3.1热力学第一定律 达标练习（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 达标练习（解析版）
1．关于物体内能的变化，以下说法正确的是（　　）
A．物体放出热量，内能一定减少
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
2．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（　　）
A．60J B．-60J
C．-140J D．140J
3．下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在空气中的PM2.5颗粒的运动是分子热运动
B．一定质量的晶体在熔化过程中，其内能保持不变，分子势能增大
C．由于液体表面层分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，液体表面存在张力
D．在温度不变的条件下，增大饱和汽的体积，最终会减少饱和汽的压强
4．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
5．如图，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降过程中，罐内空气（可视为理想气体）（ ）
A．内能增大 B．分子间的平均距离减小
C．向外界吸热 D．对外界做正功
6．在某一恒温水池（温度远低于1000C）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内的气体可视为理想气体，在水泡上升的过程中，气体质量不变，则下面判断正确的是（ ）
A．气泡内气体分子的平均动能增大
B．气泡内气体的内能增大
C．气泡内气体分子的平均距离增大
D．气泡气体向外放热
7．一定质量的理想气体，状态由a变到b，再由b变到c，其压强和体积的关系如题图甲所示，根据图象，下列说法正确的是（ ）
A．由a变到b，温度升高，放热 B．由a变到b，温度降低，放热
C．由b变到c，温度不变，放热 D．由b变到c，温度不变，吸热
8．下列说法正确的是（　　）
A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能
B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类
C．质量相同的的水和的冰具有相同的内能
D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少
9．分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。据此可判断下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体分子的无规则运动
B．一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多
C．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
D．气体从外界只吸收热量，气体的内能一定增大
E.凡各向同性的物质一定是非晶体
10．图示装置为玻意耳定律演示仪。已知实验环境为恒温环境，注射器导热性能良好，封闭的气体质量不变，可视为理想气体，不计一切摩擦。现用力缓慢向上拉活塞，则下列说法正确的是（　　）
A．拉力恒定不变
B．气体放出热量
C．气体分子在单位时间内撞击注射器壁上单位面积的次数减少
D．注射器壁单位面积上受到大量分子撞击的平均作用力不变
11．如图所示为一定质量的氦气（可视为理想气体）状态变化的图像。已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，在状态A时的压强为。已知阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　）
A．氦气分子的质量为
B．B状态时氦气的压强为
C．B→C过程中氦气向外界放热
D．C状态时氦气分子间的平均距离
12．一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
13．如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体始终吸热
B．过程中，气体始终放热
C．过程中，气体对外界做功
D．过程中，气体的温度先降低后升高
E.过程中，气体的温度先升高后降低
14．下列说法正确的是（　　）
A．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
B．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
C．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
D．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使分子直径计算结果偏大
15．如图所示是某容器内一定量理想气体的状态变化过程的图象，下列说法正确的是（　　）
A．由状态A到状态的过程中，气体吸收热量，内能不变
B．由状态到状态的过程中，气体吸收热量，内能增加
C．由状态到状态A的过程中，气体放出热量，内能减小
D．气体处于状态A与状态相比，气体分子平均距离较小，分子平均动能较大
E.的过程中，气体放出的热量多于吸收的热量
16．一定质量的理想气体，其状态变化的p-V图象如图所示，已知气体在状态A时的温度为－73°C，从状态A变化到状态C的过程中气体内能变化了200J．已知标准状态（1个大气压，273K）下1mol理想气体体积为22.4L，NA=6.0×1023mol-1．求：
① 气体在状态C的温度；
② 气体的分子个数（保留两位有效数字）；
③ 从状态A变化到状态C的过程中，气体与外界交换的热量Q．
17．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C。已知状态B的温度为，，求：
(1)气体在状态C的温度；
(2)由状态A变化到状态B的过程中，气体内能增加了，则气体在此过程中是吸热还是放热，吸收或放出的热量是多少。
参考答案
1．D
【详解】
A．根据热力学第一定律，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能有可能不变甚至增加，选项A错误；
B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项B错误；
C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项C错误；
D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项D正确。
故选D。
2．C
【详解】
由热力学第一定律得
故选C。
3．C
【详解】
A．PM2.5是指空气中直径小于等于2.5微米的固体颗粒物，因此它的运动不属于分子热运动，选项A错误；
B．一定质量的晶体在熔化过程中，温度不变，分子的平均动能不变，但溶化过程要吸热，所以内能增大，选项B错误；
C．由于液体表面层分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，分子力体现为引力，液体表面存在张力，选项C正确；
D．饱和汽压只与温度有关，选项D错误。
故选C。
4．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。
5．B
【详解】
A．由于温度不变，故气体内能不变（理想气体内能取决于温度），故A错误；
B．取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律
p1V1=p2V2
可知体积变小，故分子平均间距变小，故B正确；
CD．内能不变△U=0，体积变小，W＞0，根据热力学第一定律
△U=W+Q
可知Q<0，即向外放热，故CD错误。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
AB：气泡缓慢上升，气泡可充分与水发生热交换，所以气泡温度与外面水温总能一致，则气泡温度不变，气泡内气体分子的平均动能不变，气泡内气体的内能不变．故AB两项错误．
C：气泡上升过程中，压强减小，温度不变，则气泡体积增大，气泡内气体分子的平均距离增大．故C项正确．
D：气泡上升过程中，体积增大，对外做功，；气泡上升过程中内能不变，；据热力学第一定律，，则气泡上升过程中，气泡气体从外吸热．故D项错误．
7．C
【详解】
AB．由a变到b，气体发生等容变化，压强p增大，根据查理定律可知，气体温度升高，则内能增大，再根据热力学第一定律可知，因气体不做功，内能增大，则气体吸热，故AB错误；
CD．由b变到c，由题图可知，气体发生等温变化，温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C正确，D错误。
故选C。
8．A
【详解】
AB．气体压强跟分子平均动能和分子密集程度有关，选项Ａ正确，Ｂ错误；
C．的冰熔化成水时要吸热，所以水的内能要比同质量的冰大，选项C错误；
D．因气体绝热自由膨胀，不受外界阻力，所以外界不对气体做功，也没有热交换，由热力学第一定律可知，气体内能不变，选项D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误；
B．一定质量的气体温度不变时，分子平均速率不变，体积减小，单位时间内的分子数增加，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多，故B正确；
C．分子间距离越大，分子间的引力和斥力越小，但合力不一定减小，当分子间距大于平衡距离时，分子间距离增大，达到最大分子力之前，分子力越来越大，故C错误；
D．气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则内能可能不变，也可能减小，故D错误；
E．多晶体与非晶体都具有各向同性，故E错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．现用力缓慢向上拉活塞，温度不变，体积变大，气体压强变小，所以拉力变大，故A错误；
B．．现用力缓慢向上拉活塞，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B错误；
C．质量不变，体积变大，气体分子在单位时间内撞击注射器壁上单位面积的次数减少，故C正确；
D．气体压强变小，注射器壁单位面积上受到大量分子撞击的平均作用力变小，故D错误。、
故选C。
11．C
【详解】
A．氦气分子的质量
故A错误；
B．由图示图象可知，A到B过程气体体积不变，由查理定律得
即
解得
故B错误；
C．由图示图象可知，B→C过程中氦气温度不变而体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，即
△U=0，W＞0
由热力学第一定律△U=W+Q可知
氦气向外界放出热量，故C正确；
D．由图示图象可知，在状态C氦气的体积为V0，气体分子间距离远大于分子直径，可以把一个分子占据的空间看做正方体，设分子间的平均距离为d，则
解得
故D错误。
故选C。
12．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。
13．ABE
【详解】
A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则，而压强增大，由可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由可知，气体一直吸热，故A正确；
BC．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，由知温度降低，即内能减少，由可知，，即气体放热，故B正确，C错误；
DE．由可知，图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故D错误，E正确；
故选ABE。
14．BCD
【详解】
A．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体压强作用的结果，故A错误；
B．一定质量的理想气体经过等容过程，则对外做功为零，吸收热量，由热力学第一定律可知其内能一定增大，故B正确；
C．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，分子密度越大，碰撞次数越多，温度越好，分子速率越大，碰撞次数越多，故C正确；
D．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，油酸的体积变大，由
可知会使分子直径计算结果偏大，故D正确。
故选BCD。
15．BCE
【详解】
A．由状态A到状态的过程中，气体体积增大，则气体对外做功，由
可知pV的乘积变大，温度升高，所以气体吸热，内能增大，故A错误；
B．由状态到状态的过程中，做等容变化，压强变大，所以温度升高，气体吸收热量，内能增加，故B正确；
C．由状态到状态A的过程中，体积减小，外界对气体做功，且pV的乘积变小，温度降低，所以气体放出热量，内能减小，故C正确；
D．气体处于状态A与状态相比，气体体积更小，分子平均距离较小，温度较低，分子平均动能较小，故D错误；
E．图像中，图像与横轴面积代表做功，可以看出，由状态A到状态的过程中气体对外做的功小于状态到状态A的过程中外界对气体做的功，且的过程中，气体的内能不变，所以气体放出的热量多于吸收的热量，故E正确。
故选BCE。
16．①=267K ② N =1.1×1023个 ③吸收热量1100J
【解析】
【详解】
①由理想气体状态方程得：
代入数据得TC=267K；
②把A状态转化成标准状态
根据理想气体状态方程：
解得 V0 =4.1L
气体的分子个数
代入数据得：N =1.1×1023个；
③从状态A到状态B，图线与水平轴围成的面积为气体对外做的功，从状态B到状态C，体积不变，气体不做功，所以从状态A到状态C，气体做的功为：
可得： W=-900J
从状态A到状态C，由热力学第一定律得，
又有：
可得：Q=1100J 即吸收热量1100焦
17．(1)；(2)吸收了的热量
【详解】
(1)由B到C的过程为等容变化，有
代入数据得
解得
(2)气体在A到B过程中对外做功
由状态A变化到状态B的过程中，气体内能增加了
根据热力学第一定律有
代入得
所以气体在此过程中吸收了的热量。