3.1热力学第一定律 课时检测（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 课时检测（解析版）
1．如图所示，一定质量的理想气体由状态，O、A、D三点在同一直线上，由状态过程中（　　）
A．气体内能增加且向外界放出热量
B．气体分子势能增大
C．每个气体分子的动能都增大
D．状态A的压强小于状态C的压强
2．当把打足气的车胎内的气体迅速放出时，会发现气嘴处的温度明显降低，这是因为（　　）
A．气体对外做功，同时向外放出热量
B．气体对外做功，胎内气体温度降低，从外界吸热
C．外界对气体做功，胎内气体向外传递热量
D．外界对胎内气体做功，同时向胎内气体传递热量
3．下面过程中通过热传递改变物体内能的是（　　）
A．用气筒给自行车打气时，筒壁变热 B．古人钻木取火
C．用暖水袋暖手 D．摩擦生热
4．要使0℃的冰融化，以下所采用的方法中无效的是（　　）
A．使冰块互相摩擦 B．用锤子敲击冰块
C．用炉火加热 D．浸入0℃的水中
5．下列说法中正确的是(　　)
A．物体吸收热量后，温度一定升高
B．物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变
C．布朗运动就是液体分子的热运动
D．当分子间的距离变小时，分子间作用力有可能减小
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．为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作。给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷撒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体（　　）
A．内能不断减小 B．压强不断减小 C．外界对气体做功 D．气体对外放热
8．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态，再到状态，最后变化到状态A，完成循环。下列说法正确的是（　　）
A．状态A到状态是等温变化
B．状态A时分子的平均速率比状态时的小
C．状态A到状态，气体对外界做功为
D．整个循环过程，气体从外界吸收的热量是
9．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．保持体积不变，温度升高时，气体的压强一定增大
B．绝热压缩气体时，气体压强有可能保持不变
C．保持压强不变，增大体积时，单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数减少
D．温度升高时，每个气体分子运动动能都增大
10．一定质量的理想气体经历了a→b、b→c、c→d三个状态变化过程，其中纵坐标表示理想气体压强p、横坐标表示理想气体的热力学温度T。则下列结论正确的是（ ）
A．a→b过程，理想气体对外界做正功
B．a→b过程，理想气体密度变大
C．b→c过程，理想气体向外界放出热量
D．c→d过程，理想气体内能不变
E.三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程
11．如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，下列说法正确的是（　　）
A．a的体积增大了，压强变小了
B．b的温度升高了
C．加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈
D．a增加的内能大于b增加的内能
E.气体b温度升高、内能增大、对外做功
12．如图所示，一定质量的理想气体经历A→B的等温过程，B→C的等压过程，其中A状态时气体温度为300K，A→B过程中气体吸收热量400J。求:
(1)C状态时的温度；
(2)A→B→C过程中气体对外界做的总功；
(3)若气体在C状态时密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则气体单位体积内的分子数n为多少
13．如图所示，上端开口、下端封闭的导热细玻璃管竖直放置，管内用长为的水银柱封闭有一定质量的理想气体，当环境温度为，大气压强为时，封闭气体的长度也为。已知玻璃管粗细均匀，横截面积为S，总长为，水银密度为，重力加速度为。
（1）求管内封闭气体的压强；
（2）现缓慢加热管内气体，使气体膨胀，直至水银柱上端与玻璃管口平齐。已知封闭气体的内能U与温度T的关系为，为已知常数，求此过程中气体从外界吸收的热量？
14．一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图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：
（1）气体在状态A时的热力学温度多少？
（2）该气体在状态B、C时的温度分别为多少？
（3）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？
15．如图甲所示，竖直放置的气缸高H=18cm，距缸底h=11cm的光滑内壁上安装有小支架，质量m=1kg，横截面积S=110-3m2的活塞静置于支架上。缸内封闭了一定质量的理想气体，气体的温度to=27°C，压强等于大气压强po=1.0105Pa。活塞与内壁接触紧密。现对密闭气体缓慢加热，使气体温度最终升高至T=450K，此过程气体内能增加了13.6J，热力学温度与摄氏温度之间的数量关系取T=t+273，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)在缓慢加热过程中，活塞刚要离开小支架时的气体温度T；
(2)在如图乙所示的p—V图上，画出整个过程中汽缸内气体的状态变化；
(3)整个过程气体吸收的热量Q。
参考答案
1．D
【详解】
A．根据图象可知：气体由状态A→B→C→D过程中，最终状态与初状态相比温度升高、体积增大，则气体内能增大、对外做功，根据热力学第一定律△U=W+Q可知整个过程中气体吸收热量，故A错误；
B．一定质量的理想气体分子势能为零，故B错误；
C．气体温度升高，气体分子平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增大，故C错误；
D．根据理想气体的状态方程可得
V－T图象中某点与坐标原点连线的斜率越大则压强越小，所以状态A的压强小于状态C的压强，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
根据热力学第一定律△U=Q+W，因迅速放气，使胎内气体对外做功（W＜0），气体来不及和外界交换热量（Q=0），内能减少（△U＜0），温度降低，所以会发现车胎气嘴处的温度明显降低；气体温度降低，从而会和外界进行热交换，从外界吸收热量。故ACD错误，B正确。
故选B。
3．C
【详解】
气筒打气，钻木取火，摩擦生热都是做功改变物体内能，只有暖水袋暖手是通过热传递来改变物体内能。
故选C。
4．D
【详解】
AB．冰块摩擦、锤子敲击，是利用做功来增加冰的内能，使其融化。AB错误；
C．用炉火加热是利用热传递来增加冰的内能，使其融化。C错误；
D．浸入0℃的水中，温度相同，冰无法吸热来增加内能。D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．物体吸收热量后，若同时对外做功，则物体的内能不一定变大，温度不一定升高，选项A错误；
B．物体温度改变时，物体分子的平均动能一定改变，选项B错误；
C．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的热运动的反映，选项C错误；
D．当分子间的距离变小时，如果开始时刻分子间距大于平衡距离则分子间作用力可能减小，如果开始时刻分子间距小于平衡距离则分子力增大，故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．B
【详解】
A．由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A错误；
B．随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B正确；
CD．气体的体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，CD错误。
故选B。
8．BD
【详解】
A．状态A变化到状态，压强与体积均增加，根据理想气体状态方程，有
易知温度必定升高。故A错误；
B．状态C变化到状态A，压强不变，体积减小，易知温度降低，即分子的平均速率减小。故B正确；
C．状态A变化到状态，压强的平均值为
气体对外界做功为
故C错误；
D．整个循环过程，内能不变。对外界做的功为图线所围面积，即
根据热力学第一定律，有
解得
故D正确。
故选BD。
9．AC
【详解】
A．根据
保持体积不变，温度升高时，气体的压强一定增大，选项A正确；
B．绝热压缩气体时，根据
因Q=0，W>0，则 U>0，即气体温度升高，根据
可知，气体压强一定增大，选项B错误；
C．保持压强不变，增大体积时，气体的数密度减小，温度升高，则单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数减少，选项C正确；
D．温度升高时，分子平局动能变大，但是并不是每个气体分子运动动能都增大，选项D错误。
故选AC。
10．ACE
【详解】
A．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，理想气体密度变小，故B错误；
C．b→c过程为等容变化，且温度降低，理想气体内能减小，气体做功为零，由热力学第一定律可知，气体应放热，故C正确；
D．c→d过程为等压变化，温度升高，理想气体内能增大，故D错误；
E．根据可得
设b处的体积为Vb，则a处的体积为，d处的体积为6Vb，根据W=p △V可知三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程，故E正确。
故选ACE。
11．BCD
【分析】
根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量，根据热力学第一定律判断气体的内能变化
【详解】
A．当a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与气缸壁的接触是光滑的，可以自由移动，所以a，b两部分的压强始终相同，都变大，故A错误；
B．由于a气体膨胀，b气体被压缩，所以外界对b气体做功，根据热力学第一定律得：b的温度升高了，故B正确；
C．a、b重新平衡后，则最终a、b压强相等，a体积大于b，由气体状态方程可知，a温度高于b，则加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈，故C正确；
D．由于a气体膨胀，b气体被压缩，最终a气体体积大于b气体体积，所以a气体的最终温度较高，内能增加较多，故D正确；
E．b气体被压缩，外界对b气体做功，根据热力学第一定律得：气体b温度升高、内能增大，故E错误；
故选BCD。
12．(1)200K；(2)300J；(3)
【详解】
⑴根据理想气体状态方程有，结合图中数据，解得
Tc=200K
⑵对理想气体，A→B等温过程，由热力学第一定律，解得
W1=－400J
B→C等压过程
W2=
解得
W2=100J
外界对理想气体做功
W=W1+W2=－300J
则气体对外界做功为
J
⑶理想气体在状态C时分子数
单位体积分子数，解得
13．（1）+ lg；（2）+kT0+ Sgl2
【详解】
（1）由题意可知管内封闭气体的压强为
p=+lg
（2）缓慢加热管内气体，使气体膨胀，直至水银柱上端与玻璃管口平齐，此时封闭气体的压强不变，是等压变化，由盖-吕萨克定律可得
=2T0
封闭气体的内能
=2kT0
封闭气体对外做功
W=
由热力学第一定律可得气体从外界吸收的热量
Q= U W=2kT0 kT0+=+kT0+ Sgl2
14．（1）300K（2）100K、300K；（3）吸热，200J
【详解】
（1）气体在状态A时的热力学温度
TA=273+tA=300K
（2）由图像可知：A→B等容变化，由查理定律得
代入数据得
B→C等压变化，由盖吕萨克定律得
代入数据得
（3）从A到C温度不变，则内能不变 U=0气体体积变大，对外做功，由热力学第一定律得， A→C的过程中是吸热，吸收的热量等于对外做功
即吸热200J。
15．(1)330K；(2)见解析；(3)18J
【详解】
(1)当活塞刚要离开小支架时
解得
活塞离开支架前气体等容变化，有
解得
(2)活塞离开支架后气体等压变化，即
解得
则
作图像如下
(3)气体对外做功
由
解得