3.1热力学第一定律 达标检测（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
3.1热力学第一定律 达标检测（解析版）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
B．摄氏温度变化1℃，也就是热力学温度变化1K
C．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增加
D．通常情况下，气体比较难以压缩，这是因为压缩气体时要克服气体分子间的斥力作用
2．关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（　　）
A．温度低的物体内能一定小
B．温度低的物体分子运动的平均动能一定小
C．外界对物体做功时，物体的内能一定增加
D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大
3．一定质量的理想气体，在温度保持不变的条件下，若气体体积减小，则（　　）
A．气体的内能增大
B．外界一定对气体做正功
C．气体的压强可能不变
D．气体压强与体积的乘积变小
4．一定质量的理想气体在某一过程中， 外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各项中正确的是（ ）
A．温度降低，密度减小
B．温度升高，密度增大
C．
D．
5．一研究性学习小组欲探究气体做功与路径有无关系，设计出如图所示的p-V图像，一定质量的理想气体分别沿a→b→d和a→c→d两个不同的过程从状态a变化到状态d，abdc构成一个正方形，且线段ab与V轴平行，线段ac与p轴平行，状态a和状态d的温度相同。则下列说法中正确的是（　　）
A．从状态a到状态b的过程，气体温度降低
B．从状态b到状态d的过程，气体内能增加
C．a→b→d过程气体对外界所做的功等于a→c→d过程气体对外界所做的功
D．a→b→d过程气体从外界吸收的热量大于a→c→d过程气体从外界吸收的热量
6．现在骑自行车已成为一种流行的运动，山地车更是受到人们的青睐。山地自行车前轮有气压式减震装置，其原理如图所示，随着路面的颠簸，活塞A上下振动，在气缸内封闭的气体的作用下，起到减震的目的。缸内气体可视为理想气体，如果路面不平，下列关于该减震装置的说法正确的是（　　）
A．A迅速下压时气缸内的气体温度不变
B．A迅速下压时气缸内的气体压强增大
C．A下压后被迅速反弹时气缸内气体内能增大
D．A下压后被迅速反弹时气缸内每个气体分子的速率均减小
7．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
8．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．布朗微粒越小，布朗运动越不明显
B．毛细管越小，毛细现象越不明显
C．如图，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，则该固体可能是多晶体
D．一定质量的理想气体，体积从V1缓慢增大到V2，中间过程不同，气体对外做功可能不同
9．如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的内能分别为Ub和Uc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则（　　）
A．Ub＞Uc，Qab＞Qac B．Ub＞Uc，Qab＜Qac
C．Ub＝Uc，Qab＞Qac D．Ub＝Uc，Qab＜Qac
10．一定质量的理想气体从状态变化到状态，再变化到状态，其变化过程的图像如图所示（　　）
A．气体在状态时的内能大于状态时的内能
B．气体在状态时每个分子的动能都比状态时大
C．气体从状态到吸收的热量大于从状态到放出的热量
D．气体从状态到吸收的热量等于从状态到放出的热量
11．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。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，放热
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
12．一定质量的理想气体，在温度T1和T2下的压强p与体积倒数的关系图像如图所示。气体由状态A等压变化到状态B的过程中，（A和B的纵坐标相同）下列说法正确的是（　　）
A．吸收热量
B．单位时间内撞击容器壁的分子数变多
C．外界对气体做功
D．分子的平均动能减小
13．下列说法正确的是（　　）
A．在理想气体的等压压缩过程中，外界可能对气体做功使气体的内能增加
B．质量不变的理想气体等温膨胀时一定从外界吸收热量
C．在温度不变的条件下压缩一定量的理想气体，此过程中气体一定对外放热
D．一定质量的理想气体温度升高、压强降低，一定从外界吸收热量
14．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．分子间距离越大，分子势能越大：分子间距离越小，分子势能也越小
C．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的
D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变
15．如图，一定质量的理想气体从状态a依次经等容变化过程①、等压变化过程②、等容变化过程③、等压变化过程④再回到状态a。已知状态a与状态c气体的温度相同。则在a、b、c、d四个状态及①②③④四个过程中（　　）
A．状态b气体的温度最高
B．状态d气体分子的平均动能最大
C．过程②中气体要向外界放出热量
D．过程③中气体要从外界吸收热量
E.过程④中外界对气体做的功大于过程②中气体对外界做的功
16．如图所示在绝热气缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始时缸内气体温度为47℃，封闭气柱长为8cm，活塞横截面积S=60cm2。现通过气缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热22J，稳定后气体温度变为127℃。已知大气压强为105Pa，活塞与气缸间无摩擦，不计活塞重力，求：
(1)加热后活塞到气缸底部的距离；
(2)此过程中气体内能改变了多少。
17．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，气体由状态B到C过程从外界吸收热量，求：
（i）该气体在状态C时的温度；
（ii）该气体从状态B到状态C的过程中内能变化量。
参考答案
1．B
【详解】
A．液体表面张力的方向与液面平行，或者说垂直于液体表面分界线，A错误；
B．摄氏温度与热力学温度的零点定义不同，但分度值相等，即摄氏温度变化1℃，也就是热力学温度变化1K，B正确；
C．把物体缓慢举高，其机械能增加，但内能不变，C错误；
D．通常情况下，气体比较难以压缩，这是因为压缩气体时要克服气体的压强，而气体压强的产生是由于气体分子对容器壁的频繁撞击产生，不是分子间的斥力作用，D错误。
故选B。
2．B
【详解】
AB．温度是分子平均动能的标志，温度低说明分子平均动能小，但内能不一定小，故A错误，B正确；
C．由于物体和外界的热交换不明确，外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，故C错误；
D．物体的分子动能与物体的宏观的运动无关，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．一定质量的理想气体，当温度保持不变时，气体内能不变，A错误；
B．由于气体体积减小，外界一定对气体做了正功，B正确；
CD．在温度保持不变时，根据玻意耳定律
恒量
当体积减小时，压强一定增大，CD错误。
故选B。
4．D
【详解】
一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了的功，则有，气体的体积减小，气体的密度增大；气体的内能减少了，则，气体的温度降低；由热力学第一定律可得：，气体向外放出的热量为，故选项D正确，A、B、C错误．
5．D
【详解】
A. 从状态a到状态b的过程，由图像可知，理想气体压强不变，体积增大，由盖-吕萨克定律可得，气体温度上升，A错误；
B．从状态b到状态d的过程，由图像可知，理想气体体积不变，压强变小，由查理定律可得，气体温度降低，内能减小，B错误；
C．由于b→d过程，理想气体体积不变，因此气体不对外做功，a→b→d过程气体对外界所做的功即为a→b过程气体对外做的功，则有
同理可得a→c→d过程气体对外界所做的功即为c→d过程气体对外做的功，则有
由于，相等，因此，C错误；
D．状态a和状态d的温度相同，因此a→b→d过程和a→c→d过程内能的变化都为0，即，由于，由热力学第一定律
可得，D正确；
故选D。
6．B
【详解】
AB．如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，由热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，压强增大，故A错误，B正确；
CD．当活塞下压后被迅速反弹时，气体对外做功，来不及吸热，气体内能减小，温度降低，分子平均速率减小，但不是每个气体分子的速率都减小，有些分子的速率可能增大，故CD错误。
故选B。
7．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。
8．D
【详解】
A．布朗微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，故A错误；
B．毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象，内径越细现象越明显，故B错误；
C．由图可知，石蜡在各个方向熔化快慢不一样，即固体片导热具有各向异性，是单晶体。而多晶体具有各向同性。故C错误；
D．由气体做功的公式
可知，体积变化量一定，但不知道压强的情况，因此气体对外做功可能不同。故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
一定质量的理想气体，对状态b和状态c，由理想气体状态方程可知
解得
而一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以该气体在b状态和c状态的内能相等，即有Ub>Ua；a到c的过程，吸收的热量全部转化为内能的增量，而a到b的过程，吸收的热量一方面转化为内能的增量，另一方面转化为气体对外界做功，所以a到b的过程吸收的热量大于a到c的过程吸收的热量，即Qab>Qac。
故选C。
10．C
【详解】
A．根据可得，气体在状态时的温度等于状态时的温度，所以气体在状态时的内能等于状态时的内能。A错误；
B．气体在每个状态下的分子速率是正态分布，只能说气体在状态时分子的平均动能比状态时大，B错误；
CD．因为气体从状态到吸收的热量，一方面气体膨胀对外做功，一方面增加内能；而从状态到放出的热量只减少内能，两次温度变化相同，所以内能增加的量和减少的量相同。所以气体从状态到吸收的热量大于从状态到放出的热量。C正确，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．A→B过程中，气体温度不变，体积增大，则气体对外界做功，因为气体内能不变，所以要吸热。A错误；
B．B→C过程中，体积增大，气体对外做功，该过程绝热，所以气体内能减小，则温度降低，气体分子的平均动能减小。B正确；
C．C→D过程中，温度不变，体积减小，则分子密度增大的同时分子的平均动能不变，所以单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多。C错误；
D．D→A过程中，体积减小，外界对气体做功，该过程绝热，所以气体内能增大，温度升高，气体分子的速率分布曲线发生变化。D错误。
故选B。
12．A
【详解】
ACD．根据理想气体状态方程
可得
由表达式可知斜率与温度成正比，所以，即分子的平均动能在增大，内能在增大，为正值。
又因为状态A等压变化到状态B，气体体积在增大，气体对外界做功，W为负值，由热力学第一定律
可得Q为正值，即气体吸收热量。故A正确，CD错误；
B．气体压强保持不变，由气体压强的微观意义可知，分子的平均动能在增大，即单位时间内撞击容器壁的分子数变少，故B错误。
故选A。
13．BCD
【详解】
A．气体的内能仅仅与温度有关，根据理想气体的状态方程可知，气体被等压压缩的过程中压强不变，体积减小，则气体的温度一定降低，气体的内能减小，选项A错误。
B．理想气体在等温膨胀的过程中内能不变，同时对外做功，由热力学第一定律知，一定从外界吸收热量，选项B正确。
C．压缩气体，体积减小，外界对气体做功，又因为气体温度不变，内能不变，根据
可知，气体一定对外放热，选项C正确。
D．若不计气体分子间相互作用，分子势能不计。一定质量气体温度升高、压强降低过程中，根据气态方程可知气体的体积一定增大，气体对外做功，内能增大，根据热力学第一定律分析得知气体一定从外界吸收热量，选项D正确。
故选BCD。
14．CD
【详解】
A. 布朗运动是花粉颗粒的运动，不是分子的运动，A错误；
B.分子间距离越接近r0，分子势能越小，B错误；
C. 液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的，C正确；
D. 一定质量的理想气体从外界吸收热量并且全部用来对外做功，其内能不变，D正确。
故选CD。
15．BDE
【详解】
AB．根据理想气体状态方程
可知，状态 b 时气体的温度最低，状态 d 时气体的温度最高，而温度高分子的平均动能就大，选项 A 错误、B 正确；
C．②过程气体体积变大且温度升高，对外做功且内能增加，根据热力学第一定律可知要吸收热量，选项 C 错误；
D．③过程气体体积不变温度升高，内能增加，故吸收热量，选项 D 正确；
E．④过程与②过程气体的体积改变量相等，但④过程的压强大于②过程，所以④过程外界对气体做的功大于②过程气体对外界做的功，选项 E 正确。
故选BDE。
16．(1)10cm；(2)10J
【详解】
(1)取封闭的气体为研究对象，开始时气体的体积为
温度为
末状态的体积为，温度为
气体做等压变化，则有
解得
=10cm
(2)在该过程中，气体对外做功
由热力学第一定律有
解得
=10J
17．（i）300K；（ii）100J
【详解】
（i）分析过程，由气体状态方程得
其中
解得
（ii）分析过程，因为体积膨胀，故外界对气体做负功
代入数据
由热力学第一定律
得