一、选择题(每小题4分,共20分)
1. 下列关于内能的说法正确的是:
A. 温度越高的物体,其内能一定越大。
B. 内能是物体内所有分子动能和势能的总和。
C. 物体的内能与物体的运动速度有关。
D. 一个物体的内能可以为零。
解析:内能是指物体内部所有分子的动能和势能的总和,它与物体的温度、物质的种类、状态等因素有关,而与物体整体的运动无关。因此选项B正确。
2. 对于理想气体,在等温过程中,下列说法正确的是:
A. 气体的内能增加。
B. 气体的内能不变。
C. 气体的内能减少。
D. 条件不足,无法判断。
解析:理想气体在等温过程中,温度保持不变,而内能是温度的函数,因此内能不变。所以选项B正确。
3. 以下哪种情况下,系统的内能会增加?
A. 系统对外界做功且放热。
B. 系统对外界做功且吸热。
C. 外界对系统做功且放热。
D. 外界对系统做功且吸热。
解析:根据热力学第一定律,ΔU = Q - W。当外界对系统做功(W为负)且吸热(Q为正)时,系统的内能会增加。所以选项D正确。
4. 关于热量和内能的关系,下列说法正确的是:
A. 热量总是从高温物体传递到低温物体。
B. 热量是状态量。
C. 内能大的物体,热量也大。
D. 热量是过程量。
解析:热量是由于温差引起的能量转移,是一个过程量,而不是状态量。因此选项D正确。
5. 以下关于内能变化的说法正确的是:
A. 系统的内能变化只与始末状态有关。
B. 系统的内能变化与过程路径有关。
C. 系统的内能变化与外界做功有关。
D. 系统的内能变化与热量交换无关。
解析:内能是状态量,系统的内能变化只与始末状态有关,而与过程路径无关。因此选项A正确。
二、填空题(每空3分,共15分)
6. 热力学第一定律的数学表达式为__________。
答案:ΔU = Q - W
7. 理想气体在绝热膨胀过程中,内能__________。(填“增加”或“减少”)
答案:减少
8. 在热传导过程中,热量总是从__________物体传递到__________物体。
答案:高温;低温
三、计算题(共25分)
9. (15分)有一理想气体,初始状态为P1=1 atm,V1=2 L,T1=300 K。经过等温膨胀后体积变为V2=4 L。求:
(1)气体在膨胀过程中吸收的热量;
(2)气体对外做的功。
解析:(1)对于理想气体,在等温过程中,ΔU = 0,因此吸收的热量等于对外做的功。
(2)根据等温过程公式,W = nRT ln(V2/V1)。
四、简答题(每题10分,共20分)
10. 请解释什么是内能,并举例说明。
答案:内能是指物体内所有分子的动能和势能的总和。例如,一杯热水比一杯冷水具有更多的内能。
11. 简述热力学第一定律的内容及其意义。
答案:热力学第一定律指出,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式。这一定律揭示了能量守恒的本质。
五、论述题(共20分)
12. 结合实际生活中的例子,谈谈你对内能的理解。
答案:例如,当我们点燃一支蜡烛时,化学能转化为热能和光能,这就是内能的一种表现形式。