【物理】2020届一轮复习人教版功和内能课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版功和内能课时作业

‎2020届一轮复习人教版 功和内能 课时作业 知识点一·功、内能、内能的变化之间的关系 ‎1．(多选)下列关于系统的内能的说法正确的是(　　)‎ A．系统的内能是由系统的状态决定的 B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的 C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能 D．气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变 答案　AB 解析　系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，由系统的状态决定，A正确。因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B正确。做功和热传递都可以改变系统的内能，C错误。气体做绝热膨胀时对外界做了功，且与外界没有热交换，所以系统的内能要减少，故D错误。‎ ‎2．(多选)如图为焦耳实验装置简图，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．这个装置可测定热功当量 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　AC 解析　题中实验装置可测定热功当量，‎ 故A正确；因为功是能量转化的量度，热量是物体内能传递的量度，故B、D错误；由功是能量转化的量度，做功增加了水的内能，不是热量。故C正确。‎ ‎3．采取绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态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．对气体不需做功，因为没有能量的传递 D．以上说法都不正确 答案　B 解析　对一定质量的气体，不管采取哪一种绝热方式，由初状态A变化至末状态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U1，在末状态B有另一确定的内能U2，由绝热过程中ΔU＝W＝U2－U1知，W为恒量，故B正确。‎ ‎4．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(　　)‎ 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，内能减少 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 答案　C 解析　气体在真空中自由膨胀时，对外不做功，又因为该过程绝热，故气体内能不变，温度不变，因而C正确。‎ ‎5．有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升的过程中(　　)‎ A．由于气泡克服重力做功，则它的内能减少 B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加 C．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加 D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减少 答案　D 解析　在小气泡上升过程中，重力和浮力的合力对气泡做功，或者气泡克服重力做功，它只能改变气泡的机械能，而不影响气泡内气体的内能，故A、B错误；在上升的过程中，气泡内气体膨胀而对外界做功，使它的内能减少，故D正确。‎ ‎6．金属制成的汽缸中放入浸了少许乙醚的脱脂棉，有可能使其达到燃点而燃烧的过程是(　　)‎ A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞 C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞 答案　A 解析　浸了乙醚的脱脂棉较容易燃烧，但在常温或稍高于常温的情况下也不会自燃，因此，想使其达到燃点而燃烧必须使其温度升高足够高，即使其内能有足够的增加。若向外拉活塞，无论是缓慢拉还是迅速拉，都会因为气体膨胀对外做功而导致汽缸内气体内能减少(温度降低)；当缓慢向里推活塞时，尽管外界对缸内气体做功而使气体温度升高，但由于气体同时要向外散热，此过程气体温度升高不多，也不能达到乙醚燃点；而当迅速向里推活塞时，外界对气体做功的功率很大，由于气体来不及向外散热，因此，气温急剧上升，这样就可以使缸内气体温度达到乙醚燃点而使之燃烧，故A正确。‎ ‎7．有一充足气的气球，用手捧住气球的球身(握紧)，当将开口打开，气体迅速放出的过程中，手会有什么样的感觉？试着做一做，验证你的猜想是否正确？‎ 答案　气球迅速放出气的过程中，手会感到凉，这是因为气体从气球中放出的过程中，气体膨胀，对外做功，内能要减少，温度降低，所以手会感到凉。‎ 知识点二·内能与机械能的区别和联系 ‎8．(多选)在光滑水平面上有一木块保持静止，子弹穿过木块，下列说法中正确的是(　　)‎ A．做功使木块内能改变 B．子弹损失的机械能，等于子弹与木块增加的内能 C．子弹损失的机械能，等于木块增加的动能和木块、子弹增加内能的总和 D．子弹与木块总动能不变 答案　AC 解析　子弹损失的机械能一部分转化为木块的动能，一部分转化为内能。‎ ‎9．关于物体的内能和机械能，以下说法正确的是(　　)‎ A．物体的内能和物体的机械能是一回事 B．当物体的机械能为零时，其内能一定不为零 C．温度是物体内能的标志 D．内能指某个分子的动能和势能之和 答案　B 解析　本题考查的是内能与机械能的区别。物体内能是所有分子无规则热运动所具有的分子总动能和分子相互作用所具有的分子总势能之和，内能和物体有无机械能没有关系。因此A错误。温度是分子平均动能的标志。所以C错误。内能是物体所有分子动能和势能之和，所以D错误。‎ ‎10．水滴以10 m/s的速度从30 m高处落下，机械能减少50%，所减少的机械能的80%使水自身变热，水滴落到地上后，温度升高了________℃[水的比热容c水＝4．2×103 J/(kg·℃)，g＝10 m/s2]。‎ 答案　0．033‎ 解析　设水滴的质量为m 开始水滴具有的机械能为E机＝mv2＋mgh＝×m×102 J＋m×10×30 J＝350m J 水滴落地后，产生的热能 E热＝E机×50%×80%＝140m J 设温度升高了Δt ℃‎ 则有c水mΔt＝E热 所以Δt＝＝≈0．033 ℃。‎ ‎11．斜面高0．6 m，倾角为37°，质量是1．0 kg的物体由顶端从静止滑至底端，已知动摩擦因数为μ＝0．25，g取10 m/s2。求：‎ ‎(1)物体到达底端时的速度；‎ ‎(2)滑行过程中有多少机械能转化为内能。‎ 答案　(1)2 m/s　(2)2 J 解析　(1)由动能定理得：WG＋Wf＝mv2‎ 即mgh－μmgcosθ·L＝mv2，解得v＝2 m/s。‎ ‎(2)摩擦力做的功等于机械能的减少，全部转化为内能 ΔE＝Wf＝μmgcosθ·L＝0．25×1×10×0．8×1 J＝2 J。‎ ‎12．如图所示的传动装置中，皮带始终保持v＝3 m/s的速度水平向右匀速前进。m＝1 kg的物体无初速地放到皮带上A处，若物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0．15，A、B相距s＝4．5 m，则物体从A运送到B的过程中，由于摩擦产生的热量为多少焦(g取10 m/s2)?‎ 答案　4．5 J 解析　只有在物体与传送带有相对滑动(位移)时才有热量产生，产生的热量等于摩擦力与相对位移的乘积，物体运动的加速度a＝＝μg＝0．15×10 m/s2＝1．5 m/s2。物体从开始运动到与传送带速度相同，发生的位移x1＝＝ m＝3 m＜4．5 m，所用时间t＝＝ s＝2 s，在这段时间内传送带发生的位移x2＝vt＝3×2 m＝6 m，产生的热量Q＝μmg(x2－x1)＝0．15×1×10×(6－3) J＝4．5 J。‎ ‎[提升训练]‎ 一、选择题 ‎1．(多选)关于内能和机械能，下列说法中正确的是(　　)‎ A．机械能很大的物体，其内能一定很大 B．物体机械能损失时，内能可能增加 C．物体内能损失时，机械能必然会减少 D．物体机械能为零时，内能可以不为零 答案　BD 解析　内能和机械能是两个不同的概念，故B、D正确。‎ ‎2．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　)‎ A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 答案　A 解析　由题意知，在M向下滑动的过程中，绝热压缩密封的气体，对气体做功，使气体的内能增大，故A正确。‎ ‎3．关于内能，下列说法正确的是(　　)‎ A．温度低的物体内能小 B．从甲物体自发地传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多 C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能也越来越大 D．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加 答案　D 解析　内能包括所有分子的分子动能和分子势能，温度低只能说明分子平均动能小，但内能不一定小，A错误；从甲物体自发传递热量给乙物体，只能说明甲物体的温度高于乙物体的温度，B错误；做加速运动的物体，速度越来越大，物体分子的平均动能不一定增大，因为分子的平均动能是由温度决定的，和物体的宏观运动无关，C错误；外界对物体做功的同时，若物体对外放热，则物体的内能不一定增加，D正确。‎ ‎4．(多选)指出下面例子中哪些是通过做功过程来改变物体内能的(　　)‎ 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．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点 答案　BCD 解析　‎ A种情况中是通过热传递(太阳辐射)使衣服温度升高；B种情况中，通过压缩气体做功，增加气体内能，温度升高；C、D两种情况都是摩擦生热，通过做功增加内能，故B、C、D正确。‎ ‎5．绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法中正确的是(　　)‎ A．气体内能一定增加20 J B．气体内能增加必定小于20 J C．气体内能增加可能小于20 J D．气体内能可能不变 答案　A'‎ 解析　绝热过程中，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少内能发生变化，故应选A。‎ ‎6．如右图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程(　　)‎ A．Ep全部转换为气体的内能 B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 答案　D 解析　以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)。W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加。末态时，由力的平衡条件知F′弹＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，D正确。‎ ‎7．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么(　　)‎ A．外界对胎内气体做功，气体内能减小 B．外界对胎内气体做功，气体内能增大 C．胎内气体对外界做功，内能减小 D．胎内气体对外界做功，内能增大 答案　D 解析　对车胎内的理想气体分析知，体积增大时气体对外做功。由于气体分子间势能可忽略，内能只与分子的平均动能有关，分子总数不变，分子平均动能的标志是温度，中午温度升高，内能增加，故选D。‎ ‎8．如图所示，一定质量的理想气体(不计分子势能)密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体(　　)‎ A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 答案　C 解析　由ΔU＝W可知，W>0，ΔU>0，由于温度升高，体积变小，再由＝C可知，p一定增大，故C正确。‎ 二、非选择题 ‎9．一个飞行速度是500 m/s的子弹，当它射入物体时，产生热量的一半被子弹吸收，则子弹升高的温度是________。[子弹是铜质的，铜的比热容是390 J/(kg·℃)]‎ 答案　160 ℃‎ 解析　设子弹升高的温度为Δt则cmΔt＝mv2×，Δt＝＝ ℃≈160 ℃，此过程中子弹动能减少的一半被子弹吸收，转化为子弹的内能。‎ ‎10．雨滴从400 m高处由静止开始下落，设它受到的阻力大小为重力的0．7倍，雨滴落地前所产生的内能有30%被其吸收，则落地前雨滴温度升高多少？(g 取10 m/s2)‎ 答案　0．2 ℃‎ 解析　设落地前雨滴温度升高了Δt，则 cmΔt＝kmghη，‎ Δt＝＝ ℃＝0．2 ℃。‎ ‎11．斜面的高度为3 m，其倾角为37°，质量为4 kg的物体由斜面的顶端滑到底端的过程中，求系统内能的改变量。已知物体与斜面间的动摩擦因数为0．25，g＝10 m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8。‎ 答案　增加40 J 解析　由于物体与斜面有摩擦，故物体的机械能有损失，因为摩擦力做功转化为物体的内能，故其内能增加，由题意得：‎ 系统内能的增加量ΔU＝μmgcos37° ‎＝0．25×4×10×0．8× J＝40 J。‎ ‎12．一块冰从高空落下，由于空气摩擦和地面撞击，机械能全部转化为内能，并有50%被冰块吸收使冰块恰好熔化。如果冰的熔化热λ为3．34×105 J/kg，这块冰下落高度是多少？(设在此过程中重力加速度g＝10 m/s2不变)‎ 答案　6．68×104 m 解析　设落下的冰的质量为m，高度为h，‎ 由能的转化和守恒定律有mghη＝λm 得h＝＝ m＝6．68×104 m。‎