第3章 第2节 热力学第一定律 第3节 能量守恒定律 课后达标检测（Word练习）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法正确的是　(　　) A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正 B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负 C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正 D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负 解析：选C。根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知，C正确。 2．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫作气团，气团可看作理想气体，将其作为研究对象。气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计。气团从地面上升到高空后温度可降低到－50 ℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是(　　) A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小 B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大 C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小 D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变 解析：选C。忽略气团与外界的热交换，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知ΔU＝W，气团上升过程中，压强随高度升高而减小，气团体积膨胀，对外做功，导致内能大量减少而温度降低。 3．如图，一定质量的理想气体，用活塞封闭在开口向上的导热汽缸内。若环境温度不变，活塞与汽缸壁间无摩擦，现对活塞施加向下压力使其缓慢下降，此过程中(　　) A．气体压强增大，内能增加 B．气体压强增大，吸收热量 C．外界对气体做功，气体内能不变 D．气体对外界做功，气体吸收热量 解析：选C。活塞缓慢下降过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于环境温度不变，可知气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体放出热量；根据玻意耳定律pV＝C，由于气体体积减小，可知气体压强增大。 4．一定质量的理想气体，在温度保持不变的条件下，若气体体积减小，则(　　) A．气体的内能不变 B．气体可能从外界吸收热量 C．气体的压强可能不变 D．气体压强与体积的乘积变小 解析：选A。一定质量的理想气体，当温度保持不变时，气体内能不变，故A正确；由于气体体积减小，外界一定对气体做了正功，W>0，根据ΔU＝Q＋W可知Q<0，即气体放出热量，故B错误；在温度保持不变时，根据玻意耳定律pV＝C，当体积减小时，压强一定增大，故C、D错误。 5．下列说法错误的是(　　) A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律 C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，且能的总量保持不变 解析：选A。各种形式的能都可以相互转化，并不是只适用于物体内能的变化，且有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律，A错误，符合题意，B、C、D正确，不符合题意。 6．(2025·天津西青区期末)健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换，下列说法正确的是(　　) A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热 B．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变 C．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小 D．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 解析：选D。人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，分子的平均速率不变，体积变大，则压强变小，气体分子数密度减小，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减少，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律可知，球内气体从外界吸热，故A、B错误；人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，气体温度升高，则压强增大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故C错误，D正确。 7．关于一定质量的理想气体的内能，下列说法正确的是(　　) A．气体在压缩的过程中，内能一定增大 B．气体在放热的过程中，内能一定减小 C．气体在等温压缩过程中，内能一定增大 D．气体在等压膨胀过程中，内能一定增大 解析：选D。如果气体做等压变化，气体被压缩的过程中，温度降低，气体内能减小，故A错误；气体在放热的过程中，若外界对气体做功，则气体内能可能增大，故B错误；气体在等温压缩过程中，内能一定不变，故C错误；由盖-吕萨克定律可知，理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高，气体内能增大，故D正确。 8．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，且封闭有一定质量的理想气体。现将环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由h变为H，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，下列说法正确的是(　　) A．气体对外做功，内能增大 B．外界对气体做功 C．气体放出热量 D．每个气体分子的动能都增大 解析：选A。气体膨胀对外做功，温度升高内能增大，故A正确，B错误；结合上述，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故C错误；温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，故D错误。 9．(多选)(2025·天津河东区期末)当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。设某次缓慢压缩打气筒的充气过程中，篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体。对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是(　　) A．此过程中气体的内能增大 B．此过程中气体向外界放出热量 C．此过程中每个气体分子的动能均不变 D．此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多 解析：选BD。在一次缓慢充气过程中，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，故A错误；充气前，气体在篮球和气筒中，充气后，气体只在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，W＞0，气体的温度不变，则ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＜0，即此过程中气体向外界释放热量，故B正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，故C错误；压缩过程中气体温度不变，即分子热运动平均速率不变，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。 10．(6分)如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请思考以下问题： (1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？(2分) (2)在变化过程中气体是从外界吸热，还是向外界放热？气体内能如何变化？(4分) 解析：(1)由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W＜0。 (2)由p－V图像知，从a状态变化到b状态，体积变大而压强不变，由盖-吕萨克定律可知温度升高，故ΔU＞0，由ΔU＝W＋Q，解得Q＞0，即气体从外界吸热，内能增加。 答案：(1)气体对外界做功 (2)吸热　内能增加 11．(8分)一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，问： (1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(4分) (2)分子的平均动能是增加还是减少？(4分) 解析：(1)气体从外界吸收热量，则Q＝4.2×105 J 气体对外做功，则W＝－6×105 J 由热力学第一定律得 ΔU＝W＋Q＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J ΔU为负，说明气体的内能减少了1.8×105 J。 (2)理想气体忽略分子势能，因为气体内能减少，所以气体分子的平均动能一定减少了。 答案：(1)减少　1.8×105 J　(2)减少 12．(8分)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功。(设不同深度湖水的温度相同且保持不变) (1)求气泡上升过程中吸收的热量。(4分) (2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体的内能增加了多少？(4分) 解析：(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律有ΔU1＝Q1＋W1 得Q1＝ΔU1－W1＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。 (2)由热力学第一定律得 ΔU2＝Q2＋W2＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J 内能增加了0.2 J。 答案：(1)0.6 J　(2)0.2 J 学科网（北京）股份有限公司 $