物体的内能典型例题

物体的内能典型例题

物体的内能典型例题 ‎　　[例1]质量相等，温度都为100℃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 ‎　　[分析]物体的内能为物体所有分子无规则运动的动能和由分子之间相对位置所决定的势能的总和．物体的温度是物体分子热运动的平均动能的标志．温度越高，分子热运动的平均动能越大；温度越低，分子的平均动能越小．质量相同的水和水蒸气的温度都为100℃时，水和水蒸气的分子数目相等，分子热运动的平均动能是相等的．由于水蒸气的体积比相同质量的水的体积来得大，也就是说水蒸气分子间的距离比水分子间的距离来得大，水蒸气分子势能比水分子势能来得大．所以，水蒸气的内能比质量相等、温度相同的水的内能大．‎ ‎　　[答]C．‎ ‎　　[说明]‎ ‎　　分子的平均动能也可表示为：‎ ‎　　‎ ‎　　温度越高，分子平均动能越大，上式中v2的值越大，表示物体中速度大的分子占的比例增加．‎ ‎　　[例2]关于内能和机械能的下列说法中，正确的是 [　　]‎ ‎　　A．机械能很大的物体，其内能一定很大 ‎　　B．物体的机械能损失时，内能却可能增加 ‎　　C．物体的内能损失时，机械能必然会减少 ‎　　D．物体的内能为零时，机械能可以不为零 ‎　　E．物体的机械能为零时，内能可以不为零 ‎　　[分析]内能和机械能是两种不同形式的能．对同一物体，不考虑形变时，机械能由其整体的宏观速度和相对地面的高度决定；内能则与其内部分子的无规则运动及其聚集状态有关，它跟物体整体的宏观速度（不计摩擦发热时）和高度一般无直接联系．‎ ‎　　把物体缓缓地举得很高，使它处于很低温度的环境中，物体的机械能很大，但内能却不一定大，A错．‎ ‎　　物体在空中因空气阻力匀速下落时，机械能有了损失，但因与空气摩擦使物体温度升高，内能会增加，B正确．‎ ‎　　使物体保持静止，降低温度，当忽略物体的体积变化时，物体的内能减少，机械能可以认为不变．C错．‎ ‎　　由于物体分子永不停息地作无规则运动，物体的内能不可能为零，机械能可以为零．D错，E正确．‎ ‎　　[答]B、E ‎　　[例3]用力拉着铁块在水平地面上运动，铁块的机械能和内能有没有变化？‎ ‎　　[分析]应该分光滑接触和不光滑接触两种情况，而在不光滑接触时又有加速运动和匀速运动两种情况，即可根据机械能和内能的含义加以判断．‎ ‎　　[答]‎ 当地面光滑时，铁块由于受到外力后将做加速运动，速度越来越大，动能越来越大，但势能保持不变．所以铁块的机械能增大．增大的机械能就等于外力对它所做的功．由于在运动过程中，铁块中所含的分子数、分子无规则运动的平均动能和分子势能都不发生改变，因此铁块的内能不变．‎ ‎　　当地面不光滑时，铁块在运动中时刻受到地面摩擦力的作用．若所受外力等于地面的摩擦力，铁块作匀速运动，机械能不变．若所受外力大于地面的摩擦力，铁块作加速运动，机械能增加．在这两种情况下，铁块在运动过程中都要克服摩擦力做功．这些功转变为内能，其中一部分使铁块的温度升高，分子的平均动能增大，铁块的内能有了变化．‎