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10-2 热和内能
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上传时间: 2014-08-23
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基础夯实
1．当物体的内能增加时，下列说法正确的是( )
A．物体一定吸收了热量
B．外界一定对物体做了功
C．不可能是物体放出热量，同时对外做功
D．有可能是物体放出热量，同时外界对物体做功[来源:学科网ZXXK]
答案：CD
解析：系统的内能增加，做功和热传递是改变内能的两种方式，外界对系统做功如压缩乙醚气体实验，会使系统内能增加，系统吸收热量也会使内能增加，反之内能减少，所以系统内能是否增加应看做功和热传递的总效果。故答案为CD。
2．下列说法中正确的是( )
A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是物体内能的转移
B．外界对物体做功，物体的内能一定增大
C．物体向外界放热，物体的内能一定增大
D．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移的内能的多少
答案：AD
解析：做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，故A选项正确。而物体的内能的变化取决于做功和热传递两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化。故B、C选项不正确，D选项正确。[来源:Zxxk.Com]
3．二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的辐射进来，却不让“室内”的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是( )
A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B．经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命
C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高
D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，使电能和其他形式的能转化为内能
答案：ABC
4．物体的内能增加了20J，下列说法中正确的是( )
A．一定是外界对物体做了20J的功[来源:Z*xx*k.Com]
B．一定是物体吸收了20J的热量
C．一定是物体分子动能增加了20J
D．物体的分子平均动能可能不变
答案：D
解析：做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20J，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。
5．(2012·济南模拟)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法。“钻木取火”是通过____________方式改变物体的内能，把__________转变为内能。
(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的______，温度________，体积________。
答案：(1)做功；机械能 (2)热量；升高；增大
解析：(1)钻木取火是通过做功方式把机械能转变为内能。
(2)将烧瓶放进热水中，烧瓶内的气体吸热膨胀。[来源:学_科_网Z_X_X_K]
6．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0.1m2的水盆盛6kg的水，经太阳垂直照射15min，温度升高5℃，若地表植物每秒接收太阳能的能力与水相等，试计算：
(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
(2)若绿色植物在光合作用下每吸收1kJ的太阳能可放出0.05L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少氧气？(1公顷＝104m2)
答案：(1)1.4×103J/(m2·s) (2)700L
解析：据水升温吸收的热量，便可求出单位面积单位时间吸收的太阳能，进而可求出每公顷绿地每秒放出的氧气。
(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
P＝＝J/(m2·s)
＝1.4×103J/(m2·s)。
(2)氧气的体积为V＝×0.05L＝700L。
能力提升
1．如图所示，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两球用同一种材料制成，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( )
A．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
答案：B
解析：两球初末态温度分别相同，初末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B。
2．有关物体的内能，以下说法中正确的是( )
A．1g温度为0℃水的内能比1g温度为0℃冰的内能大
B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的
C．气体膨胀，它的内能一定减小[来源:学科网]
D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加
答案：AD
解析：0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量(忽略此过程的膨胀力)，说明相同质量的水的内能大(水的分子势能比冰的分子势能大)，选项A正确。电流通过电阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而不是热传递过程，故B选项错误。气体膨胀对外做功，但有可能吸收更多的热量，C选项错误。橡皮筋被拉伸时，会产生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分子间距离的增大而增大，故选项D正确。
此题A选项中，判断水和冰的内能大小，不宜直接判断分子动能和分子势能的大小，因为体积增大并不能说明分子势能一定增大。应从能量转化或转移的角度来分析内能的改变。[来源:学|科|网Z|X|X|K]
3．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有( )
A．热水的内能比冷水的内能多
B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等
D．热量是热传递过程中内能转移的量度
答案：D[来源:Z&xx&k.Com]
解析：物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故A、B错；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故C项错；关于热量的论述，D项是正确的。
4．器壁透热的汽缸放在恒温环境中，如图所示。汽缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，有下列说法：
①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；②活塞对气体做功，气体的平均动能不变；③气体的单位分子数增大，压强增大；④气体的单位分子数增大，压强不变。
其中正确的是( )
[来源:学#科#网Z#X#X#K]
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案：C
解析：解决本题的关键是理解缓慢推动活塞Q的物理含义，推动活塞Q使活塞对气体做功，本来气体的温度应升高，但是由于缓慢推动活塞，所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中，由于环境温度恒定，所以汽缸内气体的温度不变，气体的平均动能不变，①错误，②正确；由于气体被压缩，气体单位体积内的分子数增大，所以单位面积上，汽缸受到气体分子的碰撞次数增多，因此气体的压强增大，③正确，④错误。
5．(2010·建陵中学高二检测)若对物体做1200J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3000J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。
答案：1200；放出；1000
解析：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式温度升高3℃，如用吸热方式，也使温度升高3℃，应吸收1200J的热量。
如对物体做功3000J，温度升高5℃，而物体温度升高5℃，需要的功或热量应为ΔE,1200J＝cm×3，
ΔE＝cm×5，所以ΔE＝2000J[来源:学科网]
因此物体应放出1000J的热量。
6．阳光照暖了大地，地面辐射又对地面附近的空气加热，形成暖气团升往高空。于是有人认为高山顶上的气温要比地面的高，但实际情况正好相反。你怎么理解这种现象？
答案：把地面附近温度、压强相同的一大团空气作为研究对象(在热力学中称为系统)。这团空气最初在地面附近受热膨胀，密度变小，因而逐渐上升。在上升的过程中，其边缘部分和外界空气的热交换对整个气团没有明显的影响，可以认为气团与外界之间传递的热量Q＝0，因此气团内能的变化仅与做功有关，即ΔU＝W。气团上升时，不断膨胀，对外做功(W<0)，内能减少(ΔU<0)，温度降低，越高的地方，空气的温度越低。
7．某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S＝3.2dm2的保温圆筒，内装有质量为m＝0.4kg的水，让太阳光垂直照射t＝3min，水升高的温度Δt＝2.2℃，已知水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)，地球半径为R＝6400km，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率。
答案：8.2×1016W
解析：太阳辐射到水中的能量：
Q＝cmΔt＝4.2×103×0.4×2.2J＝3.7×103J
太阳光在1s内垂直照射到1m2面积上的功率：
P＝＝W/m2＝6.4×102W/m2
太阳辐射到地球表面上能量的功率：[来源:学#科#网Z#X#X#K]
P′＝P×πR2＝6.4×102×3.14×(6400×103)2W＝8.2×1016W
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