2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 3.1热力学第一定律 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
3.1热力学第一定律 课时练（解析版）
1．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（　　）
A．气体对外做的功大于气体吸收的热量
B．气体对外做的功等于气体吸收的热量
C．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大
D．气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，外界对气体做功
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体内能减小
3．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图像如图所示。下列说法正确的有（　　）
A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体吸收热量
C．B→C的过程中，气体压强不变 D．A→B→C的过程中，气体内能增加
4．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（　　）
A．TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变
B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少
C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加
D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少
5．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不计。现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土，环境温度保持不变，在此过程中（　　）
A．气体的内能增大
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一定增多
D．因为外界对气体做了功，所以气体一定吸热
6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C．两条虚线分别表示状态A或C的等温线。下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态A的内能最大 B．气体在状态C的分子平均速率最大
C．AB过程中，气体对外界做功，内能增加 D．BC过程中，外界对气体做功，内能减小
7．一定质量的理想气体，在温度升高的过程中（　　）
A．气体的内能一定不变
B．外界一定对气体做功
C．气体一定从外界吸收热量
D．气体分子的平均动能一定增大
8．一定质量的理想气体按的顺序经历一系列状态变化，其图像如图所示。图中线段与纵轴平行，线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是（　　）
A．过程气体体积增加
B．过程气体不放热也不吸热
C．过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加
D．过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功
9．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态变到状态，其体积与热力学温度关系如图所示，、、三点在同一直线上。则下列说法正确的是（　　）
A．由状态变到状态过程中，气体放出热量
B．由状态变到状态过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态少
D．状态与状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等
10．下列说法正确的是（　　）
A．在温度为和压强为1个大气压强时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量
B．有人用水银和酒精制成两种温度计，他把下的冰水混合物温的度定为，下水的沸点定为，并都把0刻度和100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境温度（大于小于）时，两者测得的温度数值不一定相同
C．一定质量的理想气体分别经过不同的过程后，压强减小，体积增大，则从每一个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为0
D．地球表面一平方米所受的大气的压力，其数值上等于一平方米表面单位时间内受到上方做热运动的空气分子对它的碰撞冲量，加上这一平方米表面以上的大气的所受的重力
11．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c（3V0，2p0）以下判断正确的是（　　）
A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功
B．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
C．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
D．气体在c→a过程中放出的热量大于b→c过程中吸收的热量
12．如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经等容过程ab到达状态b，再经等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a、下列说法正确的是（　　）
A．在ab过程中，气体对外界做功
B．在bc过程中，气体向外界放出热量
C．在ca过程中，气体向外界放出热量
D．在ca过程中，外界对气体做功
13．一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C、C→A三个过程后回到初始状态A，其图像如图所示，已知状态A的气体温度为，下列说法正确的是（　　）
A．状态B的气体温度为800K
B．在A→B过程中，气体既不对外做功，外界也不对气体做功
C．在B→C过程中，气体对外做功1200J
D．在C→A过程中，气体内能一直在减小
E.在A→B→C→A一个循环过程中，气体从外界吸收热量450J
14．如图所示，绝热隔板K把绝热汽缸分成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积，现拔去销钉（不漏气），当a、b各自达到新的平衡时（　　）
A．a的体积等于b的体积 B．a的体积大于b的体积
C．在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同 D．a的温度比b的温度高
15．如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体。起初各部分均静止不动，大气压强保持不变。对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是（　　）
A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B．若环境温度不变，当活塞缓慢向下移动时，气体内能不变
C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变
16．导热气缸内用光滑轻质活塞密封一定质量的理想气体，初状态的温度为，体积，气缸内压强。现保持气体压强不变，将环境温度缓慢降低至，求：
（1）末状态气体的体积；
（2）从初状态至末状态外界对气体做的功。
17．如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，在状态C时压强为，经历的过程，整个过程中向外界放出52.5J热量。求：该气体在过程中对外界所做的功。
18．如图所示，导热性能良好的圆柱形汽缸开口竖直向上放在水平地面上，质量、横截面积的活塞下封闭着一定质量的理想气体。开始时缸内气体的热力学温度，活塞下表面到汽缸底部的距离。现对汽缸缓慢加热，使活塞上升，此后停止加热并将活塞固定，使缸内气体的热力学温度缓慢降低到。取重力加速度大小，外界大气压强恒为，不计一切摩擦。求：
（1）刚停止加热时缸内气体的热力学温度；
（2）整个过程缸内气体吸收的热量。
19．空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了的功，同时空气的内能减少了。求：
（1）问在这一过程中空气向外界放出热量还是吸收热量？
（2）热量为多少？
20．如图所示，A端封闭，B端开口，粗细均匀的玻璃管，长为L、内橫截面积为S，将其固定在水平面上并保持平衡状态。在B端用厚度不计的轻质活塞进行封闭，用力推活塞缓慢向里移动x时为止，该过程力推活塞做功为WF。设整个过程管内气体温度不变，管内气体视为理想气体，活塞与玻璃管壁间的摩擦不计，外界大气压强为P0.，求：
（1）活塞移动x时，管内气体压强Px；
（2）活塞移动x过程，气体与外界传递的热量Q。
参考答案
1．D
【详解】
AB．将容器放入热水中，气体的温度升高，内能变大，由
知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，选项AB错误；
C．气体的压强保持不变，则容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变，选项C错误。
D．由于P一定，温度升高使热运动平均动能增大，故气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小，选项D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．由图像可知，在A→B过程中，体积膨胀，气体对外界做功，A错误；
B．在B→C过程中，气体对外做功，由于绝热过程，没有热交换，根据热力学第一定律，内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误；
C．C→D过程中，温度不变，分子对容器壁平均撞击力不变，而压强增大，因此单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；
D．D→A过程中，气体绝热压缩，外界对气体做功，内能增大，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．的过程中，温度不变，体积减小，可知外界对气体做功，A错误；
B．的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律
知，W为正，则Q为负，即气体放出热量，B错误；
C．因为图线中，BC段的图线是过原点的倾斜直线，则程的过程中，压强不变，C正确；
D．A到B的过程中，温度不变，内能不变，B到C的过程中，温度降低，内能减小，则的过程中，气体内能减小，D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据
因为
则有
从A到B，温度升高，内能增加，故AB错误；
CD．状态B到状态C是一个等容过程，根据
因为
则有
从B到C，温度降低，内能减小，故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AD．金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，向外放热，温度不变，气体的内能不变，故AD错误；
BC．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故B错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
AB．由图像可知，气体在状态B的温度最高，则B的内能最大，气体在状态B的分子平均速率最大，选项AB错误；
C．AB过程中，气体体积变大，气体对外界做功，温度升高，则内能增加，选项C正确；
D．BC过程中，气体体积不变，则外界对气体不做功，气体温度降低，则内能减小，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．温度升高，气体的内能一定增加，A错误；
BC．根据热力学第一定律，内能增加可能是外界对气体做功，也可能气体从外界吸收热量，BC错误；
D．温度是分子平均动能的标志，因此温度升高，气体分子的平均动能一定增大，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AB．过程由图可知为等温变化，气体内能不变，根据玻意耳定律可知，当压强p增大时，体积V减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律,由于内能不变，可知过程气体放出热量，故AB错误；
C．由图可知为等容变化，为等压变化，过程中气体温度升高，根据盖—吕萨克定律可知体积变大，由于压强不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，故C错误；
D．由于a、c两个状态体积相同，则过程气体体积的变化量与过程气体体积的变化量相同，而过程气体压强不变，过程气体压强增大，根据可知，过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功，故D正确。
故选D。
9．CD
【详解】
A．气体从状态A到状态B体积不变，发生的是等容变化，气体不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知气体吸收热量，故A错误；
B．气体由状态B变到状态C的过程中，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故B错误；
C．A点和D点在过原点的连线上，说明气体由A到D压强不变，体积增大，分子的密集程度减小，状态D温度高，分子的平均动能大，状态A和状态D压强相等，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故C正确；
D．根据动量定理知
压强
所以
因为状态D和状态A压强相等，所以相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等，故D正确；
故选CD。
10．BC
【详解】
A．水变成水蒸气要对外做功，吸收热量不等于其内能的增量，A错误
B．酒精温度计测量范围较小，当环境温度高的时候超出了它的测量范围，B正确
C．由状态方程，减小，增大，可能减小，不变或增加。由
为负，可正可负，C正确
D．从宏观上大气压是大气重力产生，从微观上是空气分子碰撞产生，D错误
故选BC。
11．BD
【详解】
A．根据气体做功的表达式
可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功，故A错误；
B．气体从，压强不变，体积减小，则温度降低，所以
气体体积减小，外界对气体做功，所以
根据热力学第一定律可知
所以，气体放出热量，故B正确；
C．气体从，满足玻意尔定律
所以
所以
根据热力学第一定律
可知
气体从，温度升高，所以
根据热力学第一定律可知
结合A选项可知
所以
即过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量，故C错误；
D．理想气体的内能只与温度有关，根据
可知
即气体从过程中内能的增加量等于过程中内能的减少量，由于气体从过程中温度升高，体积增大，根据热力学第一定律知，该过程吸收的热量大于气体对外做的功，即
过程中，温度降低，体积减小，根据热力学第一定律知，该过程放出的热量大于外界对气体做的功，即
又因为
由图像围成的面积表示气体做功的大小，知
所以，可得
故D正确。
故选BD。
12．CD
【详解】
A．在ab过程中，为等容变化，气体对外不做功，故A错误；
B．在bc过程中，体积变大，则气体对外界做功（），气体温度不变（），由热力学第一定律
可知气体向外界吸热（），故B错误；
CD．在ca过程中，为等压变化，体积减小，则外界对气体做功（）,由
可知温度减小，则内能减小（）, 由热力学第一定律
可知气体向外界放热（），故CD正确。
故选CD。
13．AB
【详解】
A．状态A→B变化为等容变化，有
带入数据解得
故A正确；
B．在A→B过程中，气体体积没有发生变化，气体既不对外做功，外界也不对气体做功，故B正确；
C．在B→C过程中，气体体积减小，外界随气体做功，根据得
故C错误；
D．根据得
可知，的等温曲线是反比例函数图象
根据数学知识可知，在C→A过程中，气体温度线增大后减小，内能先增大后减小，故D错误；
E．在A→B→C→A一个循环过程中，温度不变，内能。A→B过程，气体体积不变，做功为零；B→C过程，外界对气体做功为；C→A过程，气体对外界做的功等于图线与横坐标围成的面积
根据热力学第一定律：，表达式中的表示外界对气体做的功，故
则
气体向外界释放热量450J，故D错误。
故选AB。
14．BD
【详解】
D．由于两部分盛有相同质量、相同温度的同种理想气体，根据
可知初始状态时
拔去销钉后，活塞向左移动，气体b对气体a做功，根据热力学第一定律可知，最终气体温度
D正确；
AB．达到平衡后两边压强相等，根据
可得
A错误，B正确；
C．由于最终a内气体温度高，分子平均动能较大，因此分子对容器壁撞击的力量较大，而两边压强相等，因此在相同时间内，a部分气体对隔板碰撞的分子数较少，C错误。
故选BD
15．BCD
【详解】
A．以活塞为研究对象，有
由于大气压强不变，重力不变，所以被封闭气体压强不变，选项A错误；
B．若环境温度不变，则气体温度不变，内能不变，选项B正确；
C．保持环境温度不变，则气体温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，而气体内能不变，由热力学第一定律可知气体一定会吸热，选项C正确；
D．缓慢增加重物的质量，气体压强减小，若此时环境温度降低，气体温度降低，根据可知气体体积可能保持不变，选项D正确。
故选BCD。
16．（1）6×10-3m3（2）800J
【详解】
（1）已知A态：；
B态；
根据盖吕萨克定理可知
解得
VB=6×10-3m3
（2）根据
W=p?V
可得
W=800J
17．197.5J
【详解】
的整个过程中，过程体积不变，不做功。全程外界对气体做功
在过程中气体对外界所做的功即为
由过程中，常量，故此过程为等压过程，体积减小，则外界对气体做功
理想气体的内能只与温度有关，从状态C开始，回到C状态，其内能不变。由热力学第一定律
，
得：外界对气体做功为
则气体在过程中对外界所做的功为197.5J。
18．（1）；（2）
【详解】
（1）缸内气体在加热过程中做等压变化，有
解得
（2）设缸内气体的压强为，有
缸内气体加热过程中对外界做的功
在缸内气体的热力学温度从降低到的过程中，气体不做功，即
整个过程缸内气体的内能变化
根据热力学第一定律有
解得
19．（1）放出热量；（2）
【详解】
（1）（2）选择被压缩的空气为研究对象，根据的热力学第一定律有
由题意可知
，
代入上式得
负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）以理想气体为研究对象，初状态
末状态
由于气体温度不变，由玻意耳定律
联立方程解得
（2）在整个过程中，外界对气体做功
气体温度不变
由热力学第一定律有
联立方程解得