13.2 内能 练习
一、单选题
1．关于温度、热量、功和内能，下列说法正确的是（ ）
A．热量、功、内能的国际单位都是焦耳，所以三者的物理意义是相同的
B．物体的温度越高，它所含热量就越高
C．物体吸收热量后，其温度一定升高
D．体积变化不大时，物体温度升高，它的内能一定增加
2．关于温度、内能和热量的关系，下列判断正确的是（ ）
A．一个物体吸收热量，温度一定升高
B．一个物体的温度升高，内能一定增大
C．一个物体的内能减少，一定是放出了热量
D．一个物体的温度为0℃，内能也为0
3．过年时，小红手中的火引燃了爆竹的引线，“兹兹”几声，冒出火焰，爆竹一飞冲天，最后在天空炸开形成美丽的图案。如图所示。爆竹冲天的能量来自（ ）
A．小红的机械能 B．小红手里火的内能
C．爆竹内火药的化学能 D．引线的化学能
4．如图所示，这是山西代表性的美食——过油肉，对过油肉烹制过程中所含的物理知识，解释正确的是（ ）
A．上桌时散发出香味，说明在温度高时分子才会发生热运动
B．向炒锅里加入食材，食材温度升高，它的内能增大
C．炒锅一般用铁制造，是利用了铁的比热容较大的性质
D．爆炒过程中，主要是通过做功的方式使过油肉的内能增加
5．关于温度、热量和内能下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度不变，内能一定不变
B．80℃的水比50℃的水所含有的热量多
C．热量总是自发地从温度高的物体向温度低的物体传递
D．物体的内能增加了，它一定吸收了热量
6．下列生活实例中，通过热传递的方式使物体内能增加的是（ ）
A．给轮胎打气，轮胎温度升高 B．陨石进入大气层，成为流星
C．可乐中加入冰块后变凉 D．用火炉将水烧开
7．冬天天气变冷，火锅以“麻、辣、鲜、香”且“方便、快捷”的大众化特色被消费者接受和喜爱。下列关于火锅的说法正确的是（ ）
A．火锅里的汤汁温度高时比温度低时含有的热量多
B．热腾腾的“白气”弥漫说明分子在不停地做无规则运动
C．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的内能转化为化学能
D．往火锅里加的食物温度升高是通过热传递改变食物的内能
8．质量相等，温度都为的水和水蒸气，它们的内能（ ）
A．相等 B．水的内能比水蒸气的内能大
C．水蒸气的内能比水的内能大 D．无法确定
二、多选题
9．关于温度，内能和热量，下列说法中不正确的是（ ）
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体的内能增加一定是从外界吸收了热量
C．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
10．下列说法正确的是（ ）
A．物体温度保持不变，内能一定不变
B．物体吸收热量，其温度一定升高
C．外界对物体做功，物体内能可能增加
D．两个内能相同的物体相互接触时，也可能发生热传递
三、填空题
11．如图所示，冬运会女子冰壶比赛中的场景。比赛时两名队员在冰壶前方“刷冰”，通过 的方式改变冰的内能，使表面的冰 成薄薄的一层水，这样就能够减小冰壶与冰面之间的摩擦阻力，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动。
12．如图是四个热学实验，请在下面空格处用字母表示相关实验：说明做功可以改变物体内能的是 ；说明热传递可以改变物体内能是 ；说明分子之间有作用力的是 ；说明分子是在永不停息地运动的是 。
A．两块表面干净的铅压紧后可吊起重物
B．加热使水沸腾，水蒸气冲起软木塞
C．抽掉中间的玻璃板后，两种气体混合在一起
D．绳子摩擦使铜管内乙醚沸腾，蒸气冲起软木塞
13．寒冷的冬天，清晨起床时常常看到窗户 （内/外）表面有一层白色的冰花，这是空气中的水蒸气 而成的，是通过 （热传递/做功）方式 （增加/减少）内能的。
14．从车床上刚刚加工下来的铝件温度都很高，这是通过 的方式使铝件内能增加了。浇铸铝件需要将铝熔化，铝在熔化过程中，温度 （选填“升高”、“降低”或“不变”），内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
15．冬天在室外用双手互相摩擦或者用嘴对着手呵气均可使手发热，前者是通过 的方式增加了手的内能；后者是通过 的方式增加了手的内能。如果你没有看到内能改变的过程，仅仅凭手的温度的改变，你能否确定是采用了什么方式来改变手的内能？ （填“能”或“不能”）。
四、实验题
16．如图所示，是我们在学习热学知识时做过的一些实验。
图甲：玻璃板的下表面接触水面，向上提起玻璃板时发现拉力大于玻璃板的重力。
图乙：大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧用打气筒给瓶中打气，瓶塞跳起。
图丙：将两个底面干净，平整的铅块紧压在一起，网个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
图丁：在厚壁玻璃筒中放入一小团硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到小棉团燃烧。请回答：
（1）图甲和图 两个实验现象产生的原因相同；
（2）图乙所示实验，当瓶塞跳起时，可以观察到瓶内出现了 ；
（3）图乙和图丁两个实验均可说明 可以改变物体的内能。
17．小明用除颜色不同外，其他都相同的黑白两张纸分别将两个相同的瓶子包起来，再将质量、初温相同的水分别倒入两个瓶中，然后将两个瓶子放在太阳光下，过一段时间后，小明用温度计测量了两瓶中水的温度，发现包有黑纸的瓶中水的温度升高的较多。
请回答下列问题：
（1）黑纸的吸热性能比白纸的要 （选填“好”或“差”）；
（2）两瓶中的水是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式使其内能增加的；
（3）如图，在一个厚壁玻璃筒里放一块有少量乙醚的棉花，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧。使瓶内气体内能增加的方式与上述阳光加热水改变内能的方式 （选填“相同”或“不相同”）。
五、综合题
18．内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能（即分子无规则热运动动能）、分子的势能（即分子间相互作用能）、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等。在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
请回答下列问题。
（1）只加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化？
答：
（2）只慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化？
答：
（3）金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化？
答：
（4）小华同学利用如图甲所示装置对100g冰水加热，他每隔相同时间记录一次温度计的示数，并观察物质的状态，他根据记录的数据绘制了温度-时间图象如图乙所示。其中，熔化过程所用的时间是 min。该物体第10min的内能 第5min的内能（选填“大于”“等于”或“小于”），因为它通过 方式改变了内能。由图象你还可以获得的信息是： 。
19．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱进入大气层，与大气层发生剧烈摩擦，舱体外部燃起高温火焰，像是一团火球（如图）。飞船返回舱舱体采用隔热材料，可以保证舱内的温度在航天员可承受的范围内。
（1）用所学物理知识说明舱体外部燃起高温火焰的原因；
（2）舱体采用隔热材料，是为了阻止 的发生，从而保证舱内温度在航天员可承受的范围内。
六、计算题
20．如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，列车安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。
（1）若测得该列车从甲站出发到达乙站所用的时间为2min，甲、乙两站间的路程为2.4km，则该列车在这两站间行驶的平均速度为多大？
（2）高压细水雾灭火系统的灭火机理：
①窒息作用：细水雾喷入火场后，迅速汽化形成水蒸气，体积急剧膨胀1700~5800倍，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入，火焰将被窒息。
②高效冷却作用：由于细水雾的雾滴直径很小，在汽化的过程中，能从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。按100℃水的汽化热为2257kJ/kg计（汽化热是指在恒定温度下，使某物质由液态转变为气态所需要的热量。），每只喷头喷出的水雾（喷水速度0.133L/s）吸热功率约为多少kW？（不考虑水升温吸收的热量，结果保留整数）
（3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能．当列车在平直轨道上制动减速时，电能W1与内能W2之比为9∶16，如图乙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图像。若列车从76km/h开始减速，转化成的电能大小为1kW·h，问列车在此过程中：
①产生的内能为多少J？
②列车的速度将会减小到多少千米每小时？
21．如图所示是物理课堂上用的空气压缩引火仪。实验时在引火仪筒内放小团硝化棉，然后用力快速向下压动引火仪的活塞后可以观察到硝化棉燃烧。虽然课堂上老师分析了棉花燃烧的原因，但小刚想知道通过压缩空气做功，筒内空气的温度可以上升到多高？ 通过查阅资料他了解到：在使用空气压缩引火仅时，由于力的作用时间极短，筒内气体压强p、体积V及温度T满足pV=KT这一方程，其中K为恒定不变的常量，T为热力学温度。请解答下列问题：以下计算均不计活塞重、摩擦以及热量损失。
（1）已知活塞的面积为8×10-5m2，当用232N的压力把活塞压缩到最低点时，筒内气体压强为多少？ （提示：筒内的气压等于活塞对气体的压强与外界大气压之和，外界大气压p0=1×105Pa）
（2）压缩前筒内空气压强为一个标准大气压，温度为300K （热力学温度）。若硝化棉的着火点为450K，当用232N的压力将筒内空气的体积压缩为原来的时，请通过计算说明筒内的棉花是否能燃烧？
参考答案：
1．D
【详解】试题分析：（1）根据热量、功、内能的单位以及含义进行判断；
（2）根据描述热量的物理术语进行判断；
（3）（4）根据物体吸放热与温度、内能的关系进行判断．
解：
A、热量、功、内能的国际单位都是焦，热量指表示热传递过程中改变的内能，功表示做功的多少，内能与物体的质量、状态以及温度有关，因此三者的物理意义不相同，故A错误；
B、热量只可以说吸收热量或放出热量，不能说含有热量，故B错误；
C、物体吸收热量后，其温度不一定升高，如晶体熔化、液体沸腾时物体吸热，但温度不变，故C错误；
D、体积变化不大时，物体温度升高，它的内能一定增加，故D正确．
故选D．
【点评】本题是一道热学综合题，主要考查学生对内能、热量、功的单位含义以及改变物体内能的方法，是中考的热点．
2．B
【详解】A．物体吸收热量，温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中虽然吸收热量，但温度不变，故A错误；
B．物体温度升高，分子运动加剧，所以内能增加，故B正确；
C．一个物体的内能减少，不一定是放出了热量，也可能是它对外界做了功，故C错误；
D．一切物体都有内能，一个物体的温度为0℃，内能也不为0，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】在点燃爆竹直到爆竹腾空而起的过程中，爆竹内火药燃料燃烧时将化学能转化为爆竹内空气内能，空气膨胀做功，将内能转化为爆竹腾空而起的机械能，所以爆竹冲天的能量来自爆竹内火药的化学能。故ABD不符合题意；C符合题意。
故选C。
4．B
【详解】A．根据分子动理论，构成物质的分子无时无刻不在做无规则运动，故A错误；
B．物质的温度越高，分子热运动就越剧烈，物质的内能就越大，故B正确；
C．铁的导热性比较优良，因此炒锅一般用铁制造，故C错误；
D．爆炒过程中，主要是通过热传递的方式使过油肉的内能增加，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．晶体在熔化过程中吸收热量，温度不变，但内能增加，故A错误；
B．热量是一过程量，描述它的术语是“吸收”和“放出”，不能用含有，故B错误；
C．热传递的条件是存在温度差，热量总是自发地从温度高的物体传向温度低的物体，或从物体的高温部分传向低温部分，故C正确；
D．物体的内能增加，可能是吸收了热量，也可能是对物体做功，例如：搓手取暖，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】AB．给轮胎打气，轮胎温度升高、陨石进入大气层，成为流星，都是通过克服摩擦力做功，改变内能的，故AB不符合题意；
C．可乐中加入冰块后变凉，可乐放出热量，内能减小，是通过热传递减小内能的，故C不符合题意；
D．用火炉将水烧开，水吸收热量，内能增大，是通过热传递增大内能的，故D符合题意。
故选D。
7．D
【详解】A．热量是发生热传递时物体吸收或放出的能量，不是物体含有热量，故A错误；
B．白气是小水珠组成的，白气的运动属于机械运动，不能说明分子不停地做无规则运动，故B错误；
C．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的化学能转化为内能，故C错误；
D．往火锅里加的食物吸收热量，温度升高，是通过热传递改变食物的内能，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。质量相等温度相等的水和水蒸气，分子动能相等，水蒸气的分子势能大，所以水蒸气的内能大一些。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9．ABD
【详解】A．热量是热传递的过程中吸收和放出的热量，不能用含有，故A错误，符合题意；
B．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可以对物体做了功，故B错误，符合题意；
C．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，是热传递的方向，故C正确，不符合题意；
D．晶体熔化时吸收热量，温度不变，内能增大，故D错误，符合题意。
故选ABD。
10．CD
【详解】A．影响内能的有温度、质量、状态等，所以物体的温度不变，内能可能发生改变，故A错误；
B．晶体在熔化过程中，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，故B错误；
C．若外界对物体做功，物体在此过程不对外做功，则内能可能增加，故C正确；
D．发生热传递的条件是存在温度差，所以两个内能相同的物体相互接触时，也可能发生热传递，故D正确。
故选CD。
11． 做功 熔化
【详解】[1]运动员刷冰时，冰刷与冰面摩擦，摩擦生热，将机械能转化为内能，使冰面的内能增加，温度升高，冰熔化成水。
[2]由于水的出现使冰壶与冰面分开，从而减小了冰壶与冰面之间的摩擦。
12． D B A C
【详解】[1]D选项中，绳子摩擦对铜管做功，铜管的内能增大，温度升高，说明做功可以改变物体的内能。
[2]B选项中，加热使水沸腾，水的内能增大，说明热传递可以改变物体内能。
[3]A选项中，两个表面干净的铅块接触，由于分子之间存在引力，因此会紧紧贴合在一起，可以吊起重物。
[4]C选项中，抽掉中间的玻璃板后，两种气体混合在一起，这是扩散现象，表面分子在不停地做无规则运动。
13． 内 凝华 热传递 减少
【详解】[1][2]寒冷的冬天，室内温度高于室外的温度，所以室内空气中的水蒸气遇到很冷的玻璃内表面发生凝华现象形成冰花。
[3][4]冰花是空气中的水蒸气放热直接凝华变为固体，所以在这一过程中是能量的转移，属于热传递减少水内能。
14． 做功 不变 增大
【详解】[1]在车床上加工铝件时，对铝件做功，是通过做功的方法使铝件的内能增加、温度升高。
[2][3]铝属于晶体，晶体有固定的熔化温度，属于铝在熔化过程中，吸收热量，温度不变，内能增加。
15． 做功 热传递 不能
【详解】[1][2][3]冬天在室外用双手互相摩擦，是通过做功的方式增加了手的内能；用嘴对着手呵气均可使手发热，是通过热传递的方式增加了手的内能；如果没有看到内能改变的过程，单凭手温度的升高，不能判断出具体的方法，因为做功与热传递两种方法对改变物体的内能是等效的。
16． 丙 大量的白雾 做功
【详解】图甲：玻璃板的下表面接触水面，向上提起玻璃板时发现拉力大于玻璃板的重力，说明分子间有引力；图丙：将两个底面干净平整的铅块紧压在一起，网个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开，说明分子间存在引力；
图乙：大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧用打气筒给瓶中打气，瓶塞跳起。是因为气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成小水滴，瓶内出现大量的白雾。
图丁：在厚壁玻璃筒中放入一小团硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到小棉团燃烧。因为外界对玻璃筒内气体做功，内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点，所以小棉团燃烧。
综上所述：
（1）[1]图甲和图丙两个实验现象产生的原因相同。
（2）[2]图乙所示实验，当瓶塞跳起时，可以观察到瓶内出现了大量的白雾。
（3）[3]图乙和图丁两个实验均可说明做功可以改变物体的内能。
17． 好 热传递 不相同
【详解】（1）[1]将两个瓶子放在太阳光下，过一段时间后，用温度计测量了两瓶中水的温度，发现包有黑纸的瓶中水的温度升高得较多，说明包有黑纸的瓶中水吸收的热量多，即黑纸的吸热性能比白纸的要好。
（2）[2]两瓶中的水从阳光中吸收热量，是通过热传递的方式使其内能增加的。
（3）[3]当用力把活塞迅速按下时，活塞对空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花的燃点，棉花就燃烧起来，使瓶内气体内能增加的方式与上述阳光加热水改变内能的方式不相同。
18． 分子动能 分子势能 分子动能和分子势能 10 大于 热传递 见详解
【详解】（1）[1]分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，所以只加热针筒里的气体，气体内能中动能增大。
（2）[2]只慢慢压缩针筒里的气体，分子间隙发生变化，相互作用力增大，气体内能中的势能增大。
（3）[3]金属块在受热膨胀时，温度与体积同时变化，分子运动的剧烈程度和间隙均发生了变化，金属块内能动能和势能均增大。
（4）[4]熔化过程所用的时间是
[5][6]物体吸收热量，内能增加，加热时间越长，吸收热量越多，所以它通过热传递方式改变了内能。该物体第10min的内能大于第5min的内能。
[7]由图象可知，该物质熔化过程中吸热，温度保持不变，属于晶体。
19． 见解析 热传递
【详解】（1）[1]返回舱进入大气层后，与大气摩擦，返回舱克服摩擦做功，内能增大，舱外层温度升高，舱体外部燃起高温火焰。
（2）[2]舱体采用隔热材料，克服摩擦做功产生的热量可以通过隔热层阻挡住，阻止热传递的发生，从而保证舱内温度在航天员可承受的范围内。
20．（1）72km/h；（2）300kW；（3）①6.4×106J；②40km/h
【详解】解：（1）列车在这两站间行驶的平均速度
.
（2）由于喷水速度0.133L/s，每只喷头1s喷出的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.133×10-3m3=0.133kg
每只喷头喷出的水雾吸热功率为
（3）①由题意可得转化的内能为
②此过程消耗的机械能为
ΔW=W1+W2=3.6×106J+6.4×106J=1×107J
查图乙可知
Δv=10m/s=36km/h
列车的速度将会减小到
v2=v1-Δv=76km/h-36km/h=40km/h
答：（1）该列车在这两站间行驶的平均速度为72km/h；
（2）每只喷头喷出的水雾（喷水速度0.133L/s）吸热功率约为300kW；
（3）①产生的内能为6.4×106J；
②列车的速度将会减小到40km/h。
21．（1）3×106Pa；（2）能
【详解】解：（1）由题意知筒内的气压等于活塞对气体的压强与外界大气压之和，对活塞受力分析有
即
（2）由pV=KT可得
由于K为恒定不变的常量，则压缩前后有
将T0=300K，p=3×106Pa，p0=1×105Pa带入以上式子，解得
此时棉花的温度恰好达到棉花的着火点，所以棉花恰好能燃烧。
答：（1）此时筒内气体压强为3×106Pa；
（2）通过计算，此时棉花的温度恰好达到棉花的着火点，所以棉花恰好能燃烧。
