第3章 1. 功、热和内能的改变-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

重避手册高中物理选择性必修第三册圆 第三章 热力学定律 第1节 功、热和内能的改变 基础过关练 测试时间：10分钟 B.物体的温度不变，内能一定不变 1.指出下面例子中通过热传递改变物体内能的 C.热量和功的单位与内能的单位相同，所以热 是(). 量和功都可作为物体内能的量度 A.感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体 的状态决定的 B.擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷 2.(2025·河北石家庄实验中学高二月考)如图 的燃点，火柴燃烧起来 所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动 C.物体在阳光照射下温度升高 的绝热隔板固定，隔板质量不计，左、右两室分 D.反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 2.(2025·河南省实验中学高二期中)把浸有乙 别充有一定量的氢气和氧气（均视为理想气 醚的一小块棉花放在厚玻璃简内底部，当快速 体)，初始时，两室气体的温度相等，氢气的压 强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新 向下压活塞时，使浸有乙醚的棉花燃烧起来， 此次做功直接增加内能的是(. 达到平衡.下列说法正确的是( 固定栓 A内部气体 B.活塞 ,绝热汽缸 C.乙醚 D.棉花 3.下列关于做功和传热的说法中正确的是( 绝热隔板 A.做功和传热都能引起系统内能的改变 A.初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平 B.只要外界对物体做功，物体的内能就一定改变 均动能 C.传热的条件是物体间存在内能差 B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时 D.做功和传热改变物体内能的实质是一样的 的小 4在研究气体性质时，若分子间距离足够大，可 C.系统重新达到平衡时，两者温度相同，等于 以不计分子大小和分子间相互作用力，我们把 初始值 它叫作理想气体.对于一定质量的某种理想气 D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程 体，下列说法正确的是(). 中有热量从氧气传递到氢气 A.气体温度升高，每一个分子的动能都增大 3.(2025·浙江杭州学军中学高二月考)孔明灯 B.气体温度升高，气体分子的平均动能增大 俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通信，而 C.外界对气体做功，气体内能一定增大 现代人多用于祈福.如图所示，在灯底部的支 D.气体对外界放热，气体内能一定减小 架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的 、乃综合提能练 测试时间：15分钟 热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底部 1.下列说法中正确的是( 的煤油烧完后又会自动下降.关于孔明灯，下 A.物体的温度升高，物体所含的热量就增多 列说法正确的是(). 30 第三章热力学定律 收线 C,B中水银的内能增量大于A中水银的内能 增量 D.A和B中水银体积保持不变，故内能增量 相同 A.点燃后，孔明灯所受浮力增大，从而升空 B.点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大 C.点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均 撞击力增大 D.点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变 4.(多选)下列说法中正确的是(). 6.如图所示的绝热容器的中间用隔板分成两部 分，左侧有理想气体，右侧是真空，现将隔板抽 A.做功和传热是改变物体内能的两种本质不 掉，让左侧的气体自由膨胀到右侧，直到平衡， 同的物理过程，做功是其他形式的能和内能 在此过程中( 之间的转化，传热是物体内能的转移 B.外界对物体做功，物体的内能一定增大 C.物体向外界放热，物体的内能一定增大 D.物体内能发生了改变，可能是做功引起的， A.气体对外做功，温度降低，内能减少 也可能是传热引起的，还可能是两者共同引 B.气体对外做功，温度不变，内能减少 起的 C,气体不做功，温度不变，内能不变 5.(2025·湖北武汉外国语学校高二月考)（多 D.气体不做功，温度不变，内能减少 选)如图所示，A、B两装置均由一支一端封闭、 7.如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽 一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽 缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气.以 组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条 E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能， 则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( 件都相同.将两管抽成真空后，开口向下竖直 插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内）， 水银柱上升至图示位置停止.若这一过程水银与 外界没有热交换，则下列说法正确的是(). A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能 AE甲不变，E乙减小 增量 B.Em不变，E乙增大 B.A管内水银的重力势能大于B管内水银的 C.Em增大，Ez不变 重力势能 D.E甲增大，E乙减小 31练习册参考答案与解析么 果，故C正确：单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶 由玻意耳定律有pAVa=peVe,解得pe=三， 体表现为各向同性，故D错误。 9.AB【解析】连接aOO,侧aO、cO,dO均可表示气体 对B中气体，初状态：m=2p,Vm=2S冬，Tm 发生等容变化，由气态方程兴-C知，由状态口变到 T 状态d的过程中，卡减小则气体的体积增大，故A正 末状态：Ve=2s(号-车)，Tm=T 确，D错误：由状态b变到状态d的过程中，气体发生 由玻意耳定律有pmVm=peVe,解得pe=4p. 等容变化，故体积不变，故B正确：由状态c变到状态d (3)对C中气体，初状态：c=m.V。=S令+2S冬， 的过程中，倾角变大，则号变大，故气体的体积减小，故 Te=T: C错误， 末状态：心=s(名-4)+25（台+4）月 10.BC【解析】将B管慢慢地提起，A管中封闭气体的 对活塞，有2pS+peS+p论·2S=pm·2S+p· 压强增大，根据玻意耳定律V=C,可知A管内空气 柱将变短，A管中空气的压强p一十gh,p增大，说 S,解得忙=号A。 明两管内水银柱高度差h增大，故B,C正确。 11.升高：变小【解析】实验过程中气体压缩太快，外界 由理如气体状态方程有兴-竿，解得化一碧工 对气体做功，会使气体温度升高：实验中气体向外漏 第三章热力学定律 气，质量减小，测得气体体积与压强的乘积变小， 12.(1)在注射器活塞上涂一些润滑油：注意手不能握住 第1节功、热和内能的改变 注射器的封闭气体部分：缓慢推动活塞 【基础过关练】 (2)注射器与压强传感器连接处的气体体积 1.C【解析】物体在阳光照射下温度升高是通过热传递 (3)BC 的方式来改变物体内能，搓手取暖、擦火柴以及反复弯 1及设汽缸的横段面积为5由盖一昌萨克定律有气 折铁丝均是通过做功改变物体的内能。 2.A【解析】当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空 一只.代人数据得T=450K 气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当达到乙 (2)由查理定律有会=号，代入数据解得加=1.2× 醚的着火点时，筒内棉花就会燃烧起来 3.A【解析】做功和传热都能引起系统内能的改变，效果 105Pa. 相同，但它们的实质不同，做功是其他形式的能和内能 14.(1)汽缸水平放置，对活塞受力分析可知，封闭气体的 之问的转化，而传热是不同物体或一个物体的不同部 压强p=,汽缸开口向上竖直放置时，设封闭气体的 分间内能的转移，A正确，D错误：因为热量交换情况 压强为A,根据等温变化规律有A4S=公·是4S。 未知，所以外界对物体做功，物体的内能不一定改变，B 对活塞受力分析，有AS十mg=·子十AS,解得 错误：传热的条件是物体间存在温度差，而不是存在内 能差，C错误 k=2mg 4.B【解析】气体温度升高，绝大多数气体分子的动能都 (2)当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强p=p,十 增大，但个别分子的动能也可能减小，A错误：温度是 分子平均动能的标志，因此温度升高，气体分子的平均 学，根据等容变化定律有会=号，解得T=号工 动能一定增大，B正确：物体内能的变化与做功和热传 15.(1)对活塞受力分析可知2S十pS+p·2S=u· 递两个因素有关，外界对气体做功，同时物体有可能向 2S+pS,解得pB=2p. 外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，C错误：物 (2②)对A中气体，初状态：m=A,Va=S合Ta 体内能的变化与做功和热传递两个因素有关，气体对 外界放热，同时也有可能是外界对气体做功，因此气体 T,未末状态：V=s(号+4)，Te=工 的内能不一定碱小，D错误。 13 型雅点手册高中物理选择性必修第三册圆 【综合提能练】 甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左 1.D【解析】热量是一个过程量，不能说物体含有多少热 移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大：对 量，故A错误：物休的温度不变，内能不一定不变，例如 乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功， 0℃的冰变为0℃的水，内能增加，B错误：功与热量都 其内能应减小。 是能量转化的量度，热量和功都可以作为物体内能变 第2节热力学第一定律 化的量度，而不是内能的量度，C错误：热量和功是由 【基础过关练】 过程决定的，而内能是由物体的状态决定的，D正确. 1.D【解析】水变成同温度的水蒸气时，分子间距从 2.B【解析】温度是分子平均动能的标志，温度相同，分 增大到约10%，体积要扩大约1000倍，故需克服大气 子的平均动能相同，与分子质量无关，两部分气体温度 压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加， 相同，初始时两部分气体分子的平均动能相同，故A错 内能增加，由热力学第一定律△U=Q+W,可知Q= 误：松开固定栓，氢气对氧气做功，内能诚少，氧气内能 △U一W,其中W为负值，Q为正值，一定吸热 增加，故B正确，C错误；因为是绝热汽缸和绝热隔板， 2.A【解析】一定质量的理想气体，从某一状态开始，经 所以没有热量传递，D错误 过一系列变化后又回到开始的状态，说明整个变化过程 3.C【解析孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点 中内能的变化为0，根据热力学第一定律可得U=W 燃后，灯内空气受热后体积膨胀，因而空气的密度变 一W:十Q一Q=0,可得Q一Q=W2一W.因为没有 小，比同体积的冷空气轻，而浮力不变，从而升空，A错 具体的变化过程，所以无法判断W,与W:的大小关系， 误：点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体 也无法判断Q与Q的大小关系，A正确，B,CD错误. 积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因此内 3.B【解析】外界对气体做功，故W=9×10J,气体内能 能的变化不能确定，B错误：点燃后升空过程中，由于 减少，故△U=一1.2×10J,根据△U=W十Q,可得 灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子 Q=-2.1×10J. 间的平均撞击力增大，C正确：点燃后升空过程中，灯 4.B【解析】由热力学第一定律△1=W1十Q,U= 底部冷空气向上的压力大于灯内热空气向下的压力， W:十Q,若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由 因此灯内气体的压强减小，D错误， 兴=C可知，温度必定升高，对理想气体，内能必定增 4.AD【解析】做功和传热改变物体内能的本质不同，因 大，△U1>0,W<0,Q>0,且Q>W,.若通过温 为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程， 度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，则 而传热是同种形式的能量（内能）在不同的物体之间或 :=0,W:<0,Q>0,且|Q1=1W2,则U1> 物体不同的部分之间传递或转移，A正确：物体内能的 △U.由于气体对外做功的过程中，通过温度不变的方 变化取决于做功和传热两种途径，单就一个方面的改 变不足以断定其内能的变化情况，B、C错误，D正确. 式，休积膨账，则由 =C可知，压强必定减小，则平均 5.BC【解析】两种情况下大气压对水银槽内的水银做相 压强比通过压强不变的方式要小，根据W一Fx一pX 同的功，因为玻璃管内吸进的水银一样多，所以水银槽 △V,故W>W,Q>Q 内的液面下降相同的高度，外界大气压力对水银做功， 5.(1)体积达到V:时，对活塞受力平衡有pS十g=pS, 使水银进入试管内，大气压力对水银做的功一部分增 得=警=4XI0P% 加了管内水银的重力势能，另一部分增加了水银的内 能：由于A管中的水银重心高，故A管中水银的重力 (2密御气休微等压变化所以有宁兰得万-长五 势能增量大，则A管中水银内能的增量小，即B管中 600K. 水银的内能增量大于A管中水银的内能增量. (3)由热力学第一定律W+Q-△E,又W=p(V:一V,) 6.C【解析】右侧为真空，对活塞无力的作用，因而当气 80J.得△E=Q-W=220J. 体自由膨胀时，不需要克服外力做功，其内能、温度均 【综合提能练】 不变 1.ACD【解析】初始状态活塞受到左侧气体向右的压力 7.D【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室内气体 和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态， 都历经绝热过程，其内能的改变取决于做功的情况.对 因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出，左侧 14