3.1热力学第一定律 课时练 （Word版含答案）

3.1热力学第一定律 课时练（解析版）
一、选择题
1．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（　　）
A．气体对外做的功小于气体吸收的热量
B．气体对外做的功等于气体吸收的热量
C．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大
D．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力减小
2．如图所示为某理想气体的图像，下列说法正确的是（　　）
A．由A到B的过程，气体对外做功，内能增加
B．由B到C的过程，外界对气体做功，放出热量
C．由B到C的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大
D．由A到B是等容过程，由B到C是等压过程，气体在C状态时的体积比在B状态时的体积大
3．在商场一些柜台前常见到一种气压凳（如图），它的高度可以调节且舒适性好。其原理结构简化模型就是一个气缸活塞模型，内部封闭一定质量氮气。如果有一个人坐上去，关于内部气体（可以看作理想气体，忽略与外界热交换）的说法正确的是（　　）
A．内能减小
B．温度不变
C．压强变大
D．每个气体分子的速率都变大
4．下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是（ ）
A．温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高
B．分子的势能跟物体的体积有关
C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
D．静止的物体没有内能
5．下列说法正确的是 ( )
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．气体自由膨胀的过程是可逆的
D．目前，人类消耗的能量主要来自常规能源
6．下列关于物体内能变化的说法，正确的是（ ）
A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加
C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加
D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变
7．下列说法正确的是（　　）
A．分子间距离减小过程中，分子势能一定增大
B．物体从外界吸热，分子平均动能一定增大
C．晶体都是各向异性的
D．对一定质量的理想气体，压强不变而温度和体积变化时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定变化
8．如图所示,质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸中,活塞上堆放细砂,活塞处于静止状态.现在对气体缓慢加热,同时不断取走细砂,使活塞缓慢上升,直到细砂全部取走,则在此过程中( )
A．气体压强增大,内能可能不变
B．气体温度可能不变,气体对外做功
C．气体的体积增大,压强减小,对外不做功
D．气体对外做功,内能一定增加
9．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
10．如图所示，现用活塞将一定质量的理想气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，待系统稳定（活塞处于静止）后逐渐往活塞上堆放细沙，使活塞缓慢下降。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，且气体不会泄漏。那么，下列关于此过程的说法中正确的是（　　）
A．活塞对气体做正功，内能一定增加
B．气体对活塞做正功，内能一定减小
C．气体的压强增大，内能可能不变
D．气体向外界放热，内能一定减小
11．封有理想气体的导热气缸开口向下被悬挂，活塞下系有钩码P，整个系统处于静止状态，如图所示。若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢。下列说法中正确的是（　　）
A．外界温度升高，气体的压强一定增大
B．外界温度升高，外界可能对气体做正功
C．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热
D．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小
12．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）
A．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能变大
B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律
C．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动
D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子势能增大
13．吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分。然后将锁扣扳下（如图乙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。若气体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中，吸盘内气体的温度始终不变，则在拉起吸盘后（　　）
A．吸盘内气体的压强比拉起前气体的压强小
B．吸盘内空气的密度等于外界空气的密度
C．吸盘内气体的内能不变
D．此过程中吸盘内的气体要放出热量
14．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．若气体的温度降低，则每个气体分子的运动速率一定减小
B．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的
C．体积不变，压强增大的过程，气体一定吸收热量，内能增大
D．若气体内能增加，则一定从外界吸收热量
15．如图，有一内壁光滑且厚度不计的导热气缸置于水平面上，用活塞封闭一定质量的理想气体。现用外力作用在活塞上，使其缓慢向上移动到气缸口处为止。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态，气缸没有离开水平面。在活塞上升过程中（　　）
A．气体压强不变，吸收热量
B．气体压强逐渐减小，吸收热量
C．气体对外界做功，气体内能不变
D．活塞移动过程中，气体分子对容器壁在单位时间单位面积上的冲量的大小不变
E.气体体积逐渐增大，分子热运动剧烈程度不变
二、解答题
16．如图，一定质量的理想气体从状态变化到状态，已知在此过程中，气体吸收了的热量，则该过程中气体内能变化了多少？
17．在外界温度不变的情况下，把一根长为100cm、上端封闭的玻璃管竖直缓慢插入水银槽中如图所示，插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一半，若大气压为75cmHg，玻璃管中的气体可视为理想气体。
①求水银进入管内的长度；
②此过程中玻璃管中的气体是吸热还是放热，为什么？
参考答案
1．A
【详解】
AB．根据热力学第一定律，有
则
故A正确；B错误；
CD．对油柱下表面分析，有
可知，内部气体压强不变，容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力不变。故CD错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．气体由A到B状态发生等容变化，气体对外不做功，温度升高，内能增加，故A错误；
B．由B到C过程，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律
温度升高，内能增加，气体吸收热量，故B错误；
C．由B到C过程，气体温度升高，气体分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，故C错误；
D．气体由B到C发生等压变化，根据盖吕萨克
由于
因此
故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
如果有一个人坐上去，则气体被压缩，气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，内能增加，温度升高，分子平均速率变大，但是并非每个气体分子的速率都变大，故选C。
4．B
【详解】
温度是分子动能的标志，是大量的分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义．故A错误；分子的势能跟物体的体积有关，故B正确；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多，更不能说是热量多，故C错误；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，与物体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，故D错误．所以B正确，ACD错误．
5．D
【解析】
【详解】
A．根据热力学第一定律，△E=W+Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，物体吸收热量，同时物体对外做功，物体的内能可能减小，温度可能降低．故A错误；
B．热量也能由低温物体传递到高温物体，但此过程会引起其他的变化．故B错误；
C．气体自由膨胀的过程是不可逆的，选项C错误；
D．目前，人类消耗的能量主要来自常规能源，例如煤、石油等，选项D正确；
故选D.
6．C
【详解】
A．晶体在熔化过程中温度不变，分子动能不变，吸收的热量增加分子势能，故内能增加，故A错误；
B．一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，内能不一定增加，故B错误；
C．物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，故C正确；
D．物体体积不变，温度可以改变，内能也随之变化，故D错误。
故选：C。
7．D
【详解】
A．当分子间表现为引力时，分子间距离减小过程中，分子力做正功，分子势能一定减小，故A错误；
B．物体从外界吸热，如果同时对外做功，温度不一定升高，分子平均动能不一定增大，故B错误；
C．多晶体都是各向同性的，故C错误；
D．对一定质量的理想气体，压强不变而温度和体积变化时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定变化，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．因为逐渐取走细沙，直到细沙全部取走，根据活塞的受力平衡，所以可以判断气缸内的气体压强一定减小，故A错误．
BCD．对气体缓慢加热，气缸内的气体一定吸收热量，据热力学第一定律：△U=W+Q，Q为正数，因体积增大，气体对外做功，W为负数，所以：△U可能为零，温度可能不变．故B正确，CD错误．
故选B．
9．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。
10．C
【详解】
AB.因为活塞缓慢下降，因此活塞对气体做正功活塞对气体做正功，但是汽缸导热，因此缸内气体温度可能不变，所以内能不一定增加，故选项AB错误；
CD.因为活塞缓慢下降，气体的压强增大，汽缸导热，因此气体可能对外放热，根据热力学第一定律可知
内能可能不变，故选项C正确，选项D错误；
故选C。
11．C
【详解】
A．因为系统状态变化足够缓慢，所以活塞可视为始终受力平衡，外界温度升高，但大气压强和钩码质量不变，所以气体的压强不变，故A错误；
B．气体经历等压变化，根据盖-吕萨克定律可知气体温度升高，体积增大，外界一定对气体做负功，故B错误；
CD．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体压强减小，根据玻意耳定律可知气体体积增大，对外做功，又根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故C正确，D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，根据热力学第一定律，气体对外做功，而没有吸收热量，因此内能减小，A错误；
B．气体分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律，B错误；
C．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动，是由于气流运动带动尘埃运动，不是布朗运动，C错误；
D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
A．在吸盘被拉起的过程中，吸盘内封闭气体的体积增大，温度不变，由玻意耳定律可知吸盘内气体的压强减小，A正确；
B．在锁扣未扳下之前，吸盘内空气密度与外界空气密度相同，当锁扣扳下之后，由于吸盘内气体的质量不变，但体积增大，所以其密度减小，B错误；
C．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，在锁扣扳下的整个过程中气体的温度不变，所以气体的内能不变，C正确；
D．在锁扣扳下的过程中，由于气体的体积增大，所以气体对外界做功，但气体的内能又不发生变化，故由热力学第一定律可知，此过程中气体要从外界吸收热量，D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】
A．气体温度降低，分子的平均动能减小，则分子的平均速率减小，但并不是每个分子的速率都减小，A错误；
B．从微观角度看，封闭气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的，B正确；
C．气体体积不变，根据查理定律，压强与热力学温度成正比，压强增大，则温度升高，内能增大，因为体积不变，外界对气体做功W=0，根据热力学第一定律，可知，气体吸收热量，C正确；
D．若气体内能增加，则，根据热力学第一定律，可能是外界对气体做功不吸热，或者气体向外界放热小于外界对气体做的功，并不一定从外界吸收热量，D错误。
故选BC。
15．BCE
【详解】
ABC．气缸导热，故缸内气体温度不变，根据
知，若气体体积增大，则压强减小，温度不变，则气体内能不变，由热力学第一定律
可判断得气体体积增大，对外做功，，故，所以气体吸热，故A错误，BC正确；
D．根据气体压强的微观解释，压强减小，气体分子对容器壁在单位时间上压力减小，根据公式
则气体分子对容器壁在单位时间单位面积上的冲量的大小减小，故D错误；
E．气体温度不变，所以分子平均动能不变，则分子热运动剧烈程度不变，故E正确。
故选BCE。
16．增加了
【详解】
由题图可知， 气体从状态A变化到状态B的过程是等压膨胀过程， 外界对气体做功
根据热力学第一定律可知，密闭气体的内能变化量
即在此过程中密闭气体的内能增加了220J。
17．①25cm；②放热；
【详解】
初态：玻璃管插入水银槽之前
末态：玻璃管插入水银槽后，设管内外水银面高度差为h，则　
根据玻意耳定律
解得
h＝25cm
h＝－150cm(舍去)
水银进入管内的长度为
②因为外部环境温度不变且玻璃管插入水银的过程缓慢，所以气体的温度不变，内能不变；又因为玻璃管中气体的体积减小，所以外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体必然放热，且放的热等于外界对气体做的功。