第3章 2 热力学第一定律（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

[基础训练]

1．在一个大气压下，1 kg 100 ℃的水变为1 kg 100 ℃的水蒸气的过程，下列说法正确的是(　　)

A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程

B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量

C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功

D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和

解析　水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1 000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故D正确。

答案　D

2．(多选)如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止状态，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中(　　)

A．气体对外做功，气体温度可能不变

B．气体对外做功，内能一定减少

C．气体压强减小，内能可能不变

D．气体从外界吸热，内能一定增加

解析　由于汽缸导热，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，压强减小，可能与外界进行热交换吸热使内能不变，故A、C正确，B、D错误。

答案　AC

3．(多选)下列过程可能发生的是(　　)

A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加

B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少

C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少

D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加

解析　当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，则物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确。

答案　ABD

4．(多选)如图，两端开口、下端连通导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为m，在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)

A．整个过程，外力F做功大于0，小于mgh

B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变

C．整个过程，理想气体的内能增大

D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h＋mgh)

E．左端活塞到达B位置时，外力F等于

解析　根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞S2没有移动，可知整个过程，外力F做功等于0，A错误；根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误；由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功Q＝W<p0S1h＋mgh，D正确；左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得p0＋＝p0＋，即F＝，E正确。

答案　BDE

5．(多选)(2024·新课标卷)如图所示，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是(　　)

A．1→2过程中，气体内能增加

B．2→3过程中，气体向外放热

C．3→4过程中，气体内能不变

D．4 →1过程中，气体向外放热

解析　1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU>0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W<0，由盖-吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU<0，气体内能减少，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q<0，气体对外放热，D正确。

答案　AD

6．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的(　　)

A．温度降低，密度增大  B．温度降低，密度减小

C．温度升高，密度增大  D．温度升高，密度减小

解析　理想气体的内能仅用温度来衡量，由热力学第一定律ΔU＝W＋ΔQ可知，ΔU＝1.5×104 J，即气体内能增加，故温度升高，因对外做功，体积膨胀，所以密度减小，故D正确。

答案　D

[能力提升]

7．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。现对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体(　　)

A．温度升高，压强增大，内能减少

B．温度降低，压强增大，内能减少

C．温度升高，压强增大，内能增加

D．温度降低，压强减小，内能增加

解析　由于F对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，由热力学第一定律知理想气体内能增大，T升高，再根据＝C，V减小，p增大，故选C。

答案　C

8．(多选)如图所示，绝热容器的气体被绝热光滑密封活塞分为两部