3.1热力学第一定律 课时练习（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 课时练习（解析版）
1．卡诺循环是能体现热机工作时气缸内气体状态循环变化基本特性的理想循环，其循环过程如图所示。卡诺循环包含1、3两个等温过程和2、4两个绝热过程。气缸内气体可看作理想气体，关于卡诺循环，下列说法正确的是（　　）
A．过程1气体放热
B．过程2气体温度升高
C．过程3气体对外界做功
D．经完整循环过程时气体对外界做的功大于外界对气体做的功
2．一定质量理想气体的体积V随摄氏温度t变化的关系如图所示，气体从状态a变化到状态b的过程中（　　）
A．外界对气体做功 B．压强变小
C．向外界放出热量 D．分子平均动能减小
3．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（ ）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体吸热
C．从状态d到a，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
4．一定质量的理想气体（不计分子势能），可能发生的过程是（　　）
A．气体等温压缩，气体内能增大
B．气体等容放热，气体压强减小
C．气体等容吸热，气体温度不变
D．气体等温膨胀，气体内能减少
5．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出，罐内气体可看作理想气体，若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则罐内气体（　　）
A．压强变大 B．对外界不做功 C．从外界吸热 D．分子平均动能变小
6．如图所示为一定质量的理想气体的图像，气体状态经历了、、三个过程，其中的延长线过原点，已知气体在状态时的体积为，则该气体从状态经再到的全过程与外界交换的热量大小是（　　）。
A． B． C． D．
7．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
8．一定质量的理想气体，经历从状态ABCDA的一个循环，在此循环过程中气体的压强p与温度T的关系如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．从状态A到B的过程中，每个气体分子的动能都在增大
B．从状态B到C的过程中，气体吸收热量
C．从状态C到D的过程中，气体内能不变
D．从状态D到A的过程中，气体的密度增大
9．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．悬浮在空气中含有新冠病毒的气溶胶做布朗运动，气温越高，运动越剧烈
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．内能是物体中所有分子热运动动能的总和
10．为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂（装一定配比的84消毒液）对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则阀门（　　）
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
11．一汽车修理师傅在维修一小汽车后轮时，用千斤顶使图中轮胎离开地面。维修时师傅将轮胎的气门芯迅速拔掉，胎内气体瞬间放出，此时若用手触摸充气嘴，会有凉爽的感觉，这种感觉在夏天会更明显。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（　　）
A．胎内气体瞬间放出是因为分子之间有很大的斥力
B．胎内气体分子间的引力变小，斥力变大
C．胎内气体的内能减少，温度降低
D．胎内气体迅速向外扩散实际上是布朗运动
12．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
13．关于一定量的气体，下列说法正确的是（　　）
A．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
B．若气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
14．下列说法正确的是（　　）
A．与空气接触的液体表面的分子间距较大，所以分子力表现为引力，液体表面有收缩的趋势
B．相同质量0℃的水的分子势能一定比0℃的冰的分子势能大
C．气体在等压膨胀过程中一定放出热量
D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
E.气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数不变时，气体的压强一定不变
15．带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体，其状态变化如图所示。气体开始处于状态，由过程到达状态，其内能减小了，后又经过程到达状态。设气体在状态时的压强、体积和温度分别为、和。在状态时的体积为，状态时的温度为。则下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态时的温度
B．气体在状态时的温度
C．过程中，气体放出的热量
D．过程中，气体放出的热量
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．如图甲所示，不计质量的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底的高度为。现将一质量为M的物块轻放在活塞上（如图乙），活塞再次稳定后距离缸底的高度为，且不考虑气体温度的变化。已知，汽缸横截面积为且足够高，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计外界大气压强为，取，绝对零度取。求：
(1)物块的质量M；
(2)当活塞距离缸底的高度为时给汽缸缓慢加热，当缸内气体吸收5J的热量时，内能的增加量为1J，求活塞上升的距离。
参考答案
1．D
【详解】
A．过程1气体等温膨胀，内能不变，对外做功，吸收热量，故A错误；
B．过程2为绝热过程，气体不吸、放热，对外做功，内能减小，温度降低，故B错误；
C．过程3气体等温压缩，外界对气体做功，故C错误；
D．在完整循环过程中，由气体做功
可知气体做的功等于图线与横坐标包围的面积，1、2两个膨胀过程气体对外做功大于3、4压缩过程外界对气体做的功，因此气体对外界做的功大于外界对气体做的功，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．从a到b体积变大，则气体对外界做功，选项A错误；
B．根据
则
因a点与绝对两点连线的斜率小于b点与绝对两点连线的斜率，可知a点的压强较大，则气体从状态a变化到状态b的过程中压强减小，选项B正确；
C．从a到b，温度升高，内能变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，选项C错误；
D．从a到b，温度升高，分子平均动能减小，选项D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．从状态d到c，温度不变，气压减小，根据理想气体状态方程 可知体积增加，说明气体对外做功，理想气体温度不变说明内能不变，根据热力学第一定律 可知气体吸收热量，A错误；
B．从状态c到b，气体气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知气体放热，B错误；
C．从状态d到a，气压不变，温度降低，根据理想气体状态方程可知气体体积减小，外界对气体做功，C错误；
D．从状态b到a，因ab延长线过原点，属于等容变化，体积不变气体不做功，温度升高内能增加，根据热力学第一定律 ，气体吸热，D正确；
故选D。
4．B
【详解】
A. 气体等温压缩，温度不变，则气体内能不变，选项A错误；
B. 气体等容放热，则W=0，Q<0，根据 U=W+Q，则 U<0，温度降低，根据可知，气体压强减小，选项B正确；
C. 气体等容吸热，则W=0，Q>0，根据 U=W+Q，则 U>0，温度升高，选项C错误；
D. 气体等温膨胀，温度不变，则气体内能不变，选项D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A．随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据恒量可知气体压强减小，选项A错误；
BC．由于气体体积膨胀，对外界做功，根据热力学第一定律
气体温度不变，内能不变，一定从外界吸收热量，B错误，选项C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，选项D错误。
故选C。
6．A
【详解】
利用
结合题图代入已知数据，得
则从到，气体发生等容变化，则该过程吸收热量，从状态到状态，气体发生等压变化，体积减小，外界对气体做的功为
该气体在状态和状态时温度相同，气体内能相等，则从状态经再到的全过程是放热过程，与外界交换的热量大小是。
故选A。
7．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。
8．A
【详解】
A．从状态A→B的过程中，温度升高，分子平均动能增大，每个气体分子的动能有的增加，有的减小，故A错误；
B．从状态B→C的过程中，温度升高，气体内能增加；压强不变，根据盖吕萨克定律可知体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，故B正确；
C．从状态C→D的过程中，温度不变，气体内能不变，故C正确；
D．如图所示
在p－T图象中，过原点的倾斜直线为等容线，斜率越大，体积越小，可知从状态D→A的过程中，气体体积减小，气体的密度增大，故D正确.
本题选不正确的，故选A。
9．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，颗粒的运动是由于周围液体分子碰撞的冲力不平衡造成的，所以布朗运动是液体分子无规则运动的间接反映，但它不是液体分子的运动，A错误；
B．当温度越高时，空气分子运动越激烈，导致做布朗运动的含有新冠病毒的气溶胶运动越剧烈，B正确；
C．如果气体从外界吸收热量，则
同时气体对外做功，则
根据热力学第一定律
气体内能可能不变，C错误；
D．内能是物体中所有分子动能与势能的总和，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，故气体内能增大，故AB错误；
C．喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变，,根据
E=W+Q
可知，储气室内气体吸热，故C正确；
D．喷水过程中，储气室内气体体积增大，温度不变，则根据
可知压强减小，选项D错误；
故选C。
11．C
【详解】
A．胎内的气体能瞬间释放出来是因为胎内气体的压强很大，A错误；
B．气体膨胀，分子之间的距离增加，分子间的引力和斥力都变小，B错误；
C．因迅速放气，胎内气体对外做功，内能减少，温度降低，C正确；
D．根据布朗运动的定义，悬浮在气体或液体里的固体小颗粒的运动叫布朗运动，可知胎内气体迅速向外扩散不是布朗运动， D错误。
故选C。
12．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。
13．ABD
【详解】
A．温度高时气体分子热运动就剧烈，所以只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故A正确；
B．气体的压强与单位体积的分子数和分子动能有关，若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则，，根据热力学第一定律知
说明气体的温度T升高，分子平均动能增大，又气体被压缩，体积V减小，单位体积的分子数增加，所以气体压强一定增大，故B正确；
C．气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，则内能不一定增加，故C错误；
D．由理想气体状态方程可得，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故D正确。
故选ABD。
14．ABD
【详解】
A．液体表面的分子间距较大，引力大于斥力，所以表现为引力，液体表面有收缩的趋势，选项A正确；
B．0℃的水与0℃的冰的分子平均动能相同，冰熔化成水时需要从外界吸收热量，从而改变分子势能的大小，所以相同质量0℃的水的分子势能一定比0℃的冰的分子势能大，选项B正确；
C．根据理想气体状态方程可知气体在等压膨胀过程中温度升高，内能增大，而体积增大，对外做功。根据热力学第一定律可知气体一定吸热，选项C错误；
D．分子间的引力和斥力平衡时，是分子势能最小的位置，选项D正确；
E．气体压强取决于气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数和一次碰撞时对器壁冲力的大小，选项E错误。
故选ABD。
15．AC
【详解】
AB．根据理想气体状态方程可得
过程中，气体做等温变化，所以
选项A正确，B错误；
CD．过程中内能减小了，根据热力学第一定律有
解得
即过程中，气体放出的热量，选项C正确，D错误。
故选AC。
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)10kg；(2)2cm
【详解】
(1)根据玻意耳定律
根据平衡条件有
代入数据得
(2)根据热力学第一定律有
得
解得