第3章 第2节 热力学第一定律&第3节 能量守恒定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业（人教版）

A 第三章 热力学定律 课时 物 第二节 理作业 第三节 [基础达标练] 1.对于一个大气压下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，一定是 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.关于内能，下列说法正确的是( A.理想气体吸热，温度一定升高 B.物体动能越大，分子动能越大 C.外界对气体做功10J,同时气体放出 20J的热量，则气体的内能减少10J D.只有传热可以改变物体的内能 3.某同学用带一进气孔的橡皮塞塞紧饮 料瓶，并用打气筒经进气孔向饮料瓶内 打气.当瓶内气体压强增大到一定程度 时，橡皮塞冲出，发现饮料瓶内壁中有 水蒸气凝结，产生这一现象的原因是饮 料瓶中气体 A.体积增大，温度升高 B.动能增大，温度升高 C.对外做功，温度降低 D.质量减少，温度降低 4.如图所示的密闭汽缸，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100 J,缸内气体的 课时作业乡 热力学第一定律 间 能量守恒定律 纠错空间 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 5.一定质量的气体吸收热量，体积膨胀并 对外做功，此过程的末状态与初状态 相比 A.气体内能一定增加 B.气体内能一定减小 C.气体内能一定不变 D.气体内能是增是减不能确定 6.如图所示，A、B表示一 定质量的某种理想气体 的两个状态，当气体从 方法总结 状态A变化到状态B时 ( ) A.气体内能一定增加 B.气体压强变大 C.气体对外界做功 D.气体对外界放热 7.导热性能良好的汽缸和活塞，密封一定 质量的理想气体，汽缸固定不动，保持 环境温度不变，现用外力将活塞向下缓 慢移动一段距离，则这一过程中( A.外界对缸内气体做功，缸内气体内能 不变 B.缸内气体放出热量，内能增大 207 物理 C.汽缸内每个气体分子的动能都保持 空 不变 间 D.单位时间内撞击到器壁上单位面积 纠错空间 的分子数减小 8.(多选)如图所示，一定量 的理想气体从状态a变 化到状态b,其过程如p V图像中从a到b的直 线所示.在此过程中 A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 [能力提升练] 9.冲击摆实验装置如图所示，一 水平飞行的子弹射入沙箱后与 沙箱合为一体，共同摆起一定 方法总结 高度，在此过程中下列有关能量转化的 说法正确的是 ( A.子弹的动能转变成沙箱和子弹的 内能 B.子弹的动能转变成沙箱和子弹的重 力势能 C.子弹的动能转变成沙箱和子弹的 动能 D.子弹的动能一部分转变成沙箱和子 弹的内能，另一部分转变为沙箱和 子弹的机械能 10.(多选)如图所示，一定 ③ 质量的理想气体从状 ④ 态a开始，经历过程 a ①、②、③、④到达状态 e.对此气体，下列说法正确的是 A.过程①中气体的压强逐渐减小 B.过程②中气体对外界做正功 C.过程④中气体从外界吸收了热量 208 选择性必修第三册 D.状态c、d的内能相等 11.如图所示， V/(103m) 一 定质量 6.0 的理想气 体从状态A 0 3.04.0T/(102K) 经等压过程到状态B.此过程中，气体 压强p=1.0×105Pa,吸收的热量 Q=7.0×102J,求此过程中气体内能 的增加量， 12.如图所示，圆柱形汽 缸竖直放置，质量m =3.0kg,横截面积S =1.0×10-3m2的活 塞封闭一定质量的理想气体，活塞与 汽缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞 和汽缸的厚度，开始时活塞距汽缸底 距离h1=0.50m,此时温度T,=300K. 给汽缸缓慢加热至T2,活塞上升到距 离汽缸底h2=0.80m处，同时缸内气 体内能增加250J,已知外界大气压p。 =1.0×105Pa,取g=10m/s2.求： (1)缸内气体加热后的温度T2; (2)此过程中缸内气体吸收的热量Q. 第三章热力学定律 课时作业 [创新应用练] 14.新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒 13.如图所示，有人设计了这样一台“永动 的喷壶示意图如图甲所示.壶的容积 机”：距地面一定高度架设一个水槽， 为1.5L,内含1.0L的消毒液.闭合 纠错空间 水从槽底的管中流出，冲击一个水轮 阀门K,缓慢向下压压杆A,每次可向 机，水轮机的轴上安装一个抽水机和 瓶内储气室充入0.05L的1.0atm的 一个砂轮.他指望抽水机把地面水槽 空气，多次下压后，壶内气体压强变为 里的水抽上去，这样循环不已，机器不 2.0atm时，按下按柄B,阀门K打开， 停地转动，就可以永久地用砂轮磨制 消毒液从喷嘴处喷出.储气室内气体 工件做功了.请你分析一下，高处水槽 可视为理想气体，充气和喷液过程中温 中水的势能转变成哪几种形式的能， 度保持不变，1.0atm=1.0×105Pa. 说明这个机器是否能够永远运转 (1)求充气过程向下压压杆A的次数 下去 和打开阀门K后最多可喷出液体的 体积； (2)喷液全过程，气体状态变化的等温 线近似看成一段倾斜直线，如图乙所 示，估算全过程壶内气体从外界吸收 方法总结 的热量， 阀门K 压杆A 喷嘴、 兑一打气筒 按柄B p/atm 储气室 ·209·巴物理 第二节 热力学第一定律 第三节 能量守恒定律 1.A[水变成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十W,知Q>0,即从外界吸热，综上可知A 正确.] 2.C[根据热力学第一定律△U=W十Q,得物体的内能 与做功和传热有关，则一定质量的理想气体吸热时内 能可以不变，温度不一定升高，故A错误；物体运动的 速度与分子热运动的速度或动能无关，故B错误；外 界对气体做功10J,同时气体放出20J的热量，则根 据热力学第一定律△U=W+Q=(10-20)J=-10J,可 知气体的内能减少10J,故C正确；物体内能改变与做 功和传热有关，故D错误，] 3.C[压强增大到一定程度时，橡皮塞冲出，此过程时 间极短，可以认为是绝热过程，Q=0,瓶内气体膨胀， 对外做功，W<0,根据热力学第一定律△U=Q十W, 可知气体内能减小，温度降低，故C正确.] 4.A[由热力学第一定律可得△U=W十Q=500J+ (-100J)=400J,即缸内气体内能增加400J,气体温 度升高，故A正确，B、C、D错误.] 5.D[气体吸收热量Q>0,气体对外做功W<0, 若|Q>W,根据热力学第一定律知△U>0,内能增 加：若|Q<W,则△U<0,内能减小；若|Q=|W|, 则△U=0,内能不变，Q是增是减不好确定.故D 正确.门 6.C[由状态A到状态B,气体温度不变，理想气体的 内能只与温度有关，可知气体的内能不变，故A错误； 由状态A到状态B,气体体积增大，由理想气体状态 方程兴-C可知，气体的压强减小，故B错误：由状态 A到状态B,气体体积增大，则气体对外界做功，C正 确；由前面分析知气体内能不变，又气体对外界做功， 根据热力学第一定律△U=Q十W,知气体一定吸热， 故D错误.] ·26 选择性必修第三册 7.A[汽缸和活塞导热性能良好，且环境温度不变，因 此在将活塞向下缓慢移动一段距离的过程中，缸内气 体温度不变，内能不变，外界对气体做功，且气体内能 不变，由△UJ=W十Q可知，气体将放出热量，故A正 确，B错误；温度不变，说明气体分子平均动能不变，而 并非指每个气体分子的动能均保持不变，故C错误： 气体温度不变，体积缩小，根据理想气体状态方程可 知，其压强增大，单位时间内撞击到器壁上单位面积 的分子数增多，故D错误.] 8,BCD[由理想气体的状态方程Y=C知，从a到b 气体温度一直升高，故A错误，一定质量的理想气体 的内能由温度决定，可知气体内能一直增加，故B正 确.气体体积逐渐膨胀，一直对外做功，故C正确.根 据热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，吸收 的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的 内能，故D正确.] 9.D[子弹在射入沙箱的过程中，要克服摩擦阻力做 功，有一部分动能转变成沙箱和子弹的内能，一部分 动能变成沙箱和子弹的机械能，故D正确.] 10.BD[过程①中，气体体积V不变，温度T升高，则 压强增大，故A错误.过程②中，气体体积V变大，对 外界做正功，故B正确.过程④中，气体温度T降低， 内能减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第 一定律△U=Q十W得Q<0,即气体放出热量，故C 错误.状态c、d温度相同，所以内能相等，故D 正确.门 11.解析：一定质量的理想气体发生等压变化，由盖一吕 学克定非释会=治则=哥 VATB =8.0X 10-3m3, 气体对外做的功W=一p(VB-V4)=-2.0×102J, 根据热力学第一定律得△U=Q十W, 解得△U=5.0×102J. 答案：5.0×102J 0 参考答案 12.解析：(1)根据盖一吕萨克定律，有元= -V1_V2 代入数据可得T2=480K; (2)知内气体压强D=p0十号 根据热力学第一定律有△U=W十Q 其中W=-p△V 代入数据解得Q=289J. 答案：(1)480K(2)289J 13.解析：取顶部水槽中流出的水为研究对象，在其从顶 部水槽中流出至底部水槽的过程中，它的重力势能 一部分转化为自身的动能，一部分转化为水轮机、抽 水机、砂轮的动能，一部分转化为砂轮和工件的内 能，还有一部分转化为抽水机抽上去的水的重力势 能.由能的转化和守恒定律知，抽水机抽上去的水的 重力势能必然小于流下的水的重力势能，如果上抽 的水管的横截面积大于或等于下流的水管的横截面 积，则根本不可能将底部水槽中的水抽至顶部水槽， 即使上抽水管的横截面积小于下流水管的横截面积 也不一定能将水抽上去，如果上抽水管比下流水管 细很多且能够将底部水槽中的水抽至顶部水槽，则 相等时间里抽上去的水也要比流下的水的质量小得 多，最后顶部水槽中的水很快就会流光. 答案：见解析 14.解析：(1)壶中原来空气的体积V1=0.5L 由玻意耳定律得p1(nVo十V1)=p2V 解得n=10次 最多喷射的液体△V=V。=0.5 (2)外界对气体做功w=P十严AV=一75J 2 由热力学第一定律有△U=W十Q=0 解得Q=75J 答案：(1)10次0.5L(2)75J 第四节热力学第二定律 1.ACD[传热、气体的扩散和气体在真空中的膨胀都 是与热现象有关的宏观自然过程，由热力学第二定律 可知，它们都是不可逆的，具有方向性，故A、C、D正 确：动能向势能的转化与热现象无关，是可逆的，不具 有方向性，故B错误.] ·26 课时作业马 2.ACD[煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变 化，又有化学变化，A正确，B错误：该技术使煤得以良 好利用又环保，C、D正确.门 3.C[机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实 现，故C对.] 4.C[根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自 发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一 些物理过程是可以实现的，故C正确；内能自发地全 部转化为机械能是不可能的，故A错误；气体膨胀具 有方向性，故B错误；扩散现象也有方向性，D错误.] 5.B[第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热 源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化，这种设 想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律， 故B正确. 6.BC[热量不能自发地从低温物体传到高温物体，要 想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他 系统做功，A错误，B正确.热力学第一定律适用于所 有的热学过程，C正确，D错误.] 7.AD[由热机的定义可知A正确，B错误；内燃机工 作时内能的损失有多种途径，内燃机不可能把燃料燃 烧释放的内能全部转化为机械能，故D正确，C 错误.] 8.BCD[热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏 观过程的方向性，A不属于热现象，故A错误；由热力 学第二定律可知B、C、D正确.] 9.AC[制暖空调机工作时，热量既可以从高温物体传 到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体：制冷 空调机只可以把热量从低温物体传到高温物体；冷暖 空调机工作时，热量既可以从高温物体传到低温物 体，也可以从低温物体传到高温物体.故A、C正确， B、D错误.] 10.BD[热量可以自发地从高温物体传到低温物体，当 外界对系统做功时，热量也可以从低温物体传到高 温物体，冰箱就是这样的装置，故A错误，B正确.机 械能可以全部转化为内能，如在水平地面上运动的 物体，克服摩擦阻力做功，最终静止，这个过程中机 械能全部转化为内能，当外界条件发生变化时，内能 1