2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 第1節(jié)、第2節(jié) 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能練習(xí)(含解析)新人教版選修3-3

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1、第1節(jié) 功和內(nèi)能 第2節(jié) 熱和內(nèi)能 1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理,知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)。 2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式,理解做功和熱傳遞對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的,明確兩種方式的區(qū)別。 3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。 一、焦耳的實(shí)驗(yàn) 1.絕熱過(guò)程:系統(tǒng)不從外界吸收熱量,也不向外界放出熱量的過(guò)程。 2.代表實(shí)驗(yàn) (1)重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水,引起水溫上升。 (2)通過(guò)電流的熱效應(yīng)給水加熱。 二、內(nèi)能 1.內(nèi)能的概念 (1)內(nèi)能是描述熱力學(xué)系統(tǒng)能量的物理量。系統(tǒng)的內(nèi)能是由它的狀態(tài)決定的。 (2)在絕熱過(guò)程中做功可以改變熱力學(xué)系

2、統(tǒng)所處的狀態(tài)。 2.內(nèi)能的變化 (1)表達(dá)式:ΔU=W。 (2)外界對(duì)系統(tǒng)做功,W為正,系統(tǒng)對(duì)外界做功,W為負(fù)。 三、熱和內(nèi)能 1.熱傳遞 (1)條件:物體的溫度不同。 (2)過(guò)程:溫度不同的物體發(fā)生熱傳遞,溫度高的物體要降溫,溫度低的物體要升溫,熱量從高溫物體傳到低溫物體。 2.熱和內(nèi)能 (1)關(guān)系描述:熱量是在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。 (2)公式表達(dá):ΔU=Q。 判一判 (1)在絕熱過(guò)程中,做功方式不同會(huì)直接影響系統(tǒng)狀態(tài)變化的最終結(jié)果。(  ) (2)熱傳遞過(guò)程具有一定的方向性。(  ) (3)在任何情況下,公式ΔU=Q都適用。(  ) 提示:(1

3、)× (2)√ (3)× 課堂任務(wù) 做功和內(nèi)能變化 功、內(nèi)能之間的變化關(guān)系 1.內(nèi)能與內(nèi)能的變化的關(guān)系 (1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動(dòng)能和勢(shì)能的總和。在微觀上由分子數(shù)和分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度及相互作用力決定,宏觀上體現(xiàn)為物體溫度和體積,因此物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量。 (2)當(dāng)物體溫度變化時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度發(fā)生改變,分子平均動(dòng)能變化。物體體積變化時(shí),分子間距離變化,分子勢(shì)能發(fā)生變化,因此物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定,與中間做功的具體過(guò)程及方式無(wú)關(guān)。 2.做功與內(nèi)能的變化的關(guān)系 (1)做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 (2

4、)在絕熱過(guò)程中,外界對(duì)物體做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,物體的內(nèi)能就增加多少;物體對(duì)外界做多少功,就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,物體的內(nèi)能就減少多少。 3.功和內(nèi)能的區(qū)別 (1)功是過(guò)程量,內(nèi)能是狀態(tài)量。 (2)在絕熱過(guò)程中,做功一定能引起內(nèi)能的變化。 (3)物體的內(nèi)能大,并不意味著做功多。在絕熱過(guò)程中,只有內(nèi)能變化較大時(shí),對(duì)應(yīng)著做功較多。  做功改變物體內(nèi)能的一種方法是改變物體內(nèi)部的分子的平均動(dòng)能,即改變溫度;另一種方法是通過(guò)做功改變物體的體積從而改變內(nèi)能的大小。不過(guò)要注意的是氣體的體積減小時(shí)分子勢(shì)能不一定增加。                     

5、 例1 如圖所示,活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室,汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的,且不漏氣。以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能,則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中(  ) A.E甲不變,E乙減小 B.E甲不變,E乙增大 C.E甲增大,E乙不變 D.E甲增大,E乙減小 [規(guī)范解答] 絕熱過(guò)程只有做功改變物體的內(nèi)能,外 界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加;氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少。 接觸面是絕熱面,拉動(dòng)拉桿,對(duì)乙部分氣體來(lái)講,氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減小,溫度降低;對(duì)甲部分氣體來(lái)講,外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加。 [完美答案] D 分析絕熱過(guò)程的方法 (1)在絕熱的情況下,若外界

6、對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)內(nèi)能增加,ΔU為正值;若系統(tǒng)對(duì)外界做正功,系統(tǒng)內(nèi)能減少,ΔU為負(fù)值。此過(guò)程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度。 (2)在絕熱過(guò)程中,內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量,氣體的初、末狀態(tài)確定了,即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了,內(nèi)能的變化ΔU也確定了。而功是能量轉(zhuǎn)化的量度,所以ΔU=W,這也是判斷絕熱過(guò)程的一種方法。  金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物,有可能使汽缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過(guò)程是(  ) A.迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞 C.緩慢向里推活塞 D.緩慢向外拉活塞 答案 A 解析 氣體壓縮或膨脹時(shí)內(nèi)能就發(fā)生變化。如果將裝有柴油與空氣混合物的汽缸中

7、的活塞迅速向里推,一方面混合氣體來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換,可以認(rèn)為這是一絕熱過(guò)程,另一方面由于外界通過(guò)活塞對(duì)氣體做功,使柴油氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,從而使柴油達(dá)到燃點(diǎn),故A正確。 課堂任務(wù) 熱傳遞和內(nèi)能變化 內(nèi)能、溫度和熱量的區(qū)別、聯(lián)系 1.內(nèi)能與溫度 從宏觀看,溫度表示的是物體的冷熱程度;從微觀看,溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度,是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體的溫度升高,物體的內(nèi)能不一定增加。 2.熱量和內(nèi)能 內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的,狀態(tài)確定,系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定,要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化,可以通過(guò)熱傳遞或做功兩種過(guò)程來(lái)完成。而熱量是熱傳遞過(guò)程中的特征物理量,和功一樣,熱量只

8、是反映物體在狀態(tài)變化過(guò)程中所遷移的能量,是用來(lái)衡量物體內(nèi)能變化的。有過(guò)程,才有變化,離開(kāi)過(guò)程,毫無(wú)意義。就某一狀態(tài)而言,只有“內(nèi)能”,根本不存在什么“熱量”和“功”,因此不能說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。  熱傳遞改變物體內(nèi)能的過(guò)程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過(guò)程。熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生變化時(shí),內(nèi)能改變的多少可用熱量來(lái)量度。物體吸收了多少熱量,物體的內(nèi)能就增加多少;物體放出了多少熱量,物體的內(nèi)能就減少多少。 例2 關(guān)于熱傳遞,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞 B.物體間存在著溫度差,才能發(fā)生熱傳遞 C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行 D.物體內(nèi)能發(fā)生改變,一

9、定是吸收或放出了熱量 [規(guī)范解答] 此題考查對(duì)熱傳遞發(fā)生的條件和熱傳遞與內(nèi)能變化關(guān)系的理解。熱傳遞實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能在兩物體間或同一物體各部分間發(fā)生轉(zhuǎn)移。熱傳遞的實(shí)質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,故A錯(cuò)誤。熱傳遞發(fā)生的條件是物體間存在著溫度差,高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,若兩物體溫度相同,它們之間便不會(huì)發(fā)生熱傳遞,故B正確、C錯(cuò)誤。物體吸收或放出熱量,內(nèi)能會(huì)發(fā)生變化,但內(nèi)能變化不一定是熱傳遞引起的,還可以用做功的方式改變內(nèi)能,故D錯(cuò)誤。 [完美答案] B 熱傳遞的方向與物體內(nèi)能的大小無(wú)關(guān) 發(fā)生熱傳遞時(shí),可能誤認(rèn)為熱量是從內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上。為此要明確以下兩點(diǎn): (1)

10、熱傳遞與物體內(nèi)能的多少無(wú)關(guān),只與兩個(gè)物體(或一個(gè)物體的兩部分)的溫度差有關(guān),熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體。 (2)熱傳遞過(guò)程中,能量可以由內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體上,也可以由內(nèi)能小的物體傳遞到內(nèi)能大的物體上。  下列關(guān)于熱傳遞的說(shuō)法中,正確的是(  ) A.熱量是從含熱量較多的物體傳給含熱量較少的物體 B.熱量是從溫度較高的物體傳給溫度較低的物體 C.熱量是從內(nèi)能較多的物體傳給內(nèi)能較少的物體 D.熱量是從比熱容大的物體傳給比熱容小的物體 答案 B 解析 熱量是過(guò)程量,不能說(shuō)一個(gè)物體含多少熱量,A錯(cuò)誤;熱傳遞發(fā)生在有溫度差的兩物體間或一個(gè)物體的兩部分間,且總是

11、從高溫物體(或部分)傳遞給低溫物體(或部分),與物體內(nèi)能的多少、比熱容的高低均無(wú)關(guān),C、D錯(cuò)誤,故應(yīng)選B。 A組:合格性水平訓(xùn)練 1.(焦耳實(shí)驗(yàn))下列有關(guān)焦耳及焦耳實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是(  ) A.焦耳是法國(guó)物理學(xué)家,他的主要貢獻(xiàn)是焦耳定律及熱功當(dāng)量 B.焦耳實(shí)驗(yàn)用到的容器可以用普通玻璃杯代替 C.焦耳實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是容器中的水 D.焦耳實(shí)驗(yàn)中要使容器及其中的水升高相同的溫度,實(shí)驗(yàn)中懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度可以不相同,但做功必須相同 答案 D 解析 焦耳是英國(guó)物理學(xué)家,A錯(cuò)誤;焦耳實(shí)驗(yàn)的要求是絕熱系統(tǒng),普通玻璃杯達(dá)不到絕熱要求,B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是容器及其中的水組成的

12、系統(tǒng),C錯(cuò)誤;要使同一些水及容器升高相同的溫度即內(nèi)能增加相同,必須做功相同,D正確。 2.(做功和內(nèi)能的改變)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程。設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略,則在此過(guò)程中(  ) A.外界對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能增加 B.外界對(duì)氣體做功,氣體分子的平均動(dòng)能減少 C.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能增加 D.氣體對(duì)外界做功,氣體分子的平均動(dòng)能減少 答案 D 解析 絕熱過(guò)程是指氣體膨脹過(guò)程未發(fā)生傳熱,膨脹過(guò)程氣體體積增大,外界對(duì)氣體做的功W<0,由ΔU=W可知,氣體內(nèi)能減小。由于氣體分子間的勢(shì)能可忽略,故氣體分子的平均動(dòng)能減小。故D正確。 3.(做功和內(nèi)能

13、的改變)如圖所示,厚壁容器的一端通過(guò)膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計(jì)和一根氣針,另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞。用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣,使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度,這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)。打開(kāi)卡子,膠塞沖出容器口后(  ) A.溫度計(jì)示數(shù)變大,實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少 B.溫度計(jì)示數(shù)變大,實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加 C.溫度計(jì)示數(shù)變小,實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功,內(nèi)能減少 D.溫度計(jì)示數(shù)變小,實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加 答案 C 解析 膠塞沖出容器口后,氣體膨脹,對(duì)外做功。由于沒(méi)來(lái)得及發(fā)生熱交換,由W=ΔU可知內(nèi)能減小。內(nèi)能等于物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和,由于體積增大

14、,勢(shì)能增大,由此可知分子平均動(dòng)能減小,所以溫度降低。 4.(熱量和內(nèi)能)(多選)關(guān)于熱量與內(nèi)能,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能變化的量度 B.熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 C.熱量有可能從內(nèi)能少的物體傳給內(nèi)能多的物體 D.溫度高的物體熱量多,內(nèi)能多 答案 AC 解析 熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能變化的量度,只有在熱傳遞的情況下,有多少熱量轉(zhuǎn)移,內(nèi)能就變化了多少,A正確;內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和,宏觀上看,其大小取決于物體的溫度、體積、物質(zhì)的量,溫度高只能說(shuō)明其分子的平均動(dòng)能大,因?yàn)槲矬w的質(zhì)量不一定相同,所以并不能說(shuō)明它的總分子動(dòng)能大,更不能說(shuō)明

15、它的內(nèi)能大,B錯(cuò)誤;熱量從高溫物體傳遞給低溫物體,而高溫物體的內(nèi)能有可能比低溫物體的內(nèi)能少,C正確;熱量不是狀態(tài)量,不能說(shuō)某個(gè)物體熱量多,D錯(cuò)誤。 5.(熱量、功和內(nèi)能)對(duì)于熱量、功和內(nèi)能,三者的說(shuō)法正確的是(  ) A.熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同 B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度 C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同 D.熱量和功是由過(guò)程決定的,而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的 答案 D 解析 物體的內(nèi)能是指物體的所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,而要改變物體的內(nèi)能可以通過(guò)做功和熱傳遞兩種途徑,這三者的物理意義不同,A錯(cuò)誤;熱量是表示在熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能變化的多少,而功也是量度物體內(nèi)

16、能改變的多少,即熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度,B錯(cuò)誤;三者單位都是焦耳,C錯(cuò)誤;熱量和功是過(guò)程量,內(nèi)能是狀態(tài)量,D正確。 6.(綜合)關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能,下述說(shuō)法中正確的是(  ) A.物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能 B.一個(gè)物體當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí),其內(nèi)能也一定發(fā)生變化 C.外界對(duì)系統(tǒng)做了多少功W,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少,即ΔU=W D.系統(tǒng)從外界吸收了多少熱量Q,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少,即ΔU=Q 答案 A 解析 在分子動(dòng)理論中,我們把物體內(nèi)所有分子的分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和定義為物體的內(nèi)能,A正確。物體的內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念,兩者沒(méi)有什么關(guān)系

17、,如物體的速度增加了,機(jī)械能可能增加,但如果物體的溫度不變,物體的內(nèi)能可能不變,故B錯(cuò)誤。只有當(dāng)系統(tǒng)與外界絕熱時(shí),外界對(duì)系統(tǒng)做的功才等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量,同理,只有在單純的熱傳遞過(guò)程中,系統(tǒng)吸收(或放出)的熱量才等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化量,故C、D錯(cuò)誤。 7. (做功、熱傳遞和內(nèi)能的改變)如圖所示,固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的,中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B,B的兩邊分別盛有氣體甲和乙?,F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離,已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高,則在移動(dòng)P的過(guò)程中(  ) A.外力對(duì)乙做功;甲的內(nèi)能不變 B.外力對(duì)乙做功;乙的內(nèi)能不變 C.乙傳遞熱量給甲;乙的內(nèi)能增加 D.乙的內(nèi)能

18、增加;甲的內(nèi)能不變 答案 C 解析 當(dāng)活塞P向B移動(dòng)時(shí),外力對(duì)氣體乙做功,氣體乙的內(nèi)能增加,溫度升高。氣體乙通過(guò)導(dǎo)熱板B向氣體甲傳熱,因此甲的內(nèi)能增加,因此A、B、D錯(cuò)誤,C正確。 8.(綜合)暖瓶中盛有0.5 kg、25 ℃的水,一個(gè)學(xué)生想用上下?lián)u晃的方法使冷水變?yōu)殚_(kāi)水。設(shè)每搖晃一次水的落差為15 cm,每分鐘搖晃30次。不計(jì)所有熱散失,他大約需要多長(zhǎng)時(shí)間可以把水“搖開(kāi)”?[c水=4.2×103 J/(kg·℃),g取10 m/s2] 答案 5天 解析 此問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化方向是:上搖時(shí)學(xué)生消耗自身的能通過(guò)對(duì)水做功轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能,下降時(shí)水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能再轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。由于不

19、計(jì)一切熱散失,水的重力勢(shì)能的減少量等于水的內(nèi)能的增加量。 設(shè)“搖開(kāi)”水需要t min,水升溫ΔT,由W=ΔU得: 30mg·Δh·t=cmΔT, t== min=7×103 min。 即“搖開(kāi)”水約需7×103 min,約為5天。 B組:等級(jí)性水平訓(xùn)練 9.(做功、熱傳遞與內(nèi)能的改變)(多選)關(guān)于做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的說(shuō)法,正確的是(  ) A.不通過(guò)做功的過(guò)程,物體的內(nèi)能也可以改變 B.不對(duì)物體做功,物體內(nèi)能總保持不變 C.外力對(duì)物體做2 J的功,物體就一定增加2 J的內(nèi)能 D.物體吸收熱量,內(nèi)能一定增加 答案 A 解析 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,A正確,B

20、錯(cuò)誤;外力對(duì)物體做2 J的功,若物體與外界沒(méi)有熱交換時(shí),則內(nèi)能一定增加2 J,C錯(cuò)誤;物體吸收熱量時(shí),如果對(duì)外做功,內(nèi)能不一定增加,D錯(cuò)誤。 10. (綜合)器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中,如圖所示。汽缸內(nèi)封閉著一定量的氣體,氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計(jì)。當(dāng)緩慢推動(dòng)活塞Q向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中。有下列說(shuō)法:①活塞對(duì)氣體做功,氣體的平均動(dòng)能增加;②活塞對(duì)氣體做功,氣體的平均動(dòng)能不變;③氣體的單位體積分子數(shù)增大,壓強(qiáng)增大;④氣體的單位體積分子數(shù)增大,壓強(qiáng)不變。其中說(shuō)法正確的是(  ) A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案 C 解析 本題的關(guān)鍵是理解活塞緩慢推動(dòng)的物理含義

21、,推動(dòng)活塞Q使活塞對(duì)氣體做功,本來(lái)氣體的溫度應(yīng)該升高,但是推動(dòng)很緩慢,所以增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到周?chē)h(huán)境中了,由于環(huán)境溫度恒定,所以汽缸內(nèi)氣體的溫度不變,氣體分子的平均動(dòng)能不變,①錯(cuò)誤,②正確;由于氣體被壓縮,氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大,所以單位面積上汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多,因此氣體的壓強(qiáng)增大,③正確,④錯(cuò)誤。故選C。 11.(綜合)(多選)在溫度不變的條件下,設(shè)法使一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大,在這個(gè)過(guò)程中(  ) A.氣體的密度增加 B.氣體分子的平均動(dòng)能增大 C.外界對(duì)氣體做了功 D.氣體從外界吸收了熱量 答案 AC 解析 理想氣體的壓強(qiáng)增大,質(zhì)量一定,說(shuō)明

22、體積一定減小,當(dāng)體積減小的時(shí)候,外界對(duì)氣體做功,由于溫度沒(méi)有發(fā)生變化,又是理想氣體,內(nèi)能沒(méi)有發(fā)生變化,而外界對(duì)氣體做的功應(yīng)該以熱的形式向外散失,B、D錯(cuò)誤,A、C正確。 12.(綜合)兩人共同拉鋸伐木,每人在180 s內(nèi)拉動(dòng)60次,每次拉動(dòng)的距離為75 cm,兩人用的力均為20 N,做功的40%轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。則每秒鐘產(chǎn)生的熱量是多少?若產(chǎn)生熱量的20%被鋼鋸吸收,則60 s后鋼鋸的溫度將升高多少?[設(shè)鋼鋸的比熱容為1.2×102 J/(kg·℃),鋼鋸的質(zhì)量為0.5 kg] 答案 4 J 0.8 ℃ 解析 每秒鐘做功W=2××0.75×20 J=10 J, 每秒鐘產(chǎn)生的熱量Q=40%W=

23、4 J, 由Q×60×20%=cmΔt,得Δt=0.8 ℃。 13.(綜合)用質(zhì)量為0.5 kg的鐵錘去打擊質(zhì)量為50 g的鐵釘。已知錘打擊鐵釘時(shí)的速度為12 m/s,且每次打擊后鐵錘不再?gòu)椘穑绻诖驌魰r(shí)有80%的能量變成內(nèi)能,并且這些熱量有50%被鐵釘吸收,現(xiàn)要使鐵釘溫度升高10 ℃,問(wèn)要打多少次鐵釘?[不計(jì)鐵釘?shù)捏w積變化,鐵的比熱容為460 J/(kg· ℃)] 答案 16次 解析 鐵錘每次打擊鐵釘后不再?gòu)椘?,表明其全部的機(jī)械能Ek=m1v2將完全損失。 其中有η1=80%將變?yōu)閮?nèi)能,并有η2=50%被鐵釘吸收。 設(shè)鐵釘溫度升高Δt=10 ℃需要打擊n次,則有: n×η1×

24、η2×m1v2=cm2Δt, 代入已知數(shù)據(jù)可解得打擊次數(shù) n=≈16次。 14.(綜合)一質(zhì)量為380 g的木塊,用50 cm長(zhǎng)的細(xì)線懸掛起來(lái),一質(zhì)量為20 g的鉛彈,以60 m/s的速度水平射入,二者達(dá)到共同速度為3 m/s。(g取10 m/s2)求: (1)木塊上升多高? (2)系統(tǒng)內(nèi)能增加多少? 答案 (1)0.45 m (2)34.2 J 解析 (1)對(duì)木塊和鉛彈系統(tǒng) (m+M)v2=(M+m)gh,得h==0.45 m。 (2)射擊過(guò)程系統(tǒng)損失的機(jī)械能=系統(tǒng)增加的內(nèi)能 即ΔE=mv-(M+m)v2 = J=34.2 J。 - 9 -

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