课时跟踪检测(十一) 热力学第一定律 能量守恒定律（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

课时跟踪检测(十一)　热力学第一定律　能量守恒定律 (网阅作业,选择题请在答题区内作答) 1.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动,在这一过程中 (　 ) A.汽车的机械能守恒 B.汽车的动能和势能相互转化 C.机械能逐渐转化为内能,总能量逐渐减少 D.机械能逐渐转化为内能,总能量不变 2.(2025·安徽高考)在恒温容器内的水中,让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气,球内气体(可视为理想气体)温度不变,则气球上升过程中,球内气体 (　 ) A.对外做功,内能不变 B.向外放热,内能减少 C.分子的平均动能变小 D.吸收的热量等于内能的增加量 3.(2025·重庆高考)易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中,气袋被压缩(无破损),不计袋内气体与外界的热交换,则该过程中袋内气体(视为理想气体) (　 ) A.分子热运动的平均动能增加 B.内能减小 C.压强减小 D.对外界做正功 4.勤消毒是一个很关键的预防措施,学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室、走廊等场所进行消杀工作。给储液罐打足气,打开开关就可以让药液喷洒出来。若罐内气体可视为理想气体且温度保持不变,随着药液的不断喷出,则罐内气体 (　 ) A.内能不断减小 　　　B.压强不断减小 C.外界对气体做功 　　　D.气体对外放热 5.某同学用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的空气(视为理想气体)封闭在汽缸内(活塞与缸壁间的摩擦不计),待活塞静止后,将小石子缓慢地加在活塞上,如图所示。在此过程中,若大气压强与室内的温度均保持不变,下列说法正确的是 (　 ) A.由于汽缸导热,故缸内气体的压强保持不变 B.缸内气体温度不变,缸内气体对活塞的压力保持不变 C.外界对缸内气体做的功大小等于缸内气体向外界释放的热量 D.外界对缸内气体做功,缸内气体内能增加 6.如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2。则在此过程中 (　 ) A.气体分子平均动能增大 B.气体分子平均动能不变 C.气体分子平均动能减小 D.气体内能变化了Q+p0(V2-V1) 7.一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其体积V和热力学温度T变化图像如图所示,此过程中该系统 (　 ) A.对外界做正功 B.压强保持不变 C.向外界放热 D.内能减少 8.(多选)如图,一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上,用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长,三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后 (　 ) A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等 C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等 9.(多选)如图,两端开口、下端连通的导热汽缸,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) 10.(2024·海南高考)(多选)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态,已知ab垂直于T轴,bc延长线过O点,下列说法正确的是 (　 ) A.bc过程外界对气体做功 B.ca过程气体压强不变 C.ab过程气体放出热量 D.ca过程气体内能减小 11.(8分)如图所示,有人设计了这样一台“永动机”:距地面一定高度架设一个水槽,水从槽底的管中流出,冲击一个水轮机,水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮。他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去,这样循环不已,机器不停地转动,就可以永久地用砂轮磨制工件做功了。请你分析一下,高处水槽中水的势能转变成哪几种形式的能,说明这个机器是否能够永远运动下去。 12.(15分)(2025·浙江1月选考)如图所示,导热良好、带有吸管的瓶子,通过瓶塞密闭T1 = 300 K、体积V1 =1×103 cm3 处于状态1的理想气体,管内水面与瓶内水面高度差h=10 cm。将瓶子放进T2=303 K的恒温水中,瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口,h保持不变,气体达到状态2,此时锁定瓶塞,再缓慢地从吸管中吸走部分水后,管内和瓶内水面等高,气体达到状态3。已知从状态2到状态3,气体对外做功1.02 J;从状态1到状态3,气体吸收热量4.56 J;大气压强p0 = 1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0 × 103kg/m3,重力加速度g取10 m/s2;忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3,气体分子平均速率　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”),单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”);(3分)  (2)求气体在状态3的体积V3;(6分) (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。(6分) 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十一) 1.选D　汽车在关闭发动机后能匀速运动,说明汽车和斜坡之间一定有摩擦力作用,所以汽车的机械能不守恒,一部分机械能转化为内能,但能的总量保持不变,故D正确。 2.选A　根据题意可知,气球缓慢上升的过程中,气体压强减小,气体温度不变,由理想气体状态方程可知,气体的体积变大,气体对外做功,气体的内能不变,分子的平均动能不变,由热力学第一定律可知,吸收的热量等于气体对外做的功。故选A。 3.选A　绝热压缩时外界对气体做正功,内能增加,温度升高,分子热运动的平均动能增加,故A正确,B错误;根据理想气体状态方程=C,体积减小,温度升高,可知压强增大,故C错误;气体体积减小,气体对外界做负功,故D错误。 4.选B　由于罐内气体温度保持不变,所以气体的内能保持不变,A错误;随着药液喷出,罐内气体的体积增大,由玻意耳定律可知,气体体积增大,压强减小,B正确;气体的体积增大,让药液喷出,所以气体对外界做功,C错误;由热力学第一定律ΔU=Q+W,ΔU=0,W<0,则Q>0,即气体要从外界吸热,D错误。 5.选C　将小石子缓慢地加在活塞上,由平衡条件可知气体对活塞的压力变大,则气体压强变大;汽缸导热性能良好,缸内气体温度不变,故A、B错误;温度不变时,理想气体内能不变,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律知,外界对气体做的功与气体放出的热量相等,故C正确,D错误。 6.选A　气体等压膨胀,由=C,体积V增大,故温度T升高;温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高,气体分子平均动能增大,故A正确,B、C错误;根据热力学第一定律得:ΔU=Q+W,而W=-p0SΔL=- p0ΔV=-p0(V2-V1),所以气体内能变化了ΔU=Q-p0(V2-V1),故D错误。 7.选A　根据题意,气体体积增加,因此对外做正功,故A正确;题目中图像延长线没有过原点,因此不是等压线,故B错误;温度升高且对外做功,根据热力学第一定律,该过程需要吸热,故C错误;温度升高,内能增加,故D错误。 8.选AD　当电阻丝对f中的气体缓慢加热时,f中的气体内能增大,温度升高,根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大,会缓慢推动左边活塞,则弹簧被压缩,与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用,缓慢向右推动右边活塞,故活塞对h中的气体做正功,因为是绝热过程,由热力学第一定律可知,h中的气体内能增加,A正确;未加热前,三部分中气体的温度、体积、压强均相等,当系统稳定时,活塞受力平衡,可知弹簧处于压缩状态,对左边活塞分析pfS=F弹+pgS,则pf>pg,分别对f、g内的气体分析,根据理想气体状态方程有=,=,由题意可知,因弹簧被压缩,则Vf>Vg,联立可得Tf>Tg,B错误;在达到稳定过程中,h中的气体体积变小,压强变大,f中的气体体积变大,由于稳定时弹簧保持平衡状态,故稳定时f、h中的气体压强相等,根据理想气体状态方程对h中的气体分析可知=,联立可得Tf>Th,C错误,D正确。 9.选BD　整个过程中右边活塞的位置始终不变,外力F不做功,A错误;整个过程中系统的温度不变,所以一定质量的理想气体的分子平均动能不变,内能不变,B正确,C错误;当左边活塞到达B位置时汽缸内气体的压强最大,最大压强p=+p0,所以外界对气体做的功小于p0S1h+mgh,由于内能不变,故理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h+mgh),D正确。 10.选AC　bc过程体积减小,外界对气体做功,故A正确;由理想气体状态方程=C,整理可得V=·T,可知V-T图像上某点与原点连线的斜率越大,该点的压强越小,故pa<pb=pc,可知ca过程气体压强减小,故B错误;ab过程为等温变化,内能不变,故ΔU=0,体积减小,外界对气体做功,故W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可得Q<0,故ab过程气体放出热量,故C正确;ca过程温度升高,内能增大,故D错误。 11.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的水的重力势能。由能的转化和守恒定律知,抽水机抽上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 12.解析:(1)从状态2到状态3,温度保持不变,则气体分子平均速率不变。气体达到状态3时,管内和瓶内水面等高,则气体压强减小,故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。 (2)气体从状态1到状态2的过程,由盖-吕萨克定律= 解得V2=1.01×103 cm3 此时气体压强为p2=p1=p0+ρgh=1.01×105 Pa 气体从状态2到状态3的过程,由玻意耳定律p2V2=p3V3 其中p3=p0 代入数据解得V3=1.020 1×103 cm3。 (3)从状态1到状态2的过程中,气体对外做功为W1=p1(V2-V1)=1.01 J 由热力学第一定律ΔU=Q-(W1+W2) 代入数据解得ΔU=2.53 J。 答案:(1)不变　减小　(2)1.020 1 × 103 cm3　(3)2.53 J $