3.2热力学第一定律基础巩固——2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word版含答案）

3.2热力学第一定律基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体
A．从外界吸热 B．对外界做负功
C．分子平均动能减少 D．内能增加
2．在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（　　）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
3．关于气体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定减小
4．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
5．如图所示，固定的气缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体，在外力F作用下，将活塞B缓慢地向右拉动．在拉动活塞的过程中，假设气缸壁的导热性能良好，环境的温度保持不变，则下列说法正确的是
A．气体从外界吸热，内能增加
B．气体向外界放热，内能减少
C．气体对外界做功，气体压强变小
D．外界对气体做功，气体压强变小
6．一定质量的理想气体状态发生了一次循环变化，其压强p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行则
A．a到b过程，气体的体积减小
B．b到c过程，外界对气体做功
C．b到c过程，气体从外界吸收热量
D．b到c过程，气体向外界放出热量
7．如图所示，一定质量的理想气体从状态a（p0、2V0、T0）依次经热力学过程a→b、b→c、c→a后又回到状态，下列说法中正确的是（ ）
A．b→c过程中，气体的内能不变
B．c→a过程中，气体一直吸收热量
C．气体在状态a的温度比在状态b的温度低
D．a→b→c→a过程中，外界对气体做的功等于图中△abc的面积
8．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，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程，这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体和外界无热交换
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
9．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（　　）
A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B．气体吸热，温度降低，内能不变
C．气体放热，压强增大，内能增大 D．气体放热，温度不变，内能不变
10．如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图中从a到b的直线所示。在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．气体温度一直降低 B．气体内能一直减小
C．气体一直从外界吸热 D．气体一直对外界放热
11．一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p-T图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为Va、Vb、Vc，压强分别为pa、pb、pc。已知，，则下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．从状态a到状态b，气体对外做功
D．从状态c到状态a，气体从外界吸热
12．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，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体吸收热量
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
13．下列说法正确的是（　　）
A．随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大
B．一定质量的理想气体经历等容放热过程，气体的内能增大
C．气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积上的次数与单位体积内分子数和温度有关
D．悬浮在液体中的微粒越大，某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性就表现得越明显
14．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体压强只与气体分子的密集程度有关
B．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大
C．气体的温度升高，气体内能一定大增
D．若气体膨胀对外做功50 J，则内能一定减少50 J
15．一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，其变化过程的p﹣V图象如图所示（　　）
A．气体在A状态时的内能大于C状态时的内能
B．气体在B状态时每个分子的动能都比A状态时大
C．气体从状态A到B吸收的热量大于从状态B到C放出的热量
D．气体从状态A到B吸收的热量等于从状态B到C放出的热量
二、填空题（共4题）
16．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)，则由A→B，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)；由C→A________(填“气体对外做功”或“外界对气体做功”)。
17．一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图像如图所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换，则可以判断TM_____________TN；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化，在等容变化过程中气体____________________，在等压变化过程中气体____________________．（填“吸热"或者“放热"）
18．根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：
（1）工作物质的内能___________，是___________的过程；
（2）工作物质的内能___________，是___________的过程；
（3）工作物质的内能___________，是___________的过程。
19．（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J。试问：此压缩过程中，气体___________(填“吸收”或“放出”)的热量等于____________J。
（2）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化
其中表示等压变化的是________(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能__(填“增加”、“减少”或“不变”)。
（3）设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子。(已知1mol，水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字) ____
三、综合题（共4题）
20．如图所示，一开口向上竖直放置于水平面的导热气缸，活塞面积S=0.02m2，开始时活塞到缸底0.4m，缸内气体温度为127℃．现使外界环境温度缓慢降低至某一温度，活塞下降到离缸底0.3m处．缸内气体内能减少了700J．不计活塞与气缸间的摩擦，活塞质量为20kg，g取10m/s2，外界大气压强p0=1.0×105Pa．求：在此过程中，缸内气体
(1)气体压强和末状态气体的温度；
(2)与外界交换的热量，并说明缸内气体是吸热还是放热.
21．如图所示，足够长的绝热汽缸放在光滑水平面上，用横截面积S=0.2m2的光滑绝热薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，与活塞连接的轻杆的另一端固定在墙上。外界大气压强Pa，当气体温度T1=300K时，密闭气体的体积V1=0.03m3，现把气体温度缓慢升高到。求：
(1)缸内气体温度为T2时的体积；
(2)气体温度升高的过程中，内能的改变量是多少？
22．一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—T图像如图所示，已知该气体在状态A时的体积为1×10-3m3，求：
(1)该气体在状态C时的体积；
(2)该气体从状态A到状态B再到状态C的过程中，气体与外界传递的热量。
23．如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体．p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求
①气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
②在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q.
参考答案
1．A
2．C
3．C
4．D
5．C
6．C
7．B
8．C
9．B
10．C
11．D
12．C
13．C
14．C
15．C
16．增大 外界对气体做功
17．TM>TN 放热 吸热
18．增加 做功 减小 放热 增加 吸热
19．放出 5×104 C 增加 7×103（6×103～7×103都算对）
20．（1），；（2）放热920J
21．(1) 0.05m3；(2)减少了 2000J
22．(1)3×10-3m3；(2)200J
23．(1) (2)