功、热和内能的改变
一、新课标要求
1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质。
2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。
3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道焦耳的两个实验，功与内能改变及热与内能改变的数量关系。
2.科学思维：掌握焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关的现象，分析相关的问题。
3.科学探究：掌握两个实验的探究过程，利用“做一做”体验功与内能改变的关系，学会观察与操作并与他人合作交流，提高实验技能。
4.科学态度与责任：理解功、热与内能改变的实质，培养积极探究科学的兴趣，激发学习热情。
三、教材研习
要点一、功与内能的改变
在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。①
要点二、热传递
两个温度不同的物体A、B相互接触时，温度高的物体A要降温，温度低的物体B要升温，我们说，热从高温物体A传到了低温物体B②
【自主思考】
①远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或白磷的自燃，随着人类文明的进步，我们的祖先发明了“钻木取火”的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的原理吗？
②如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射。这三种方式在传递能量时有什么共同点？
四、名师点睛
1.内能的理解
（1）微观：物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和。
（2）宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
2.功和内能
（1）在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU=W。
（2）在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。
3.热和内能
（1）热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
（2）表达式：ΔU=Q。
（3）功、热和内能的改变：做功和热传递都能引起系统内能的改变。做功是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。
五、互动探究
探究点一、焦耳的实验
知识深化
1.两个实验的比较
2.实验结论：焦耳的实验表明，要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的多少只由过程的始末两个状态决定，而与做功的方式无关。
题组过关
1.（多选）如图所示为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.只要重力做功相同，水温上升的数值就相同
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
2 .下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有( )
A.焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B.焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C.焦耳实验中的研究对象是容器中的水
D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同
探究点二、功与内能的改变
情境探究
1.如图，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，用力迅速压下活塞，观察棉花的变化。
（1）能看到什么现象？该实验现象说明了什么？
（2）用力按下活塞时为什么一定要迅速？
探究归纳
1.内能的理解
（1）物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能的总和。在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度及相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。
（2）在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生变化是由做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化。
（3）当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化。物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间做功的具体过程及方式无关。
（4）内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定。
2.做功与内能的变化的关系
（1）做功改变物体内能的过程是其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程。
（2）在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。用式子表示为：ΔU=U2−U1=W。
3.功和内能的区别
（1）功是过程量，内能是状态量。
（2）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。
（3）物体的内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多。
探究应用
【典例】如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
【解题感悟】
分析绝热过程的方法
（1）在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化多少的量度。
（2）在绝热过程中，内能和其他形式能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化量ΔU也确定了。而功是能量转化的量度，ΔU=W，这也是判断绝热过程的一种方法。
【迁移应用】
1.如图是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体( )
A.内能增大B.体积增大
C.压强不变D.温度不变
2.下列关于热量、功和内能的说法中，错误的是( )
A.热量、功都可以作为物体内能的量度
B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
C.热量、功、内能的单位相同
D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的
3.（多选）关于系统的内能，下列说法中正确的是( )
A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B.当一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化
C.外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU=W
D.系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU=Q
错误。
4.一定质量的理想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大
B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减小
C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增大
D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减小
5.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.热量总是从内能大的物体流向内能小的物体
D.热量传递方向与两物体的温度有关
6.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A.对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做负功，内能减小
7.如图所示的容器中，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
8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( )
A.筒外空气流向筒内
B.筒内空气流向筒外
C.筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变
D.筒内外无空气交换
探究点三、热与内能的改变
情境探究
1.当我们双手靠近火源，双手立即感受到热，这是为什么？冬天，我们搓搓手就会感到手暖一些，你认为改变物体内能有几种方式？
答案：提示双手靠近火源，热量从火源传到了手上，手的内能增加，所以手变热了。搓手是通过做功改变手的内能，所以改变物体内能有两种方式，即做功和热传递。
探究归纳
1.温度、内能、热量、功等概念的理解
（1）内能与温度：从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。对于理想气体，气体的温度升高，其内能一定增加，但向气体传递热量，内能却不一定增加（可能同时对外做功）。
（2）热量和内能：内能是由系统状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。
（3）热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内分子做无规则运动剧烈程度的标志。
（4）热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。
2.热传递的理解
（1）热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来度量。
（2）热传递具有方向性：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分。
（3）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。
3.传递的热量与内能改变的关系
（1）在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少，即Q吸=ΔU。
（2）在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少，即Q放=−ΔU。
4.改变内能的两种方式的比较
教材拓展
热传递的三种方式
（1）热传导——热沿着物体传递的方式，不同物质传导热的能力各不相同，容易传导热的物体称为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等。
（2）热对流——靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式。
（3）热辐射——热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体的热辐射能力越强。
探究应用
【典例】（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.从两者开始接触到达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.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
D.达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
【解题感悟】
热传递的理解要点
（1）热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体（或一个物体的两部分）的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体。（2）热传递过程中，热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上，但一定是从高温物体传递到低温物体。
【迁移应用】
1. 关于热传递，下列说法中正确的是( )
A.热传递是温度的传递
B.物体的内能发生了改变，一定是吸收或放出了热量
C.热传递可以在任何情况下进行
D.物体间存在着温度差，才能发生热传递
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.汽油机汽缸内气体被压缩
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
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.（多选）早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具，铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来，然后用力快速推铁丝，马铃薯小块高速飞出，能打出十几米远。下列说法正确的是( )
A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体的温度升高
B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外做功
C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能
D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
5.下面例子中，通过做功来改变物体内能的是( )
A.阳光照射衣服，衣服的温度升高
B.用打气筒打气，筒壁变热
C.将高温金属块放在水中，水的温度升高
D.放进冰箱冷冻室的水变成冰块
6.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体（不考虑分子势能）。将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是( )
A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需施加一定的拉力，说明气体分子间有引力
B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小
C.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定增大
D.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小
7.（多选）如图所示，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交换，则下列说法正确的是( )
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
D.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
项目
实验一
实验二
实验装置
做功方式
通过重物下落带动叶片搅水，靠叶片与水摩擦使水温升高，通过机械功实现能量转化
通过重物下落使发电机发电，电流通过电阻丝做功使水温升高，通过电功实现能量转化
实验条件
容器及其中的水组成的系统与外界绝热
共性
外界对系统做功相同，系统温度上升的数值相等，内能改变相同
项目
做功
热传递
内能变化
在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少
在单纯热传递过程中，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少
物理实质
其他形式的能与内能之间的转化
不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系
都能引起系统内能的改变
选择性必修三学案
第三章 热力学定律
第1节 功、热和内能的改变
一、新课标要求
1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质。
2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。
3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道焦耳的两个实验，功与内能改变及热与内能改变的数量关系。
2.科学思维：掌握焦耳的两个实验的实质，理解功、热和内能改变的关系，会解释相关的现象，分析相关的问题。
3.科学探究：掌握两个实验的探究过程，利用“做一做”体验功与内能改变的关系，学会观察与操作并与他人合作交流，提高实验技能。
4.科学态度与责任：理解功、热与内能改变的实质，培养积极探究科学的兴趣，激发学习热情。
三、教材研习
要点一、功与内能的改变
在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。①
要点二、热传递
两个温度不同的物体A、B相互接触时，温度高的物体A要降温，温度低的物体B要升温，我们说，热从高温物体A传到了低温物体B②
【自主思考】
①远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或白磷的自燃，随着人类文明的进步，我们的祖先发明了“钻木取火”的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到“火”。你知道“钻木取火”的原理吗？
答案：做功可以改变物体的内能，“钻木取火”就是通过外力做功，使木材内能增加，温度达到着火点而燃烧。
②如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射。这三种方式在传递能量时有什么共同点？
答案：三种方式都是热量从高温物体传递到另外低温物体。
四、名师点睛
1.内能的理解
（1）微观：物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和。
（2）宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
2.功和内能
（1）在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU=W。
（2）在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。
3.热和内能
（1）热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
（2）表达式：ΔU=Q。
（3）功、热和内能的改变：做功和热传递都能引起系统内能的改变。做功是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。
五、互动探究
探究点一、焦耳的实验
知识深化
1.两个实验的比较
2.实验结论：焦耳的实验表明，要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的多少只由过程的始末两个状态决定，而与做功的方式无关。
题组过关
1.（多选）如图所示为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.只要重力做功相同，水温上升的数值就相同
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
答案：A ; C
解析：只要重力做功相同，水温上升的数值就相同，A项正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程中内能改变的量度，B项错误，C项正确；做功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，D项错误。
2 .下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有( )
A.焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B.焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C.焦耳实验中的研究对象是容器中的水
D.焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同
答案：D
解析：焦耳是英国物理学家；实验的研究对象是容器及其中的水组成的绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求；要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同，则做功必须相同。
探究点二、功与内能的改变
情境探究
1.如图，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，用力迅速压下活塞，观察棉花的变化。
（1）能看到什么现象？该实验现象说明了什么？
（2）用力按下活塞时为什么一定要迅速？
答案：（1）可以看到棉花燃烧起来，该现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高，达到乙醚的着火点后引起棉花燃烧。
（2）迅速压下活塞是为了减少热传递，尽量创造一个绝热条件。
探究归纳
1.内能的理解
（1）物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能的总和。在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度及相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。
（2）在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生变化是由做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化。
（3）当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化。物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间做功的具体过程及方式无关。
（4）内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定。
2.做功与内能的变化的关系
（1）做功改变物体内能的过程是其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程。
（2）在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。用式子表示为：ΔU=U2−U1=W。
3.功和内能的区别
（1）功是过程量，内能是状态量。
（2）在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。
（3）物体的内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多。
探究应用
【典例】如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
答案：C
解析：胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功。由于没来得及发生热交换，由W=ΔU可知内能减小。内能等于物体内所有分子动能和势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低。
【解题感悟】
分析绝热过程的方法
（1）在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化多少的量度。
（2）在绝热过程中，内能和其他形式能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化量ΔU也确定了。而功是能量转化的量度，ΔU=W，这也是判断绝热过程的一种方法。
【迁移应用】
1.如图是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体( )
A.内能增大B.体积增大
C.压强不变D.温度不变
答案：A
解析：向下压a的过程中，外界对气体做功，瓶内气体内能增大，温度升高，再根据pVT=C，体积减小，所以压强增大。
2.下列关于热量、功和内能的说法中，错误的是( )
A.热量、功都可以作为物体内能的量度
B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
C.热量、功、内能的单位相同
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：A
解析：热量和功可作为物体内能改变的量度；热量、功、内能的单位都是焦耳；其中热量和功是过程量，内能是状态量。
3.（多选）关于系统的内能，下列说法中正确的是( )
A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B.当一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化
C.外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU=W
D.系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU=Q
答案：A ; B
解析：在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫物体的内能，A项正确；物体的内能与机械能是两个不同的概念，两者没有什么关系，B项正确；只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增加量，同理只有在单纯的热传递过程中，系统吸收（或放出）的热量才等于系统内能的增加量（或减少量），C、D两项错误。
4.一定质量的理想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大
B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减小
C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增大
D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减小
答案：D
解析：绝热膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功，气体内能减少。由于气体分子间的势能忽略不计，故气体分子的平均动能减小。
5.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.热量总是从内能大的物体流向内能小的物体
D.热量传递方向与两物体的温度有关
答案：D
解析：热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，此外，两物体之间热量的传递方向只与它们的温度有关，与它们的内能无关。
6.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A.对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做负功，内能减小
答案：A
解析：绝热过程中，气体膨胀，对外做功；内能减小，温度降低，分子的平均动能减小。
7.如图所示的容器中，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
答案：D
解析：打开阀门K稳定后，A、B中的水面相平，相当于图中画斜线部分的水从A移到B。
这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A中的水做正功，为p0SAℎA，对B中的水做负功，为p0SBℎB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零。由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加。
8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长时间后，再次打开开关，这时出现的现象是( )
A.筒外空气流向筒内
B.筒内空气流向筒外
C.筒内外有空气变换，处于动态平衡，筒内空气质量不变
D.筒内外无空气交换
答案：B
解析：因高压空气急剧外逸时，气体没有时间充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程。气体对外做功，内能减小，所以关闭开关时，筒内气体温度比外界低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同。对筒内剩余气体分析，属于等容升温过程，其压强要变大，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外，B项正确。
探究点三、热与内能的改变
情境探究
1.当我们双手靠近火源，双手立即感受到热，这是为什么？冬天，我们搓搓手就会感到手暖一些，你认为改变物体内能有几种方式？
答案：提示双手靠近火源，热量从火源传到了手上，手的内能增加，所以手变热了。搓手是通过做功改变手的内能，所以改变物体内能有两种方式，即做功和热传递。
探究归纳
1.温度、内能、热量、功等概念的理解
（1）内能与温度：从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。对于理想气体，气体的温度升高，其内能一定增加，但向气体传递热量，内能却不一定增加（可能同时对外做功）。
（2）热量和内能：内能是由系统状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。
（3）热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内分子做无规则运动剧烈程度的标志。
（4）热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别。
2.热传递的理解
（1）热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来度量。
（2）热传递具有方向性：热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分。
（3）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。
3.传递的热量与内能改变的关系
（1）在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少，即Q吸=ΔU。
（2）在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少，即Q放=−ΔU。
4.改变内能的两种方式的比较
教材拓展
热传递的三种方式
（1）热传导——热沿着物体传递的方式，不同物质传导热的能力各不相同，容易传导热的物体称为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等。
（2）热对流——靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式。
（3）热辐射——热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体的热辐射能力越强。
探究应用
【典例】（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.从两者开始接触到达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.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
D.达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
答案：A ; C
解析：热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C两项正确。
【解题感悟】
热传递的理解要点
（1）热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体（或一个物体的两部分）的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体。（2）热传递过程中，热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上，但一定是从高温物体传递到低温物体。
【迁移应用】
1. 关于热传递，下列说法中正确的是( )
A.热传递是温度的传递
B.物体的内能发生了改变，一定是吸收或放出了热量
C.热传递可以在任何情况下进行
D.物体间存在着温度差，才能发生热传递
答案：D
解析：物体的内能发生了改变，可能是由于发生了热传递，也可能是由于外界对物体做功；热传递的实质是能量的传递，必须在有温度差的情况下进行。
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.汽油机汽缸内气体被压缩
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
答案：B
解析：热水放在空气中，通过热传递方式向外传递了热量，使自身的内能减少，温度降低。
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
答案：C
解析：物体在阳光照射下温度升高是通过热传递的方式来改变物体内能，其他均是通过做功改变物体的内能。
4.（多选）早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具，铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来，然后用力快速推铁丝，马铃薯小块高速飞出，能打出十几米远。下列说法正确的是( )
A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体的温度升高
B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外做功
C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能
D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
答案：A ; C
解析：在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程，外界对气体做功，内能增加，故笔芯内密封的气体的温度升高，故A项正确；在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体被压缩，是外界对气体做功，故B项错误；封闭气体经历绝热膨胀过程，推出马铃薯，故马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能，这里的气体类似弹簧，故C项正确，D项错误。
5.下面例子中，通过做功来改变物体内能的是( )
A.阳光照射衣服，衣服的温度升高
B.用打气筒打气，筒壁变热
C.将高温金属块放在水中，水的温度升高
D.放进冰箱冷冻室的水变成冰块
答案：B
解析：阳光照射衣服，衣服的温度升高，是通过热传递改变内能，A错误；用打气筒打气，筒壁变热，是通过做功改变内能，B正确；将高温金属块放在水中，水的温度升高，是通过热传递改变内能，C错误；放进冰箱冷冻室的水变成冰块，是通过热传递改变内能，D错误。
6.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体（不考虑分子势能）。将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是( )
A.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，需施加一定的拉力，说明气体分子间有引力
B.若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小
C.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定增大
D.若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小
答案：D
解析：气体分子间的距离已经超过分子间作用力所研究的范围，所以不能说明分子间有引力，故A项错误；若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，气体对外做功，内能减小，温度降低，热敏电阻阻值增大，则欧姆表示数将变大，故B项错误；发现欧姆表读数变大时，热敏电阻阻值变大，说明温度降低，则气体内能减小，故C项错误，D项正确。
7.（多选）如图所示，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交换，则下列说法正确的是( )
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.A管内水银的重力势能大于B管内水银的重力势能
C.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
D.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
答案：B ; C
解析：大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽内的液面下降相同的高度，A管水银重心高于B管内水银的重心，故A管内水银重力势能大于B管内水银的重力势能，故A管内水银的内能增量小于B管内水银的内能增量，B、C两项正确。
项目
实验一
实验二
实验装置
做功方式
通过重物下落带动叶片搅水，靠叶片与水摩擦使水温升高，通过机械功实现能量转化
通过重物下落使发电机发电，电流通过电阻丝做功使水温升高，通过电功实现能量转化
实验条件
容器及其中的水组成的系统与外界绝热
共性
外界对系统做功相同，系统温度上升的数值相等，内能改变相同
项目
做功
热传递
内能变化
在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少
在单纯热传递过程中，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少
物理实质
其他形式的能与内能之间的转化
不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系
都能引起系统内能的改变