高中物理第十章第一节功和内能第二节热和内能预习导航学案新人教选修.docx
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高中物理第十章第一节功和内能第二节热和内能预习导航学案新人教选修
第一节功和内能第二节热和内能
预习导航
情境导入
课程目标
冬天由于温度太低，很难启动摩托车（在农村启动195型拖拉机也会遇到类似情况）。
这时驾驶者往往先关闭油门，连续踏下启动摇杆若干次，然后再打开油门，踏下启动摇杆即可启动，你知道这是运用了什么原理吗？
提示：
连续踏下启动摇杆，活塞不断压缩汽缸里的气体做功，增加气体的内能，使气体的温度升高，当达到汽油的燃点后，即可启动。
1.了解焦耳的两个实验的原理，通过焦耳实验的探究，培养学生的科学探索精神；理解内能的概念，掌握绝热过程中做功与内能变化的关系。
2．知道什么是热传递，会区分热量与内能的概念；掌握单纯的传热过程中热量与内能变化的关系；知道做功和热传递是改变系统内能的两种方式，并且在改变系统内能上是等效的，知道这两种方式在改变系统内能上的区别。
一、焦耳的实验
1．实验条件
绝热过程：
系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2．代表性实验
（1）让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
（2）通过电流的热效应给水加热。
3．实验结论
在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的。
即：
要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功的方式无关。
二、功和内能
1．内能的定义
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系，是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能。
2．绝热过程中做功与系统内能变化的关系
当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对系统所做的功W，即：
ΔU＝W。
思考打气筒是日常生活中的一种工具，当我们用打气筒给自行车打气的时候，就是在克服气体压力和摩擦力做功。
打气的过程中你有没有试着去摸一下打气筒的外壳，有什么感觉？
这是怎么回事？
提示：
打气筒的温度升高了，这是由于给自行车打气时，压缩空气做功使得系统的内能增加，所以温度升高。
三、热和内能
1．热传递
（1）热传递的条件：
不同物体（或一个物体的不同部分）存在温度差。
（2）热传递的方向：
热量从高温物体传向低温物体。
（3）热传递的结果：
最终温度相同。
（4）热传递的实质：
不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。
（5）热传递的三种方式：
热传导、热对流和热辐射。
2．热量
是用来衡量热传递过程中内能变化多少的一个物理量，是一个过程量，不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。
3．热传递与系统内能变化的关系
系统在单纯的传热过程中内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
思考物体内能增加是否一定是从外界吸收了热量？
提示：
不一定，这是因为做功和热传递都可以改变物体的内能。
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．人类对科学的探索是永无止境的，下列说法不正确的是（）
A．通过验证月球公转的加速度约是苹果落向地面加速度的1/3600，可以检验出“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律
B．安培发现了电流的磁效应揭示了电现象和磁现象之间的联系
C．法拉第发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想
D．卡文迪许通过实验较为准确地得出了引力常量G的数值
2．半径为R的某均匀球形天体上，两“极点”处的重力加速度大小为g，“赤道”处的重力加速度大小为“极点”处的
。
已知引力常量为G，则下列说法正确的是
A．该天体的质量为
B．该天体的平均密度为
C．该天体的第一宇宙速度为
D．该天体的自转周期为2
3．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（）
A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光
4．如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图甲中O为轻绳之间连接的结点，图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图甲中B滑轮的端点B稍稍右移一些，图乙中的端点B稍稍向上移动一些（图乙中的绳长不变），则关于θ角和OB绳的张力F的变化，下列说法正确的是（）
A．图甲、乙中的θ角均增大，F均不变
B．图甲、乙中的θ角均不变，F均不变
C．图甲中θ角增大、图乙中θ角不变，张力F均不变
D．图甲中θ角减小、F不变，图乙中θ角增大、F减小
5．如图A、B、C三球质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接。
倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（）
A．A球的受力情况未变，加速度为零
B．C球的加速度沿斜面向下，大小为g
C．A、B之间杆的拉力大小为2mgsin
D．A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为
6．在x轴上关于原点对称的a、b两点处固定有两个电荷量相等的点电荷，如下的
图象描绘了x轴上部分区域的电场强度（以x轴正方向为电场强度的正方向）．对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是
A．两点场强相同，c点电势更高
B．两点场强相同，d点电势更高
C．两点场强不同,两点电势相等,均比O点电势高
D．两点场强不同,两点电势相等,均比O点电势低
二、多项选择题
7．如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1m和5m。
图乙是波源做简谐运动的振动图像。
波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。
已知t＝5s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。
下列判断正确的是____
A．A质点的起振方向向上
B．该列机械波的波速为0.2m/s
C．该列机械波的波长为2m
D．t＝11.5s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向
E．若将波源移至x＝3m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同
8．下列说法正确的有________
A．普朗克曾经大胆假设：
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小
E．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变短
9．如图所示，长为L的轻绳一端系于O点，另一端系一小球，在O点正下方P点有一钉子。
现将小球拉至A点由静止释放，小球摆至最低点B后继续向右摆至最高点C。
整个过程中，小球摆角始终小于5°。
下列说法正确的是________.
A．小球在C点时回复力最大
B．小球在B点时合力为零
C．小球从A摆至B点时合力突然变大
D．小球从A点摆至B点的时间等于从B点摆至C点的时间
E.若将钉子的位置上移，则小球从A点摆至C点的时间变长
10．氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是（可见光的波长范围为
，普朗克常量
，真空中光速
）
A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射γ射线
B．氢原子处在n=4能级，会辐射可见光
C．氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应
D．氢原子从高能级向n=2能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV
三、实验题
11．如图所示，竖直平面内的直角坐标系xoy，其第一、三象限内存在水平向右的匀强电场，第四象限内存在竖直向上的匀强电场，场强大小均相等但未知。
若在第三象限加上垂直xoy平面的磁场，可使质量为m、带电量为+q的油滴以初速度v0沿直线AO运动，直线AO与y轴负半轴的夹角为45°，重力加速度为g，求：
（1）匀强电场场强大小及第三象限所加磁场的方向；
（2）油滴第一次经过x轴正半轴时与原点O的距离；
（3）若在第四象限加上垂直纸面向外的匀强磁场，可使油滴经一次偏转回到第三象限，求所加磁场磁感应强度大小的取值范围。
（答案可保留根号）
12．某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，他们到物理实验室取来电子秤（示数为被测物体的质量）、铁架台、轻质细线和小球等。
（1）将小球放在电子秤上，其示数为m；将小球用细线系在铁架台，悬挂点到球心的距离为L，然后把铁架台放在电子秤上，小球静止时，电子秤的示数为M；
（2）铁架台放在电子秤上，将小球拉起后由静止释放，释放时细线处于水平伸直状态，忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，电子秤的示数为_______，若测得小球在最低点时的速度大小为v0，则当地的重力加速度大小为_________________
四、解答题
13．如图所示，在光滑的水平地面上，相距L＝10m的A、B两个小球均以v0＝10m/s向右运动，随后两球相继滑上倾角为30°的足够长的光滑斜坡，地面与斜坡平滑连接，取g＝10m/s2。
求：
A球滑上斜坡后经过多长时间两球相遇。
14．如图所示，EF与GH间为一无场区．无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板，两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场，其中A为正极板．无场区右侧为一点电荷Q形成的电场，点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心，圆弧半径为R，圆心角为120°，O、C在两板间的中心线上，D位于GH上．一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场，粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管，并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动．（不计粒子的重力、管的粗细）求：
（1）O处点电荷的电性和电荷量；
（2）两金属板间所加的电压．
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
D
A
B
D
A
二、多项选择题
7．ACE
8．ABD
9．ACE
10．BC
三、实验题
11．
（1）
磁场方向垂直纸面向里
（2）
（3）
12．M+2m
四、解答题
13．5s
14．
（1）负电，
；
（2）
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．拍皮球是大家都喜欢的体育活动，既能强身又能健体。
已知皮球质量为0.4kg，为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25m，小明需每次在球到达最高点时拍球，每次拍球作用距离为0.25m，使球在离手时获得一个竖直向下4m/s的初速度。
若不计空气阻力及球的形变，g取10m/s2，则每次拍球
A．手给球的冲量为1.6kg·m/sB．手给球的冲量为2.0kg·m/s
C．人对球做的功为3.2JD．人对球做的功为2.2J
2．科学家经过深入观测硏究，发现月球正逐渐离我们远去，并且将越来越暗．有地理学家观察了现存的几种鹦鹉螺化石，发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样的功能，螺纹分许多隔，每隔上波状生长线在30条左右，与现代农历一个月的天数完全相同．观察发现，鹦鹉螺的波状生长线每天长一条，每月长一隔．研究显示，现代鹦鹉螺的贝壳上，每隔中生长线是30条，中生代白垩纪是2条，侏罗纪是18条，奥陶纪是9条．已知地球表面的重力加速度为10m/s2．地球半径为6400km，现代月球到地球的距离约为38万公里．始终将月球绕地球的运动视为圆周轨道，由以上条件可以估算奥陶纪月球到地球的距离约为（）
A．8.4×108mB．1.7×108mC．1.7×107mD．8.4×107m
3．将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。
轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（）
A．在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B．在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D．卫星在轨道2上从M—P—N运动所需的时间等于从N—Q—M的时间
4．如图所示为甲、乙两质点做直线运动的速度－时间图象，则下列说法中正确的是（）
A．在0～t3时间内甲、乙两质点的平均速度相等
B．甲质点在0～t1时间内的加速度与乙质点在t2～t3时间内的加速度相同
C．甲质点在0～t1时间内的平均速度小于乙质点在0～t2时间内的平均速度
D．在t3时刻，甲、乙两质点都回到了出发点
5．某汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角θ=15°的斜坡时，汽车受到的摩擦阻力恒定不变，空气阻力忽略不计，则汽车上坡过程的v-t图象不可能是下图中的（）
A．
B．
C．
D．
6．如图，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为
，此时悬线的张力为F．若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是
A．电流大小为
，电流方向沿顺时针方向
B．电流大小为
，电流方向沿逆时针方向
C．电流大小为
，电流方向沿顺时针方向
D．电流大小为
，电流方向沿逆时针方向
二、多项选择题
7．下列说法正确的是_____
A．空气中大量PM2.5的运动也是分子热运动
B．温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同
C．温度相同的氧气和氢气，氢气的内能一定大
D．气体等压压缩过程一定放出热量，且放出的热量大于内能的减少
E.晶体熔化过程分子势能增加
8．在某次发射科学实验卫星“双星”中，放置了一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e．金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动．测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U．则下列说法正确的是（）
A．电流方向沿x轴正方向，正电荷受力方向指向前侧面，因此前侧面电势较高
B．电流方向沿x轴正方向，电子受力方向指向前侧面，因此后侧面电势较高
C．磁感应强度的大小为
D．磁感应强度的大小为
9．如图甲所示，用一水平外力F推着一个静止在倾角为
的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，若重力加速度g取10m/s2。
根据图乙中所提供的信息可以计算出（
）
A．物体的质量
B．物体能静止在斜面上所施加的外力
C．斜面的倾角
D．加速度为6m/s2时物体的速度
10．公路急转弯处通常是交通事故多发地带。
如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处
A．路面外侧高内侧低
B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小
三、实验题
11．在研究匀变速直线运动规律的实验中，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与穿过打点计时器限位孔的纸带相连，如图（a）所示。
起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。
启动打点计时器，释放小车，小车在重物牵引下由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后小车会继续运动一段距离，打点计时器在纸带上连续打下一系列点，图（b）中a、b、c是纸带上的三段，打点的先后次序是a→b→c。
（打点计时器使用的交流电频率为50Hz）
（1）根据所提供的纸带数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为________m/s2，方向与小车的运动方向________（填“相同”或“相反”）。
（结果保留两位有效数字）
（2）打b段纸带时，小车运动的最大速度出现在b纸带中的________，________段。
（填图（b）中的相邻两个字母）
12．为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，除有闭合铁芯的原、副线圈外，还必须要选用的器材是
A．AB．BC．CD．D
四、解答题
13．如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮О1、О2和质量mP=m的小球P连接，另一端质量mQ=m的小物块Q连接，小物块Q套于两直杆AC、DE和一段圆弧CD组成的固定光滑轨道ABCDE上．直杆AC与竖直墙夹角θ=45°，直杆DE水平，两杆分别与Ol为圆心，R为半径的圆弧连接并相切于C、D两点，轨道与两定滑轮在同一竖直平面内．直杆B点与两定滑轮均在同一高度，重力加速度为g，小球运动过程中不会与其他物体相碰，现将小物块Q从B点由静止释放，在C、D点时无机械能损失．试求：
（1）小物块Q的最大机械能（取B点所在的水平面为参考平面）；
（2）小物块Q滑至O1正下方D点时对圆弧轨道的弹力
14．如图所示，一气缸内由光滑的活塞封闭着一定量的理想气体，气缸（足够长）开口竖直向下。
活塞下挂一个沙桶，活塞和沙桶的总质量为m，平衡时活塞离底部的距离为h。
现往沙桶内缓慢加人沙子，装满沙桶时活塞离底部的距离高为H、已知气缸壁的导热性能良好，活塞的横截面积为S，在缸内可自由滑动且不漏气；大气压强为p0，环境温度不变，重力加速度为g。
求
①装入沙桶沙子的质量△m；
②若因外界环境温度降低，活塞又回到离底部距离为h处，且内能减小了△E，则此过程需要向外界放出热量Q。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
B
B
A
B
A
二、多项选择题
7．BDE
8．BC
9．ABC
10．AC
三、实验题
11．
（1）4.5相反
（2）DE
12．BD
四、解答题
13．
（1）
（2）
，方向向下
14．①
②
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