第3章 第1节-第2节 第2课时 热力学第一定律和能量守恒定律 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（鲁科版）

1．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。 2.如图，一定质量的理想气体，用活塞封闭在开口向上的导热气缸内。若环境温度不变，活塞与气缸壁间无摩擦，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。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。 3．(多选)为了减少污染，根据相关规定，加油站必须进行“油气回收”，操作如下：油枪从封闭油罐中吸取体积为V的汽油加到汽车油箱，同时抽取加油枪周围体积为1.2V的油气(可视为理想气体)，压入封闭油罐(压至体积为V)。假设油罐及加油枪导热良好且环境温度不变，则将油气压入油罐的过程中，油气(　　) A．压强增大　　　　　　 B．对外做正功 C．向环境放热 D．从环境吸热 解析：选AC。油气压入油罐的过程中，体积减小，外界对气体做功，由于油罐及加油枪导热良好且环境温度不变，则气体的内能不变，根据热力学第一定律可知油气向环境放热，C正确，B、D错误；油气压入油罐的过程中，体积减小，温度不变，根据理想气体状态方程可知压强增大，A正确。 4．下列说法错误的是(　　) A．能量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．能量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，且只要有能的转化和转移，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。 5．(多选)航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备。航天员穿着航天服，从地面到达太空时内部气体将急剧膨胀。若航天服内气体的温度不变，视为理想气体并将航天服视为封闭系统，则关于航天服内的气体，下列说法正确的是(　　) A.体积增大，内能减小 B．压强减小，内能不变 C．对外界做功，吸收热量 D．压强减小，分子平均动能增大 解析：选BC。由于航天服内气体视为理想气体，温度决定内能，温度不变，内能不变，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子平均动能也不变。由于航天服内气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，可知W<0，ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，所以航天服内气体将吸收热量，又由等温变化有p1V1＝p2V2，可知体积变大，则压强减小。 6．一定质量的理想气体吸热膨胀，保持压强不变，它的内能增加，那么(　　) A．它吸收的热量等于内能的增量 B．它吸收的热量小于内能的增量 C．它吸收的热量大于内能的增量 D．它吸收的热量可以大于内能的增量，也可以小于内能的增量 解析：选C。气体等压膨胀，由＝C知，气体的体积变大，则温度升高，内能增加。气体膨胀，对外做功，内能增大，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体吸收的热量大于内能的变化量，故C正确。 7.(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。 8.如图所示，一个导热良好的圆柱形气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，活塞离气缸底部的距离由h变为H，已知大气压恒定，活塞与气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．如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中(　　) A．气体吸收热量，内能不变 B．气缸内分子的平均动能增大 C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多 D．气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大 解析：选A。缓慢推倒气缸，气缸内气体压强减小，而环境温度不变，则气体体积增大，该过程气体对外做功，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，A正确。 11.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体的内能增加量为ΔU，则(　　) A．ΔU＝Q B．ΔU<Q C．ΔU>Q D．无法确定 解析：选B。A、B两部分气体开始的合重心在中线以下，混合均匀后，合重心在中线上，所以系统的重力势能增大，根据能量守恒定律可得，吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和，即Q＝ΔEp＋ΔU，显然Q>ΔU。 12．(多选)如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(　　) A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 解析：选AB。抽开隔板，气体自发扩散的过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A正确，C错误；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中外界对气体做功，内能增大，因此气体的温度升高，内能增大，气体分子的平均动能增大，B正确，D错误。 13．(10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，气泡内气体内能增加了多少？(6分) 解析：(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。 (2)由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J，内能增加0.2 J。 答案：(1)0.6 J　(2)0.2 J 学科网（北京）股份有限公司 $