第三章 1 功、热和内能的改变-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） N第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变 基)础练)习 知识点1理解物体的内能改变 4.如图所示的实验装置中，把浸有 1.一定质量的0℃的水在凝固成0℃的冰的 乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒 过程中，体积变大，它内能的变化是 内底部，当很快向下压活塞时， ( 由于被压缩的气体骤然变热，温 第4题图 A.分子平均动能增加，分子势能减少 度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉 B.分子平均动能减少，分子势能增加 花燃烧起来，此实验的目的是要说明对物 C.分子平均动能不变，分子势能增加 体（) D.分子平均动能不变，分子势能减少 A.做功可以增加物体的热量 2.关于气体与内能，下列说法正确的是： B.做功一定会升高物体的温度 C.做功可以改变物体的内能 A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 D.做功一定可以使物态发生变化 B.气体的内能是分子热运动的动能和分 子间的势能之和 知识点3 热量与内能、温度、功三者 C.实际气体的内能就是组成该物体的所 关系 有分子热运动动能的总和 5.下面关于温度、热量和内能的说法不正确 D.实际气体的温度变化时，其气体的内 的是() 能也必定会随之发生改变 A.物体吸收了热量，温度一定会升高 B.物体温度升高，内能一定会增加 知识点2功与内能的改变 C.质量相同的两个物体，温度升高得多， 3.(多选)在下述现象中没有做功而使物体 所吸收的热量不一定多 内能改变的是() D.物体内能增加时，不一定是从外界吸 A.电流通过电炉而使温度升高 收了热量 B.在阳光照射下，水的温度升高 6.关于热量、功和内能三个物理量，下列说 C.铁锤打铁块，使铁块温度升高 法正确的是() D.夏天在室内放几块冰，室内温度会降低 A.热量、功都可以作为物体内能变化的 36)练 第三章热力学定律 量度 B.虽然做功和热传递在改变内能的效果上 B.功由过程决定，而热量和内能由物体 是等效的，但我们还是可以通过分析改 的状态决定 变前后的物体的内能，来区别是做功还 C.热量、功和内能三者的物理意义相同， 是热传递改变内能的 只是说法不同 C.做功和热传递在改变内能的效果上是等 D.热量、功和内能的单位不同 效的，表明要使物体的内能发生变化， 既可以通过做功来实现，也可以通过 知识点4改变系统内能的两种方式 热传递来实现 7.下列说法正确的是() D.做功和热传递在改变内能的效果上是 A.做功和热传递在改变内能的效果上是 等效的，说明人在出汗散热时，还可 等效的，因此做功与热传递是没有区 以通过对外做功代替出汗改变内能 别的 提升练习 8.(多选)右图为焦耳 下移动一段距离后，气体的体积减小。若 实验装置图，重物下 物 忽略活塞与容器壁间的摩擦，则下列关于 重物 落时带动叶片转动， 绝热壁 被密封的气体的说法不正确的是（) 搅拌容器中的水，由 搅拌叶片 A.温度升高，压强增大，内能减少 于摩擦水温升高。关 第8题图 B.温度降低，压强增大，内能减少 于这个实验，下列表述正确的是() C.温度升高，压强增大，内能增加 A.物体内能的改变，做功是唯一的方式 D.温度降低，压强减小，内能增加 B.物体内能的增加，一定伴随其他形式： 10.爆米花是将玉米放入铁锅内，边加热边 能量的减少 翻动一段时间后，“砰”的一声变成玉 C.证明了热量和功之间存在确定的数量 米花。下列说法正确的是() 关系 A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功， D.说明热量就是功，两者可以相互转化 使其内能增加 9.如图所示，一定质量的理 B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递使 想气体密封在绝热（即与 其内能增加 外界不发生热交换)容器 C.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆 中，容器内装有一可以活 开，内能不变 动的绝热活塞。今对活塞 第9题图 D.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆 施以一竖直向下的压力F,使活塞缓慢向 开，内能增加 37高中物理选择性必修第三册（人教版） (2)设添加沙子的质量为，对右侧活塞受力分析 可知mgp2S=p22S,整理解得m=2。对左侧活塞 17g 受力分析可知poS+k·}=pS,整理解得k=p。 2 17H 6(①)号1(2)【解标】()在升温过程 中，B汽缸中活塞缓慢下移，最终到达汽缸底部，此过 程为等压变化，各部分气体的压强始终等于P。对于第 V部分气体，升温前压强为，体积为V子子o。 升温之后的体积为V。,设活塞刚到达汽缸底部时的温度 为1，由盖-吕萨克定律=C可得写=及，解得 3y。v 4 号 (2)将Ⅱ、Ⅲ中的气体看作一个整体，初始压强为 ,温度为.体积为g+}君。当温度升至 2T时，设此时这部分气体的压强为P2,体积为V2,由 理想气体的状态方程兴-C得 7—22。缓慢 升温过程中，B汽缸中活塞上、下两部分的气体压强始 终相等，所以对第N部分气体在升温前后有。 x2,联立可得p=pm 2T6 7.(1)0(2)302+n号石【解析】（①） 1 对活塞与弹簧整体进行受力分析得3mg+2pS+pS=2pS+ pS,对活塞Ⅱ受力分析得pS+F=pS+mg,由胡克定律得 F=0.1kl,联立解得k=40mg。 第三章 m1.功、热和内能的改变 基础练习 1.D【解析】温度是分子的平均动能的标志，一定 质量的水凝结成同温度的冰温度不变，则分子的平均动 能不变；体积变大，放出热量，内能变小，则分子势能 减小。 2.B【解析】气体的体积是气体分子所能充满的整 个空间，气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势 能之和；理想气体没有分子势能，实际气体要考虑分子 势能。 3.BD【解析】不同形式的能量之间的转化，一定 需要做功。 54 (2)通过对活塞与弹簧整体进行受力分析得气体的 压强p=3弧g+po,由题可知气体做的是等压变化，那么 S 弹簧上弹力大小不变，弹簧的长度不变，即两活塞间距 离不变，所以气体初态时：V=33SL,T=:未态时： 2 V=22s温度为，由益-昌萨克定律得六六， x2- 3.3SL 8.(1)1.0x105Pa(2)1N【解析】(1)活塞处 于A位置时，根据活塞处于静止状态可知pS+(m+m2)g poS,代入数据解得p1=1.0x105Pa。 (2)活塞处于B位置时，根据活塞封闭一定质量的 理想气体做等温变化pm(+M),pr,联 立解得F=1N。 9.(1)Mma (2)PotpgH Veg Potpgl m 【解析】(1)鱼静止在水面下H处时，所受浮力等 于重力，有Mg=pgVo,鱼通过增加B室体积获得大小为 a的加速度，则有pg4V=Ma。又m=p气gW,△m=p气gAV, 联立解得ng (2)鱼静止在水面下H处时，B室内气体压强为 p=po+pg,体积为V,鱼静止在水面下H1处时，B室 内气体压强为ppo+pg1,体积也为V,设该部分气体 压强为p1时体积为V1,根据玻意耳定律有p2V=pV,解 得K又温度不变则有册卡，解得 PotpgH m=卫pe4m。 PotpgH 热力学定律 4.C【解析】当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内 的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当 达到乙醚着火点时，筒内棉花就会燃烧起来。此实验说 明了外界对物体做功，物体的内能增加。 5.A【解析】物体吸收了热量，内能增大，但温度 不一定升高，例如：晶体熔化时，吸收热量，温度不 变；一个物体温度升高，它的内能一定增加。由吸热公 式Q=cm△可知，吸收热量的多少由比热容、质量、变 化的温度共同决定的：做功和热传递都可以改变物体的 内能。 6.A【解析】功与热量都是能量转化的量度，热量 和功都可以作为物体内能变化的量度：功和热量由过程 决定，内能由物体的状态决定；热量、功和内能是三个 不同的物理量，它们的物理意义不同。 7.C【解析】做功与热传递在改变物体的内能的效 果上是等效的，但从能的转化观点来看它们的区别在 于：做功是其他形式的能转化为内能，能量的形式变化 必须做功：热传递则是内能在物体间发生转移，能量的 形式没有变化。 提升练习 8.BC【解析】物体内能的改变，可以通过做功或 热传递来实现；由能量守恒定律可知，物体内能的增 加，一定伴随其他形式能量的减少；焦耳的这套实验装 置证明了热量和功之间存在确定的数量关系，就是热功 当量；热量与功是两个不同的物理量。 9.C【解析】力F向下压活塞时，外力对气体做 功，因和外界没有热交换，故气体的内能增加；理想气 体不计分子势能，故气体的分子平均动能增加，气体温 度升高；由理想气体的状态方程可知，因温度升高、气 体体积减小，故气体的压强增大。 10.B【解析】玉米爆开前通过从锅吸热增加内能， 不是做功改变内能，A错误，B正确；玉米膨胀对外做 功，玉米粒内能会减少，C、D错误。 >m2.热力学第一定律 基础练习 1.D【解析】在打气过程中，压缩气体做功，使气 体内能增大，温度升高，所以气筒壁的温度明显高于打 气前的温度。在这个过程中机械能转化为内能。 2.A【解析】当向下压气筒的时候，外界对气筒内 气体做功，内能增大，气体温度大于气筒壁温度，气体 就会向气筒壁传热；利用太阳能加热水，属于热传递改 变物体的内能；爆竹爆炸时内能转化为机械能；水蒸气 将壶盖顶起属于内能转化为机械能。 3.B【解析】绝热过程说明功等于内能的变化，系 统对外做功，内能减少。 4.D【解析】气体膨胀，活塞把重物逐渐举高说明 气体对外做功，绝热汽缸说明功等于内能的变化，内能 减少，理想气体不计分子势能，所以温度降低。 5.A【解析】自行车内胎充气过足，又放在阳光下 暴晒，气体吸热温度升高，压强增大，车胎突然爆裂的 瞬间，气体内能减少。 6.A【解析】向上拉活塞，气体体积变大，压强变 小，气体温度降低，分子平均动能减小；拉力F对活塞 做功大于气体对活塞做功，根据热力学第一定律判断气 体内能的变化。 7.B【解析】外界对气体做了9×10J的功，则W= 9x10J,气体的内能减少了1.2×10J,则△U=-1.2×105J; 由热力学第一定律可得Q=△U-W=-2.1×10J,气体向外 放出的热量为2.1×105J。 参考答案与解析。 提升练习 8.BD【解析】内能与物体的状态有关，比如同质 量、同温度的水和冰的内能就不同，A错误；热量是热 传递过程中物体内能变化的量度，B正确；物体温度升 高，分子平均运动加剧，不是每个分子的动能都增加， C错误：物体的内能增大不一定是温度升高，也许是对 物体做功，D正确。 9.C【解析】右侧为真空，气体自由膨胀做功“没 有对象”，当然不做功。根据热力学第一定律△U=W+Q 判断气体内能的变化。理想气体，内能由温度决定，内 能不变，温度也就不变。 10.B【解析】理想气体，内能只与温度有关，而外 界温度不变，气体温度不变，所以内能不变，气体体积 减小，外界对气体做功，W为正，U恒定，所以Q为 负，即气体向外界放热。 11.BD【解析】由图可知，a与b在同一条过原点 的直线上，则a与b的体积是相等的，同理，c与d在 同一条过原点的直线上，则c与d的体积是相等的，b 与c的压强相等，C的温度高，由理想气体状态方程可 知，c的体积大。所以可得V=V<V=Va,故A错误。c 的体积大，则由b到c的过程中气体对外做功；c的温 度高，则c的内能大。b到c的过程中气体对外做功而 内能增大，由热力学第一定律可知气体吸收热量，故B 正确。由图可知，c状态的温度大于d状态的温度，所 以气体c到d过程中，气体内能减小，故C错误。理想 气体从a状态到c状态的过程中，a状态：V=2.0x103m3, p.=1.0x105Pa,T=200K。c状态：p=2.0x105Pa,T= 800K,由理想气体的状态方程得V=4.0x103m,可知 d状态的体积也是4.0x103m。理想气体从d状态到a 状态的过程中，外界对气体做功为W=p(V。-V),解得 W=200J,故D正确。 >"3.能量守恒定律 基础练习 1.A【解析】电扇是将电能转化为机械能：燃烧发 生化学变化，产生热量；电热器是通电后发热，消耗电 能，产生热能；水力发电站利用水流的机械能产生电能。 2.B【解析】永动机是不可能制成的，因为它违背 了能量守恒定律。 3.ABC【解析】根据能量守恒定律的内容进行分 析，不同形式的能量之间可以相互转化，总量不变；能 量不能被创生，也不能被消灭。 4.B【解析】设物体质量为m,v1=9m/s,v2=7ms, 最终速度减为，由能量守恒定律有2mi一分mi 子m-m,代人数值得sV7ms≈4.12ms。 5.D【解析】第一次关闭自充电装置，由图线a知 道在10m处时停止运动，动能变为0，则只有滑动摩擦 55