3.2 热力学第一定律 课后作业（word版含答案）

第三章 热力学定律
2 热力学第一定律
1.气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是 (　　)
A.减小20 J　　　　　　 　B.增大20 J
C.减小220 J D.增大220 J
2.关于物体的内能及其变化,下列说法正确的是 (　　)
A.物体的温度改变时,其内能必定改变
B.物体对外做功,其内能不一定改变;向物体传递热量,其内能也不一定改变
C.物体对外做功,其内能必定改变;物体向外传出一定热量,其内能必定改变
D.若物体与外界不发生热交换,则物体的内能必定不变
3.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比 (　　)
A.气体内能一定增加
B.气体内能一定减少
C.气体内能一定不变
D.气体内能的变化不能确定
4.负压救护车、负压病房在疫情防治中发挥了重要的作用,负压是指空间内的气压略低于外界环境的大气压.若负压空间的温度和外界温度相同,负压空间中的气体和外界环境中的气体都可以看成理想气体,则下列说法正确的是 (　　)
A.负压空间中气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能
B.负压空间中气体单位体积内的分子数小于外界环境中气体单位体积内的分子数
C.负压空间中每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率
D.负压空间中气体的内能等于外界环境中同体积的气体的内能
5.(多选)如图所示,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相等的两部分,先把活塞锁定,将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后解除锁定,活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时 (　　)
A.氢气的温度不变 B.氢气的压强减小
C.氢气的体积增大 D.氧气的温度升高
6.(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示.下列说法正确的有 (　　)
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B.A→B的过程中,气体放出热量
C.B→C的过程中,气体压强不变
D.A→B→C的过程中,气体内能增加
7.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起,若不计气泡内气体分子势能的变化,则 (　　)
A.气泡对外做功,内能不变, 同时放热
B.气泡对外做功,内能不变,同时吸热
C.气泡内能减小,同时放热
D.气泡内能不变,不吸热也不放热
8.(多选)如图所示,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁光滑接触.两部分中分别有相同质量、相同温度的同种气体a和b,气体分子之间的相互作用力和分子势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间,a、b各自达到新的平衡状态,则 (　　)
A.a的体积增大,压强变小
B.b的温度升高
C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动剧烈
D.a增加的内能大于b增加的内能
9.(多选)如图所示,一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分.已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空,抽开隔板K后a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中 (　　)
A.气体对外界做功,内能减少
B.气体不做功,内能不变
C.气体压强变小,温度降低
D.气体压强变小,温度不变
10.(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程a→b、b→c、c→a回到状态a,其p-T 图像如图所示.下列判断正确的是 (　　)
A.过程a→b中气体一定吸热
B.过程b→c中气体既不吸热也不放热
C.过程c→a中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D.a、b、c三个状态中,状态a中的分子平均动能最小
11.(多选)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,图中线段ad平行于横坐标轴,线段dc平行于纵坐标轴,线段ab的延长线过原点.下列说法正确的是 (　　)
A.从状态d到c,气体不吸热也不放热
B.从状态c到b,气体放热
C.从状态a到d,气体对外做功
D.从状态b到a,气体吸热
12.蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时,外部携带一装有氧气的汽缸,汽缸导热良好,活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通.已知海水温度随深度增加而降低,则深潜器下潜过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.每个氧气分子的动能均减小
B.氧气放出的热量等于其内能的减少量
C.氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加
D.氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大
13.在标准大气压下,水在沸腾时,1 g的水由液态变成同温度的水蒸气,其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3.已知水的汽化热L=2 263.8 J/g,标准大气压为1.013×105 Pa.求:
(1)1 g的水由液态变为气态体积膨胀时气体对外界做的功W;
(2)气体吸收的热量Q;
(3)气体增加的内能ΔU.
14.如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2.已知大气压强为p0,自由落体加速度为g,不计活塞与汽缸间的摩擦,求:
(1)活塞上升的高度;
(2)加热过程中气体内能的增加量.
第三章 热力学定律
2 热力学第一定律
1.B
2.B
3.D
4.B
5.BCD
6.BC
7.B
8.BCD
9.BD
10AD
11BCD
12.C
13(1)气体在标准大气压下膨胀做功
W=p(V2-V1)=1.013×105×(1 676-1.043)×10-6 J=169.7 J.
(2)气体吸收的热量
Q=mL=1×2 263.8 J=2 263.8 J.
(3)根据热力学第一定律得气体增加的内能
ΔU=Q+W=2 263.8 J+(-169.7) J=2 094.1 J.
答案:(1)169.7 J　(2)2 263.8 J　(3)2 094.1 J
14.(1)气体发生等压变化,有=,
解得Δh=h.
(2)加热过程中气体对外做功为
W=pSΔh=(p0S+mg)h,
由热力学第一定律知内能的增加量为
ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)h.
答案:(1)h (2)Q-(p0S+mg)h