第3章 2 热力学第一定律&3 能量守恒定律-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

止在水面，说明其受到水面的支持力等于重力，表面张力是水 平的，D错误。故选C。 7.A对于露珠，液体表面层分子分布比液体内部稀疏，则分子 引力大于分子斥力，分子间相互作用力表现为引力，即表面层 的分子之间互相吸引，A正确。 练案[13] 基础巩固练 1.B双手通过摩擦做功，使手的内能增加，A、C、D都是通过传 热来改变系统的内能，故B正确。 2.D对甲气室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左 移，压缩气体，外界对甲气室内的气体做功，其内能增大；对乙 气室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能减 小，故D正确。 3.AD气体膨胀，气体对外做正功，又因为气体与外界无热量 交换，可知气体内能减小，B错误，D正确：因忽路气体分子间 的相互作用，没有分子势能，所以分子平均动能减小，A正确， C错误。 4.CA、B、D三项均是通过做功改变物体的内能的，C项是通过 传热的方式来改变物体内能的，故C项正确。 5.D物体的内能由温度、体积及物质的量等决定，不是只由温 度决定，热量是一个过程量，不能说物体含有热量多少，故A、 B错误；在传热过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与 物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体的内 能继续增大，内能小的物体的内能继续减小，直至二者温度相 等，故C错误：热量是传热过程中内能变化的量度，故D正确。 综合提升练 6.CD热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义 不同，故A错误；功与热量是物体内能变化的量度，不是物体 内能的量度，故B错误：对一个绝热过程△U=W=100J,对 个单纯传热过程△U=Q=100J,故C正确：功和热量由过程 决定，内能由物体的状态决定，故D正确。 7.CD温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动 能相同，与分子质量无关。初始时，两部分气体温度相同，故 分子的平均动能相同，A错误；从松开固定栓至系统重新达到 平衡的过程中，先是氢气对氧气做功，氢气内能减少、温度降 低，氧气内能增加、温度升高，由于存在温度差，故会发生热传 递，最后两者温度相同，氧气内能又减小，整个过程为绝热过 程，汽缸内气体内能不变，等于初始值，所以两种气体的内能 与初始时相同，B错误，C、D正确。 8.B对封闭气体，猛推推杆压缩的过程中，时间极短，传热不 计，故该过程中外界对气体做正功，使其内能增加。因气体的 内能是所有分子动能与分子势能之和，而气体的分子间距很 大，分子力可以忽略，故分子势能不计，所以分子的平均动能 增加，温度升高，再由理想气体状态方程兴=C可知，气体的 压强变大，B正确。 —22 9.BD需要拉力是由于活塞上下存在气压差，不能说明分子间 有引力，故A错误；若推动活塞使汽缸内气体体积减小，则活 塞对气体做正功，由于汽缸绝热，气体内能增大，温度升高，热 敏电阻阻值减小，所以欧姆表示数将变小，故B正确；发现欧 姆表示数变大，则热敏电阻阻值变大，说明气体的温度降低， 则气体内能减小，故C错误，D正确。 10.D打开阀门K稳定后A、B中的水面相平，相当于图中画斜 线部分的水从A移到B。 这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气 压力对A中的水做正功，为PoSxhA,对B中的水做负功，为 PoSg,因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的 总功为零。由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而 重力对系统做正功，故水的内能增加，D正确。 11.C物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定吸 收热量，选项A错误：物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做 功，则物体的内能不会增大，选项B错误；物体沿斜面匀速下 滑时，有摩擦力做功将机械能转化为物体的内能，则物体的 内能增大，选项C正确；热量总是从高温物体传递给低温物 体，当温度相等时传热停止，选项D错误。 12.1030J由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全 部转化为气体的内能， 即△U=W外=(m活塞+m物体)gAh+P,S△h =(5+15)×10×0.1J+1.01×105×0.1×0.1J =1030J。 练案[14] 基础巩固练 1.A水变成同温度的水蒸气，体积膨胀对外界做功，分子间距 增大，分子势能增加，又因为温度不变，所以分子的平均动能 不变，所以水的内能增加，再根据热力学第一定律△U=Q+ W,知Q>0,即从外界吸热，综上可知A正确。 2.A因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开 始的状态，所以内能没有变化，即△U=0。根据热力学第一定 律可知W1-W2+Q1-Q2=△U=0,即Q1-Q2=W2-W1。故 选A。 3.A由热力学第一定律可得△U=W+Q=500J+(-100J)= 400J,即缸内气体内能增加400J,气体温度升高，故选项A正 确，B、C、D错误。 4.B根据题意，由热力学第一定律可得Q=△U-W=69J-90 J=-21J,即汽缸内的空气向外界散热21J。故选B。 29 5.D中午的温度高于早晨的温度，可知轮胎内气体温度升高， 对于一定质量的理想气体，温度升高，内能增大。气体体积增 大的过程中，气体对外做功，故A、B、C错误；由热力学第一定 律有△U=-W+Q,Q=△U+W,故D正确。 6.C不同形式的能量间的转化过程中能量是守恒的，A错误； 能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，B 错误；第一类永动机不可能制成，它违背了能量守恒定律，C 正确：石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用和与地面碰 撞，机械能减少，转化成了其他形式的能量，D错误。 7.BC第一类永动机违反了能量守恒定律，不可能制成，A错 误；牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动，B正确；“既要 马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可 能的，C正确；由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的， D错误。 8.C甲车靠小型发电机一踩动单车时线圈在磁场中转动产 生电能，故是将机械能转化为电能：乙车靠车筐底部的太阳能 电池板一一有光照时产生电能，故是将光能转化为电能。故 A、B、D错误，C正确。 综合提升练 9.BC压缩过程活塞对气体做的功W,=F,L1=2×10×0.1J =200J,气体内能的变化量△U1=W,+Q1=200J-25J=175 J,即压缩冲程气体内能的变化量为175J,故B正确，A错误； 气体膨胀过程中外界对气体所做的功W,=-F,,=-9×10 ×0.1J=-900J,气体内能的变化量△U2=W2+Q2=-900J -30J=-930J,做功冲程气体内能的变化量为-930J,故C 正确，D错误。 10.D由△U=W+Q可得理想气体内能变化量△U=-1.0× 104J+2.5×104J=1.5×104J>0,故气体温度升高，A、B两 项错误；因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大， 由p=?可知气体密度变小，故C项错误，D项正确。 11.D当绳子突然断开时，活塞受弹簧的弹力F、重力G、封闭 气体对活塞向下的压力F共同作用，其合力方向向上，经多 次往复运动后活塞静止时，活塞处于三力平衡状态，气体体 积必定减小，外力对气体做功，由于容器绝热，则气体的内能 增加，而活塞最终的静止位置比初始位置高，其重力势能增 加，弹力与另外两个力的合力平衡，弹簧仍有形变量。设最 终弹簧的弹性势能为E。',由能量守恒定律得E。=E。'+△E, (活塞增加的重力势能)+△E(气体增加的内能)，故D 正确。 12.1 2 mto2-(M+m)gh 解析：子弹和沙箱相互作用的过程中，损失动能，产生内能， 由能量守恒定律得 A0=m,2-2(M+m)r ① —23 由于子弹和沙箱相互作用的时间极短，它们一起从最低点以 做圆周运动，满足机械能守恒，即 (M+m)2=(+m)sh ② 由①②解得△U= 2mo2-(M+m)gh。 练案[15] 基础巩固练 1.B爬高过程中，气体的体积保持不变，则气体对外不做功，A 错误；爬高过程中，气体温度降低，则气体的内能减少，B正 确：根据热力学第一定律可知△U=Q+W,又W=0,△U<0, 则Q<0,即气体放出热量，C错误；爬高过程中，气体的体积 不变，温度降低，根据查理定律p=CT可知气体的压强减小， D错误。 2.B玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，压强变大，根据 一定质量的理想气体的状态方程=C(常量)可知气体体积 减小，外界对气体做正功：由于气体温度不变，气体分子平均 动能不变，故气体内能不变，根据热力学第一定律△U=Q+W 可知，故气体向外界放热，故B正确，A、C、D错误。 3.D绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0,稀薄气 体向真空扩散没有做功，W=0,根据热力学第一定律得△U= 0,内能不变，故A、B错误；稀薄气体的内能不变，则温度不 变，稀薄气体向真空扩散，体积增大，压强减小，故C错误，D 正确。 4.BD在喷水过程中，瓶内气体体积增大，气体对外界做功， W<0,故A错误；在喷水过程中，瓶内气体与外界绝热，Q=0, 由热力学第一定律△U=W+Q可知，瓶内气体内能减小，温 度降低，故B正确：喷水阶段气体内能减小，而水火箭运动，机 械能增加，所以内能转化为机械能，故C错误；瓶内气体压强 减小，即瓶内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力减小， 故D正确。 5.C由题图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小， 故气体的内能不变，气体对外做功：由热力学第一定律可知， 气体一定从外界吸收热量。综上可知，C正确，A、B、D错误。 6.D由题图可知，bc过程，气体发生等压变化，气体体积与热 力学温度成正比，则T,=T,>T。,所以气体在c状态分子平均 动能最小，A错误；由题图可知气体在c状态体积最小，所以 气体在c状态分子数密度最大，B错误；a→b是等温过程，内 能不变，但体积增大，对外做功，所以为吸热过程，C错误；b→ c过程中，体积减小，外界对气体做了功，同时温度降低，内能 减少。所以气体放出的热量大于外界对气体做的功，D正确。 7.BC一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态 方程可知光-兴则。>1，即气体的温度一直升高，选 T练案[14] 第三章2.热 3.能量 基础巩固练 知识点一热力学第一定律 1.对于标准大气压下100℃的水变成100℃的 水蒸气的过程中，下列说法正确的是( A.水的内能增加，对外界做功，一定吸热 B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热 C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热 D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热 2.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过 一系列变化后又回到开始的状态，用W,表示 外界对气体做的功，W,表示气体对外界做的 功，Q,表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出 的热量，则在整个过程中一定有 A.Q1-Q2=W2-W1 B.Q=02 C.W=W2 D.Q>Q2 3.（2025·潍坊高二检测)如 图所示是密闭的汽缸，外力 推动活塞P压缩气体，对缸 内气体做功500J,同时气体 向外界放热100J,缸内气体 的 A温度升高，内能增加400J B.温度升高，内能减少400J C.温度降低，内能增加600J D.温度降低，内能减少600J 4.如图所示，现用活塞压缩封闭在汽缸内的空 气，活塞对空气做了90J的功，汽缸内空气的 内能增加了69J。关于汽缸内空气与外界热 量交换的情况，下列说法正确的是 ( A.汽缸内的空气向外界散热159J B.汽缸内的空气向外界散热21J C.汽缸内的空气从外界吸热159J D.汽缸内的空气从外界吸热21J 5.北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发 现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压 一1 力学第一定律 守恒定律 强都会变大。若这段时间胎内气体质量不变， 且可将其视为理想气体，那么从早晨到中午这 段时间内，车胎内的气体 A.对外界做功，内能减小 B.对外界做功，内能不变 C.吸收热量，内能不变 D.吸收的热量大于对外所做的功 知识点二能量守恒定律 6.下列对能量守恒定律的认识正确的是() A.某种形式的能量减少，不一定存在其他形 式的能量增加 B.某个物体的能量减少，不一定有其他物体 的能量增加 C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的 机器—第一类永动机是不可能制成的 D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明 机械能消失了 7.（多选)下列说法正确的是 A.随着科技的发展，第一类永动机是可以制 成的 B.任低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿 运动定律 C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能 量守恒定律，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 8.目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，已 成为时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子 锁，车锁内集成了GPS模块与联网模块等，这 些模块工作时需要电能。这两种共享单车采 用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电 机—踩动单车时线圈在磁场中转动产生电 能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电 池板—有光照时产生电能，如图乙所示。这 两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的 能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说 法中正确的是 9 线圈 太阳能 电池板 A.都是把机械能转化为电能 B.都是把光能转化为电能 C.甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转 化为电能 D.甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转 化为电能 综合提升练 9.（多选)(2025·河南南阳市高二期末)如图甲 所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某 段时间内移动的距离为0.1m,这段过程活塞 对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2× 103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功 (如图乙所示)。内燃机工作时汽缸温度高于 环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热 量为25J。燃烧后的高压气体对活塞做功，气 体推动活塞移动0.1m,其做的功相等于9× 103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功 (如图丙所示)，该做功冲程气体传递给汽缸 的热量为30J,则 ↑F/(103N) ↑F(103N) 10.1m 2 0 0.1lm 0 0.11m 甲 乙压缩冲程 丙做功冲程 A.压缩冲程气体内能的变化量为230J B.压缩冲程气体内能的变化量为175J C.做功冲程气体内能的变化量为-930J D.做功冲程气体内能的变化量为-900J 10.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸 收热量2.5×104J,气体对外界做功1.0× 104J,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 -170 1.如图所示，密闭绝热容器内 有一绝热的具有一定质量 封闭气体 的活塞，活塞的上部封闭着 气体，下部为真空，活塞与 器壁间的摩擦忽略不计。 mmmmmmmmmmmm 置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底 部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳 扎紧，此时弹簧的弹性势能为E,(弹簧处在 自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断 开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运 动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此 过程 () A.E。全部转化为气体的内能 B.E。一部分转化成活塞的重力势能，其余部 分仍为弹簧的弹性势能 C.E。全部转化成活塞的重力势能和气体的 内能 D.E。一部分转化成活塞的重力势能，一部分 转化为气体的内能，其余部分仍为弹簧的 弹性势能 2.如图所示为冲击摆实验装置，一质量为m的 子弹以射入质量为M的沙箱后与沙箱合 为一体，共同摆起一定高度h,则整个过程中 子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多 少？（不计空气阻力）