3.3 能量守恒定律（备作业）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（新教材人教版选择性必修第三册）
2020-2021 学年高二物理同步备课系列
选择性必修第三册 第三章 热力学定律
3.3 能量守恒定律
一、多选题
1．（2021·黑龙江大庆市·大庆实验中学高三月考）如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质
量的理想气体封闭在气缸中，气缸内壁光滑。现用水平外力 F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段
距离，在此过程中，环境温度保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．水平外力 F 逐渐增大
B．水平外力 F 做的功等于气体内能的增加
C．单位时间碰撞气缸壁单位面积的分子数减少
D．气体是从单一热源吸热，并且全部用来对外做功
E.活塞克服大气压力做功数值上等于气体从外界吸收的热量
【答案】ACD
【解析】A．气体等温膨胀，根据玻意耳定律
其中 C为定值，可知气压不断减小，故内外气体的压力向左变大，故 F逐渐变大，故 A正确；
B．因为在此过程中，环境温度保持不变，且气缸导热，故内能不变，B错误；
C．气体等温膨胀，气压不断减小，温度不变，气体分子热运动的平均动能不变，根据气体压强的微观意
义可知，单位时间碰撞气缸壁单位面积的分子数减少，故 C正确；
D．气体是从单一热源吸热，内能不变，由热力学第一定律可得
可得吸收的热量等于气体对外做得功，但是引起了其它变化（外力 F做功），所以此过程是可以的，不违
反热力学第二定律，故 D正确；
E．根据能量守恒定律，可知活塞克服大气压力做功数值上等于水平外力 F做功与气体从外界吸收的热量
之和，故 E错误；
故选 ACD。
2．（2021·辽宁高三专题练习）如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知 a→d是等温膨胀过程，
则对于图中所示的 4个过程中，以下说法中错误的是（ ）
A．a→b过程气体对外做功最多，内能增加也最多
B．a→c可能既不吸热也不放热
C．a→e过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
D．b、c、d、e各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
【答案】BC
【解析】A．由图示图象可知，b、c、d、e点的体积 V相等， ，由查理定律
可知
a→d是等温膨胀过程，则
从a到b、c、d、e过程体积变化量 相同，气态对外做功
a→b过程气体压强不变，a→c、a→d、a→e过程压强减小，则 a→b过程气体对外做功最多，a→b过程气
体温度升高最大，气体内能增加最多，故 A正确；
B．a→c过程气体体积增大，气体对外做功，a→c过程气体温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，
气体吸收热量，故 B错误；
C．a→e过程气体温度降低，内能减少，气体体积增大，气体对外做功，气体内能的减少量可能等于气体
对外做的功，故 C错误；
D．b、c、d、e各状态下气体体积相等，分子数密度相等，即单位体积内的气体分子个数相等，故 D正确；
故选 BC。
3．（2020·黑龙江省海林林业局第一中学高三月考）如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面
高
Ｈ
，上端套着一个细环。棒和环的质量分为 4m和m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小为
4mg。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒
在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。则（ ）
A．从断开轻绳到棒和环都静止，系统损失的机械能为
B．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对地面始终向下运动
C．棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环相对地面先做匀减后匀加最后做匀减速运动
D．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒没有往复运动，但总位移向下
【答案】ACD
【分析】
棒第一次与地面碰撞后，速度方向变为向上，环的速度方向向下，二者存在相对运动，相互间存在滑动摩
擦力，棒受重力、向下的滑动摩擦力，合力方向向下；一开始环受重力、向上的滑动摩擦力，合力方向向
上，先做匀减速，后做匀加速，直至环与棒的速度相同；当棒再次下落时，此时棒的速度与环的速度相同，
无摩擦，故棒的下落为自由落体。整个过程中能量的损失都是由于摩擦力对物体做的功，根据能量的守恒
可以较简单的求得摩擦力对环及棒做的总功即求得能量损失。
【解析】A．设环相对棒滑动距离为 l
根据能量守恒
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