4.1热力学第一定律 自主提升过关练（word含解析）

4.1热力学第一定律 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是（　　）
A．在过程ca中外界对气体做功
B．在过程ab中气体的内能减少
C．在过程ab中气体对外界做功
D．在过程bc中与气体沿直线从状态b到达状态c相比气体吸收热量更多
2．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的p-T变化过程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．从A到B气体体积变大，气体放出热量
B．从B到C气体体积变小，气体放出热量
C．从C到D气体分子密集程度变小，气体放出热量
D．从D到A气体分子密集程度变大，气体放出热量
3．一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
4．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．气体对外做的功大于气体吸收的热量
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．气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小
5．采取绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态B，对于不同的绝热方式，下面说法正确的是（　　）
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有能量的传递
D．以上说法都不正确
6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（　　）
A．TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变
B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少
C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加
D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少
7．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能
B．一定质量的 冰融化为的水时，分子势能增加
C．一定质量的理想气体放出热量，它的内能一定减小
D．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的
8．下列说法正确的是（　　）
A．一物质在某状态下是晶体，在一定条件下，它可能变为非晶体
B．某气体温度升高，单位时间内分子撞击器壁单位面积上的次数一定增大
C．气体从外界吸热，其分子平均动能一定增大
D．人们可以直接观察到墨水在清水中的扩散现象，说明肉眼可以直接观察到墨水分子的运动
9．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（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，外界对气体做功
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，气体内能减小
10．一定质量的理想气体从状态a开始，经历、、三个过程回到原状态，其图像如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．整个变化过程，状态a气体的分子平均动能最大
B．状态a到状态b的过程，气体放出热量
C．状态b到状态c的过程，气体吸收热量
D．状态c到状态a的过程，气体吸收热量
11．下列说法正确的是（　　）
A．一定量的气体吸收热量，其内能一定增大
B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快
C．太空中水滴呈现完美球形是由于液体重力的作用
D．分子间作用力等于零（），此时分子势能最小
12．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
13．如图所示，质量为m的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸之间无摩擦，a状态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，在活塞上加一质量为m的砝码，经过过程I达到b平衡状态，再将气缸从容器中移出后，经过过程Ⅱ在室温（27℃）中达到c平衡状态，已知大气压强保持不变。下列说法中正确的是（　　）
A．过程I中理想气体从外界吸收热量
B．过程Ⅱ中理想气体从外界吸收热量
C．c状态与a状态相比，c状态的气体分子对活塞的作用力较大
D．理想气体在b状态的内能大于在a状态的内能
14．对于一定质量的稀薄气体，下列说法正确的是（　　）
A．如果气体绝热地自发向真空扩散，则扩散前后气体内能相同
B．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
C．气体分子间距离增大，分子势能一定增大
D．在完全失重的状态下，气体的压强为零
E.气体体积不变时，温度降低，则每秒撞击单位面积器壁的力减小
15．如图所示，水平固定不动、导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量的空气，外界温度恒定，一条细线的左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止、现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸），忽略气体分子间的相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．气缸内气体分子的平均动能变小 B．气缸内气体的压强变小
C．气缸内气体向外放出热量 D．气缸内气体从外界吸收热量
二、解答题
16．如图所示，一个开口向下内壁光滑的气缸竖直吊在天花板上。气缸口设有卡口，厚度不计的活塞横截面积，质量，活塞只能在气缸内活动，活塞距汽缸底部，距缸口。气缸内封闭一定质量的理想气体。已知环境的温度为，大气压强，，气缸与活塞导热性能良好。升高环境温度使活塞缓慢下降到缸口，继续升高温度至时。
(1)求此时气体压强；
(2)在此过程中气体从外界吸收的热量，求气体内能的增加量ΔU。
17．如图所示，一定质量的理想气体被不导热的活塞封闭在内壁光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为，重力加速度为g。开始时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电热丝两端电压为U，通过的电流为I，经过时间t，活塞缓慢向上移动距离，求：
（1）气体对外所做的功；
（2）气体内能的增量。
参考答案
1．A
【详解】
A．在过程ca中气体体积减小，则外界对气体做功，故A正确；
B．在过程ab中气体的体积不变，压强变大，由
可知气体温度升高，则内能增加，故B错误；
C．在过程ab中气体的体积不变，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，故C错误；
D．在过程bc中，气体温度不变，则内能不变；体积变大，气体对外做功；根据热力学第一定律有
可知，气体从外界吸收热量等于气体对外做的功；若在过程bc中气体沿直线从状态b到达状态c，由图像围成的面积表示气体对外做的功，可知该情形下做的功较多，由于气体内能不变，所以对应从外界吸收的热量更多，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．从A到B气体温度升高而压强不变，由可知则体积增大，故，，由可知，则气体吸收热量，故A错误；
B．从B到C气体温度不变，压强变小，由可知则体积增大，故，，由可知，则气体吸收热量，故B错误；
C．从C到D气体的温度减小而压强不变，由可知则体积减小，则分子密集程度变大，故，，由可知，则气体放出热量，故C错误；
D．从D到A气体的温度减小而压强增大，由可知则体积减小，则分子密集程度变大，而，，由可知，则气体放出热量，故D正确；
故选D。
3．C
【详解】
A．由p﹣V图象可得
由理想气体守恒，可知气体在A状态和C状态时的温度相等即
一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度相等内能也相等，因此气体在A状态时的内能等于在C状态时的内能，A错误；
B．由图象知，理想气体从状态A变化到状态B为等压膨胀过程，由守恒可知，温度升高即TA＜TB，温度越高分子平均动能越大，则气体在B状态时分子平均动能比A状态时大，分子平均动能变大并不是每个分子的动能都增大，而是动能较大分子数量所占的比例增大，B错误；
CD．A→B过程：气体体积变大，外界对气体做负功，即W＜0，温度升高，内能增加，即
由热力学第一定律
可知Q＞0，则此过程气体吸热，吸收的热量等于增加的内能加上外界对气体做功的绝对值；
B→C过程：气体体积不变，外界不对气体做功，即W＝0，温度降低，内能减少，即
同理可知Q＜0，此过程气体放热，放出的热量等于减少的内能；
因TA＝TC，可得A→B过程升高的温度等于B→C过程降低的温度，所以A→B过程内能增加量等于B→C过程内能减少量；
由以上分析可知：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错误，C正确。
故选C。
4．D
【详解】
AB．将容器放入热水中，气体的温度升高，内能变大，由
知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，选项AB错误；
C．气体的压强保持不变，则容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变，选项C错误。
D．由于P一定，温度升高使热运动平均动能增大，故气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小，选项D正确。
故选D。
5．B
【详解】
对一定质量的气体，不管采取哪一种绝热方式，由初状态A变化至末状态B，都是绝热过程。在这一过程中，气体在初状态A有一确定的内能U1，在末状态B有另一确定的内能U2，由绝热过程中
知，W为恒量，故B正确，ACD错误。
故选B。
6．D
【详解】
AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据
因为
则有
从A到B，温度升高，内能增加，故AB错误；
CD．状态B到状态C是一个等容过程，根据
因为
则有
从B到C，温度降低，内能减小，故C错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．根据内能的定义可知，物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能，A错误；
B．一定质量的的冰熔化为的水时要吸收热量，内能增大，由于温度不变，则分子的平均动能不变，故分子势能增加，B正确；
C．一定质量的理想气体放出热量的同时如果外界对它做功，则它的内能可能不变，C错误；
D．通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，D错误。
故选B。
8．A
【详解】
A．晶体和非晶体在适当的条件下可以互相转化．例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，A正确；
B．一定质量的气体，若体积保持不变时，温度升高时单位时间内分子撞击器壁单位面积上的次数增大，B错误；
C．气体从外界吸热，内能不一定增大，其分子平均不一定增大，C错误；
D．分子很小，分子运动是无法用肉眼观察的，D错误。
故选A。
9．C
【详解】
A．由图像可知，在A→B过程中，体积膨胀，气体对外界做功，A错误；
B．在B→C过程中，气体对外做功，由于绝热过程，没有热交换，根据热力学第一定律，内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误；
C．C→D过程中，温度不变，分子对容器壁平均撞击力不变，而压强增大，因此单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；
D．D→A过程中，气体绝热压缩，外界对气体做功，内能增大，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．整个变化过程，状态a气体的温度最低，则分子平均动能最小，选项A错误；
B．状态a到状态b的过程，气体体积不变，温度升高，内能变大，则气体吸收热量，选项B错误；
C．状态b到状态c的过程，温度不变，压强减小，则体积变大，内能不变，气体对外做功，则气体吸收热量，选项C正确；
D．状态c到状态a的过程，气体温度降低，内能减小，压强不变，则体积减小，外界对气体做功，则气体放出热量，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．根据热力学第一定律知，一定量的气体吸收热量，若气体同时对外做功，其内能可能减小，A错误；
B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，B错误；
C．太空中水滴呈现完美球形是由于失重状态下液体的重力全部用来提供向心加速度，液体表面张力作用使液体的表面积最小化，C错误；
D．由分子间作用力的变化规律可知，当分子间作用力等于零（），此时分子势能最小，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A. b→c过程中，体积不变，压强变小，温度降低，内能减小，故A错误。
B. c→a过程中，压强不变，体积变大，气体对外做功，温度也升高，内能增加，依据热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故B正确。
C. 由，有
由于
所以
Ta=Tb
故C错误
D. 图中面积微元
图中△abc的面积表示外界对气体做的功的，故D错误。
故选B。
13．BC
【详解】
AD．过程I中理想气体温度不变，内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，故AD错误；
B．过程Ⅱ理想气体温度升高，内能增加，且对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故B正确；
C． c状态与a状态相比，c状态气体的压强较大，气体分子对活塞的作用力较大，故C正确。
故选BC。
14．ABE
【详解】
A．绝热则
气体自发向真空扩散，不做功，故内能不变，A正确；
B．一定质量的稀薄气体可看作理想气体，若气体的压强和体积不变，根据理想气体状态方程
可知温度不变，而温度是一定质量理想气体内能的唯一标志，所以内能一定不变，B正确；
C．分子势能的大小随分子间距离的增加先减小后增大，由于最初分子间距的大小不定，所以分子间距离增大时，分子势能不一定增大，C错误；
D．气体压强是由于气体分子热运动撞击器壁形成的，在完全失重状态下，气体分子的撞击仍然存在，故气体的压强不为零，D错误；
E．一定质量的气体体积不变时，单位体积内分子的个数不变，温度降低，分子运动的激烈程度减小，每秒撞击单位面积器壁的分子数不变，但撞击力减小，压强减小，E正确。
故选ABE。
15．BD
【详解】
A．由于气缸是导热的，气体的温度与环境相等，保持不变，其内能和分子的平均动能不变，故A错误；
B．气体的体积增大，温度不变，根据理想气体的状态方程
可知，气体的压强减小，故B正确；
CD．气体的体积增大，气体要对外做功，由于气体的内能不变，根据热力学第一定律
可知，气体要从外界吸收热量，故C错误，D正确。
故选BD。
16．(1)1.6×105Pa；(2) 14J
【详解】
(1)活塞未到缸口时，对活塞由平衡条件得
解得
对缸内封闭气体，由理想气体状态方程
解得
(2)对于封闭理想气体，在此过程中外界对气体做功为
由热力学第一定律
气体增加的内能为
17．（1）；（2）
【详解】
（1）气体膨胀推动活塞向上移动，所以气体对外做功为
（2）由热力学第一定律可得，气体内能的增量
根据焦耳定律可得电热丝产生的热量为
所以，气体吸收的热量为
故气体的内能的增量为