《2025年新坐标同步练习高中物理选择性必修第三册人教版青海专用》

1. (热力学第一定律)如图所示,现用活塞压缩封闭在汽缸里的空气,对空气做了 90 J 的功,同时空气向外散热 21 J。关于汽缸里空气的内能变化情况,下列说法正确的是(B)


A.内能增加 90 J
B.内能增加 69 J
C.内能减少 111 J
D.内能减少 21 J

答案： 解析：选B。根据题意，由热力学第一定律$\Delta U=Q+W$可得，汽缸里空气的内能变化$\Delta U=-21\ J+90\ J=69\ J$，即汽缸里空气的内能增加了69 J。

2. (热力学第一定律)(多选)(2024·广东湛江一模)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(BC)
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

答案： 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$W＜0$，$\Delta U=0$，根据热力学第一定律$\Delta U=Q+W$可知$Q＞0$，所以航天服内气体将吸收热量，又由等温变化有$p_{1}V_{1}=p_{2}V_{2}$，可知体积变大，则压强减小。

3. (能量守恒定律)(多选)下列设想符合能量守恒定律的是(BC)
A.利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器
B.做一条利用风能逆水航行的船
C.通过太阳照射使飞机起飞
D.不用任何燃料,河水就一定不能升温

答案： 解析：选BC。利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力不可避免，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错误；让船先静止在水中，设计一台风力发电机使船获得足够的电能，然后把电能转化为船的动能，可使船逆水航行，故B正确；可利用太阳能电池板将光能转化成可储存的电能，然后将电能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故C正确；水利利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能，可使水升温，故D错误。

4. (能量守恒定律)17 世纪 70 年代,英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示,在斜坡顶上放一块强有力的磁铁,斜坡上端有一个小孔,斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道。维尔金斯认为,如果在斜坡底端放一个小铁球,那么由于磁铁的吸引,小铁球就会向上运动,当运动到小孔 P 处时,小铁球就会掉下,再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端的 Q 处,由于有速度而可以对外做功,然后又被磁铁吸引回到上端,到小孔 P 处又掉下。下列关于维尔金斯“永动机”的认识正确的是(D)

A.满足能量守恒定律,所以可能实现
B.如果忽略斜面的摩擦,那么维尔金斯“永动机”一定可以实现
C.如果忽略斜面的摩擦,铁球质量较小,磁铁磁性又较强,则维尔金斯“永动机”可以实现
D.违背能量转化和守恒定律,不可能实现

答案： 解析：选D。维尔斯金“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。铁球上升过程中，磁场力对铁球做正功，使铁球机械能增加；但铁球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消。可见，维尔斯金“永动机”不可能源源不断向外提供能量。所以，维尔斯金“永动机”不可能实现。