（作业本）第1节 热力学第一定律&第2节 能量的转化与守恒（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 2019）

1 作业本 第3章 热力学定律 第1节 热力学第一定律 第2节 能量的转化与守恒 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第三册）（鲁科版）》配套课件 2 （限时30分钟） 1.在某一恒温水池（温度远低于 ）底部有气泡从池底缓慢上升， 气泡内的气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变， 则下列判断正确的是( ) C A. 气泡内气体分子的平均动能增大 B. 气泡内气体的内能增大 C. 气泡内气体分子的平均距离增大 D. 气泡内气体向外放热 3 解析 气泡上升时，外界压强逐渐变小，则气泡内气体膨胀对外做功， 气体分子平均距离增大，由于气泡的温度不变，内能不变，由 知， 为正，气泡内气体吸热，C正确。 4 2.如图是密闭的气缸，外力推动活塞 压缩气体，对缸内 气体做功，同时气体向外界放热 ，缸内气体的 ( ) A A. 温度升高，内能增加 B. 温度升高，内能减少 C. 温度降低，内能增加 D. 温度降低，内能减少 解析 由热力学第一定律知：由 得： ，一定质量的理想气体的内能大小只与 温度有关， ，故温度一定升高，故A选项正确。 5 3.如图所示，弹簧一端固定，另一端连着穿在水平横杆上的小球，让小 球在杆上做往复运动，长时间观察，发现小球往复运动的幅度越来越小， 下列说法正确的是( ) D A. 小球的机械能守恒 B. 小球和弹簧组成系统的机械能守恒 C. 系统的总能量正在消失 D. 减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 解析 小球往复运动的幅度越来越小，说明机械能正在减少，减少的机 械能克服阻力做了功，增加了内能，总能量是守恒的。 6 4.（多选）如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分， 先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容 器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时 ( ) BCD A. 氢气的温度不变 B. 氢气的压强减小 C. 氢气的体积增大 D. 氧气的温度升高 7 解析 氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气 物质的量多，又因为初始状态下氢气和氧气体积和温度相同，所以氢气 产生的压强大，当拔掉销子后，活塞将向氧气一方移动，这时氢气对外 做功，又无热传递，由 可知，氢气内能减少，温度降低， 对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由 ，无热传递的 情况下，氧气内能增加，温度升高，压强增大。 8 5.景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端 粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过 程中( ) B A. 气体温度升高，压强不变 B. 气体温度升高，压强变大 C. 气体对外界做正功，气体内能增加 D. 外界对气体做正功，气体内能减少 解析 气体体积减小，故外界对气体做正功，做功时间短，故可认为无 热传递，由， ，气体内能增加，温度升高。由 可知，温度升高体积减小，则压强增大。 9 6.下列说法正确的是( ) C A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的 B. 太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙 空间的能量都消失了 C. “既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而 是不可能的 D. 有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一 直走动，说明能量可以凭空产生 10 解析 永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置， 历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原 因就是违背了能量转化和守恒定律，即使以后科技再发达，也要受自然 规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错误；太阳辐射大量 的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长， 但辐射到星际空间的能量也没有消失，而是转化成了别的能量，B错误； 马和其他动物都要运动，必须消耗能量，动物的能量来源于食物中储存 的化学能，C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一 般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补 充能量，才会维持手表的走动，如果把这种表放在桌面上静置两天，它 一定会停摆的，D错误。 7.如图所示为冲击摆实验装置，一子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共 同摆起一定的高度，则下列有关能量的转化的说法中正确的是( ) D A. 子弹的动能转化成沙箱和子弹的内能 B. 子弹的动能转化成了沙箱和子弹的势能 C. 子弹的动能转化成了沙箱和子弹的动能 D. 子弹的动能一部分转化成沙箱和子弹的内能，另 一部分转化成沙箱和子弹的势能 解析 子弹在射入沙箱瞬间，要克服摩擦阻力做功，一部分动能转变成 沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的势能。 12 8.（多选）一定量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、 回到原状态，其 图像如图所示。下列判断正确的是( ) AD A. 过程 中气体一定吸热 B. 过程 中气体既不吸热也不放热 C. 过程 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D. 、和三个状态中，状态 分子的平均动能最小 13 解析 过程为等容变化， ，温度升高，内能 增大，，由热力学第一定律 知 ，吸热，A正确；过程为等温变化， ， 体积增大对外做功，，由得 ， 吸热，B错误；过程温度降低，内能减小， ，体积减小，外界 对气体做功，。由热力学第一定律得 ，且 ，C错误；温度是物体内分子热运动的平均动能的标志， ，D正确。 14 9.（多选）二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正 在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化 碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深 处，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳气体可视为 理想气体，则此过程中( ) BC A. 封闭气体对外界做正功 B. 封闭气体向外界传递热量 C. 封闭气体分子的平均动能不变 D. 封闭气体从外界吸收热量 15 解析 因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即 ， 选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即 ，选项 A错误；根据热力学第一定律：，可知 ，即气体向外 界传递热量，选项B正确，D错误。 16 10.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的、 两部分 气体，的密度小， 的密度大，抽去隔板，加热气体使 两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为 ，气体 的内能增加量为 ，则( ) B A. B. C. D. 无法确定 解析 、 两部分气体开始的合重心在中线以下，混合均匀后，合重心 在中线上，所以系统的重力势能增大，根据能量守恒定律可得，吸收的 热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和，即 ，显 然 。 17 11.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的 末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸 展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因 此能较长时间转动。下列说法正确的是( ) D A. 转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C. 转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D. 叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释 放的热量 18 解析 形状记忆合金从热水中吸收热量后，一部分能量在伸展划水时转 化为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知 只有D项正确。 19 12.现有一导热性能良好的气缸,用导热活塞封闭有一定质量的理想气体。 开始时气缸水平放置如图甲所示,后将气缸按如图乙方式悬挂并保持静 止,气缸光滑不漏气且大气压及环境温度不变。下列说法正确的是( ) B A. 气体对外做功,内能减小 B. 气体对外做功,气体温度不变 C. 气体体积增大,气体温度降低 D. 气体体积不变,温度不变 20 解析 从题图甲到题图乙的过程,气缸内部气体的压强变小,体积增大,对 外界做功,由于气缸导热性能良好,且环境温度不变,因此内部气体的温度 不变,内能不变,根据热力学第一定律,内部气体通过缸壁从外界吸热,可见 选项B正确,A、C、D错误。 21 13.如图所示，在和 的过程中，气体放出 的热量分别为和。在和 的过程中， 气体吸收的热量分别为和 。求气体完成一次 循环对外界所做的功。 答案 解析 完成该循环后气体内能不变，即 ，吸收的热量 ，由热力学第一定律 得 ，即气体对外做功为 。 22 14.如图所示，倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体， 轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为 ，活塞的下 面吊着一个重为的物体，大气压强恒为 。起初环境的热力学 温度为时，活塞到气缸底面的距离为 。当环境温度逐渐升高， 导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了 ，气缸中的气体吸收的 热量为 。求： 23 （1）气缸内部气体内能的增量 ； 答案 解析 密封气体的压强 。 密封气体对外做功 。 由热力学第一定律 。 得 。 24 （2）最终的环境温度 。 答案 解析 该过程是等压变化，由盖—吕萨克定律有 ， 解得 。 25 $$