3.1热力学第一定律 达标作业（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 达标作业（解析版）
1．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空。现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中（　　）
A．气体不做功，温度不变，内能不变
B．气体不做功，温度不变，内能减少
C．气体对外界做功，温度降低，内能减少
D．气体对外界做功，温度不变，内能减少
2．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能（　　）
A．增加了1100 J B．减少了1100 J
C．增加了690 J D．减少了690 J
3．人们从平原地区到高原旅游时，常常发现类似薯片等零食的封闭包装会变得很鼓胀，体积明显增大。已知高原的大气压强和温度都低于平原，袋内气体可看作理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A．外界对袋内气体做功
B．袋内气体内能减小、压强增大
C．袋内气体内能增大、压强减小
D．单位时间内碰撞包装袋壁的气体分子个数减少
4．如图所示，a、b、c为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是（　　）
A．a、b、c三个状态的压强相等
B．从a到b气体内每一个分子的无规则热运动都变剧烈
C．从b到c气体吸收的热量等于气体对外界做的功
D．从a到b气体对外界做功的数值小于从b到c气体对外界做功的数值
5．用活塞压缩汽缸里的空气，对汽缸里的空气做了1000J的功，同时汽缸向外散热200J，则汽缸内的气体的内能改变了（　　）
A．-1200J B．-800J C．800J D．1200J
6．一定质量的理想气体，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
7．一定质量的理想气体，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，已知气体处于状态A时的温度为300 K，则下列判断正确的是（　　）
A．气体处于状态B时的温度为600K
B．状态A与状态C温度相同
C．从状态A变化到状态B再到状态C的过程中气体内能一直增大
D．从状态A变化到状态B过程气体放热
8．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（　　）
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
9．如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c到b，另一个是从a到b，其中c与a的温度相同，比较两段变化过程，则（　　）
A．c到b过程气体放出热量较多 B．a到b过程气体放出热量较多
C．c到b过程内能减少较多 D．a到b过程内能减少较多
10．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，和为等温过程，和为绝热过程（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．过程中，外界对气体做功
B．过程中，气体分子的平均动能增大
C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
11．如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1 atm＝1.01×105 Pa，则以下说法正确的是（　　）
A．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度保持不变
B．由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功
C．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202 J的功
D．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
12．如图所示，导热性能良好、内壁光滑的汽缸内部存有一定质量的理想气体，缸外环境保持恒温。现用外力F拉杆，使活塞缓慢向右移动，此过程中缸内气体质量保持不变，下列说法正确的是(　　)
A．缸内气体的体积增大，内能增加
B．缸内气体等温膨胀，对外做功
C．单位时间内缸内气体分子对活塞的碰撞次数减少
D．缸内气体的体积增大，内能减小
13．一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T关系如图所示，o、a、d三点在同一直线上，和平行于横轴，平行于纵轴，则下列说法正确的是（　　）
A．从状态a到状态b，气体吸收热量
B．从状态a到状态b，每个气体分子的动能都增大
C．从状态c到状态d，气体的密度不变
D．从状态b到状态c，气体对外做功，内能减小
14．如图，一定质量的理想气体从状态出发，经过等容过程到达状态，再经过过程到达状态，最后经等压过程回到状态。下列说法正确的是（　　）
A．在到过程中外界对气体做功 B．在到过程中气体温度始终不变
C．在到过程中气体的温度降低 D．气体在状态、时内能可能相等
15．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为的活塞，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底处设有卡槽a，b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a，b上，活塞的质量为，气体温度为。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为，活塞恰好离开卡槽a，b；若继续给汽缸内气体加热，活塞上升了，气体的内能增加了。（设大气压强为，g取）求：
(1)缸内气体最后的温度；
(2)活塞离开卡槽a，b之后，气体吸收的热量；
(3)开始时，卡槽a，b对活塞的支持力大小。
16．如图所示，U形气缸固定在水平地面上，气缸内部深度为3h，横截面积为S，在距缸口h处有微小挡板；现用重力等于的厚度不计的活塞封闭着一定质量的理想气体，气体温度为，气体压强为，外界大气压强也为，活塞紧压小挡板。已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦。现给缸内气体缓慢加热，直到活塞最终静止于缸口。求：
(1)活塞静止于缸口时气体的温度；
(2)若该理想气体的内能U与热力学温度成正比，可表达为U=CT，C为恒量，则整个过程中气体从外界吸收了多少热量？
参考答案
1．A
【详解】
绝热容器没有与外界交换热量，气体在真空中自由膨胀，对外不做功，根据公式
所以内能不变，A正确。
故选A。
2．C
【详解】
由热力学第一定律得
ΔU＝900 J-210 J＝690 J
故选C。
3．D
【详解】
A．封闭包装变得很鼓胀，体积明显增大，则封闭气体对外界做功，故A错误；
BC．高原的温度低于平原，则袋内气体向外界传递热量，根据热力学第一定律有
可知，袋内气体内能减小。根据理想气体状态方程，有
可知压强减小。故BC错误；
D．袋内气体体积增加，单位体积的分子数密度减小，其温度降低，分子的平均动能减小。故单位时间内碰撞包装袋壁的气体分子个数减少。故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．反向延长ac线，不过坐标原点，说明气体不是等压变化，故abc三个状态的压强不相等，故A错误；
B．从a到b气体温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的无规则热运动都变剧烈，故B错误；
C．从b到c的过程中，任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小，压强越来越大，温度越来越高，体积越来越大，对外做功，内能增大，根据热力学第一定律可知b到c气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故C错误；
D．从a到c的过程中，任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小，压强越来越大，从a到b平均压强小于从b到c的平均压强，根据
W=p △V
可知，从b到c气体对外界做功大于从a到b气体对外界做功，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
ABCD．根据热力学第一定律得：压缩汽缸里的空气，对空气做了1000J的功，W为正，同时汽缸向外散热200J，Q为负值，根据
ABD错误C正确。
故选C。
6．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。
7．B
【详解】
A．由题知，A到B过程为等圧変化，根据
带入数据解得
故A错误；
B．B到C过程属于等容变化，则有
带入数据解得
故B正确；
C．从状态A到状态C的过程中，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，故C错误；
D．由A到B气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律
可知气体吸热，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
由题可知，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中，气体对外界做功。因筒内气体不与外界发生热交换，则
由热力学第一定律
可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
CD．到过程与到过程理想气体的温度降低相同，所以内能减少相同，故CD错误；
AB．到过程压强不变，气体温度降低，气体体积减小，外界对气体做功，；到过程气体体积不变，外界对气体不做功，，根据热力学第一定律
可知到过程气体放出热量较多，故B正确，A错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A错误；
B．过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C．过程中，等温压缩，体积变小，分子密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化。故D错误；
故选C。
11．C
【详解】
A．因为，所以，气体在A、B两状态时的温度相等。由图像可知，由状态A到状态B的过程中，气体温度先升高后降低。A错误；
B．因为气体在A、B两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律
气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功。B错误；
C．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为
C正确；
D．由状态C到状态A的过程中，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加。D错误。
故选C。
12．BC
【详解】
B．汽缸导热性能良好，缸内气体温度不变，活塞向右运动，体积增大，对外做功，B正确；
AD．一定质量的理想气体，温度不变，则内能不变，AD错误；
C．由理想气体状态方程可知，体积增大，则压强减小，气体分子数密度减小，所以单位时间内缸内气体分子对活塞碰撞的次数减少，C正确。
故选BC。
13．AC
【详解】
A．从状态a到状态b，温度升高，内能变大， U>0，体积不变，则W=0，则Q>0，即气体吸收热量，选项A正确；
B．从状态a到状态b，温度升高，气体分子平均动能变大，但非每个气体分子的动能都增大，选项B错误；
C．从状态c到状态d，气体体积不变，则气体的密度不变，选项C正确；
D．从状态b到状态c，体积变大，气体对外做功，温度不变，则内能不变，选项D错误。
故选AC。
14．CD
【分析】
本题通过气体的图像考查考生的理解能力。
【详解】
A．在到过程中，气体体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，压强增大，温度升高，内能增加，A错误；
B．到过程若发生的是等温变化，则图线为双曲线的一部分，而图示为倾斜直线，因此到过程中温度一定发生变化，B错误。
C．在到过程中，气体体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，C正确；
D．状态、可能是同一等温曲线上的两个状态，所以D正确。
故选CD。
15．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)活塞离开卡槽a，b之后，气体的压强不变，由盖－吕萨克定律得解得
气体最后的温度为
(2)活塞离开卡槽a，b之后，气体的体积增大，则气体对外界做功
由热力学第一定律得，气体吸收的热量为
(3)活塞离开卡槽a，b之前，气体的体积不变，由查理定律得，活塞恰好离开卡槽a，b时，气体的压强为
代入上式得开始时气体的压强为
以活塞为研究对象，由共点力的平衡条件得
解得卡槽a，b对活塞的支持力为
16．(1)3T0；(2)
【详解】
(1)开始时气缸内的气体的温度为，体积为，压强为，活塞最终静止于缸口时，体积为，设此时压强为，温度为，此时活塞受到竖直向下的重力、竖直向下的大气压力以及竖直向上气体的压力，由平衡条件可得
①
由气态方程可得
②
联立①②可得
(2)由题可知，整个过程中内能的变化为
整个过程外界对气体做的功为
由热力学第一定律可得
联立可得