人教版（2019）选择性必修三3.2热力学第一定律同步练习(Word版含答案)

人教版（2019）选择性必修三 3.2 热力学第一定律 同步练习
一、单选题
1．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
2．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律
C．定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能变大
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
3．为适应太空环境，去太空执行任务的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如在地面上一样，假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体可视为理想气体且温度不变，将航天服视为封闭系统（　　）
A．由地面到太空过程中航天服内气体分子平均动能减小
B．由地面到太空过程中航天服内气体的分子数密度不变
C．由地面到太空过程中航天服内气体放热
D．若开启航天服生命保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢达到0.9atm，则需补充1atm的等温气体1.6L
4．如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　）
A．气体内能增加 B．气体内能减少
C．气体吸收热量 D．气体放出热量
5．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列状态变化过程，a、b状态的连线与横轴垂直，b、c状态的连线与纵轴垂直。c、a状态连线的延长线经过坐标原点。下列说法正确的是（　　）
A．b、c两状态密度不相同
B．a状态的压强大于c状态的压强
C．c状态气体分子平均动能大于a状态分子的平均动能
D．a→b过程，气体放热
6．一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
7．如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的等容过程，则（　　）
A．A→B过程，气体吸收热量 B．A→B过程，气体内能不变
C．B→C过程，气体压强减小 D．B→C过程，外界对气体做功
8．如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．温度逐渐升高 B．温度逐渐减低 C．内能先变大后变小 D．一定吸收热量
9．如图所示，一导热良好且足够长的气缸，倒置悬挂于天花板下。气缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为，气缸横截面积为，当地大气压为且不随温度变化，重力加速度为，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是（　　）
A．悬线的拉力变大
B．被封闭理想气体的内能增大
C．被封闭理想气体的压强大小不变，且始终为
D．外界对气体做正功
10．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
二、填空题
11．热和内能
（1）热量：在单纯的传热过程中系统______变化的量度．
（2）热与内能的改变
当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝______.
（3）传热与做功在改变系统内能上的异同．
①做功和传热都能引起系统______的改变．
②做功时，内能与其他形式的能发生______；传热只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的______。
12．如图所示为某喷水壶示意图。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喷出。若储气室内的气体可视为理想气体，在喷水过程中其温度保持不变，则在喷水过程中，储气室内的气体将从周围______（填“放出”或“吸收”）热量，储气室内气体的压强将______（填“增大”“不变”或“减小”）。
13．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，p-V图像中各状态参量，如图所示。在a→b过程中，气体温度______（填“增加”、“减小”、或“不变”）；气体在a→b→c→a一个循环过程中对外界放出的热量为______。
14．某运动员挑战无氧登珠峰，为安全起见，他攀登时携带了一瓶氧气备用。假设该运动员挑战成功，已知峰顶的温度比峰底低，钢制氧气瓶（容积不变）导热性良好且不漏气，则在该运动员登山过程中氧气瓶内的氧气（视为理想气体）_________（选填“吸收”或“放出”）热量；若氧气瓶内氧气分子的速率分布图像如图所示，则其中曲线________（选填“甲”或“乙”）表示在峰顶时氧气瓶内氧气分子的速率分布规律。
三、解答题
15．一定质量的理想气体，由A状态开始经历一次循环最终又回到A状态。其P-V图像如图所示，其中A→B为绝热过程、B→C等压过程、C→A等容过程。已知，A→B过程中外界对气体做功34J。求：
(1)B、C状态的温度；
(2)请判断整个循环过程中气体吸热还是放热，并计算吸收或者放出的热量是多少。
16．一定质量的理想气体被一薄活塞封闭在导热性能良好的汽缸内。活塞的质量、面积，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时汽缸水平放置，如图甲所示，活塞与汽缸底的距离，离汽缸口的距离。外界气温为，大气压强为，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位罝，待稳定后如图乙所示，然后对缸内气体缓慢加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，如图丙所示，取。
（1）求图乙状态下活塞与汽缸底部的距离；
（2）在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，气体增加的内能，求该过程气体吸收的热量。
17．如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为，开始压缩时气缸内气体的体积为，温度为，压强为，气体可视为理想气体。
（1）若气体被压缩后的温度为，则被压缩后压强为多大？
（2）上述压缩过程中，气体传递给气缸的热量为，则气体内能的变化量是多少？
18．如图所示，一定质量的理想气体被光滑的活塞封闭在导热良好的气缸内，活塞中心和气缸底部中心有长为L的轻质细线相连。初始时环境温度为240K，活塞距离气缸底部的距离为0.8L，当环境温度缓慢升高至312K，缸内气体从外界吸收的热量为Q。已知整个过程中细线未缠绕未断裂，活塞质量为m，面积为S，环境气压始终为p0，重力加速度大小为g，求：
（1）环境温度缓慢升高至312K时，缸内气体的压强p；
（2）环境温度从240K上升至312K过程中，缸内气体内能的变化量。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【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。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动，布朗运动肉眼是看不到的，所以A错误；
B．气体分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律，所以B错误；
C．定量的理想气体发生绝热膨胀时，根据热力学第一定律 可知，绝热，膨胀时外界对气体做负功，则内能变小，所以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，则分子势能增大，所以D正确；
故选D。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，选项A错误；
B．航天服内气体质量不变，分子数不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，即航天服内气体的分子数密度减小，选项B错误；
C．航天服内气体因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热，选项C错误；
D．设需补充latm气体V′后达到的压强为p3＝0.9atm，取总气体为研究对象，由玻意耳定律得
p1（V1+V′）＝p3V2
解得
V′＝1.6L
选项D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
汽缸为导热汽缸，并且活塞缓慢下降，可知缸内气体的温度与外界相同，即温度不变，气体的内能不变；气体被压缩，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．b、c两状态气体体积相同，所以密度相同，故A错误；
B．由题意可知
所以c→a过程为等压膨胀过程，a状态的压强等于c状态的压强，故B错误；
C．气体在c状态的温度比在a状态低，所以c状态气体分子平均动能小于a状态分子的平均动能，故C错误；
D．a→b过程为等温压缩过程，气体内能不变，而外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放热，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【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。
7．A
【解析】
【详解】
AB．由题图知A→B过程，气体压强不变，体积膨胀，气体对外做功（）；温度升高，内能增大（），根据热力学第一定律
可知该过程气体吸收热量（），故A正确，B错误；
CD．由题图知B→C过程，气体体积不变，则外界对气体不做功；温度升高，根据查理定律，可知压强增大，故CD错误。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
AB．由图像可知气体温度先升高后降低，AB错误；
C．一定质量的理想气体内能只由温度决定，故内能先变大后变小，C正确；
D．由热力学第一定律
过程气体体积变大，因为不确定a、b两点温度的高低，故无法确定的正负情况及具体数值，因此无法判断Q的正负，D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．以气缸和活塞为研究对象，受到重力和悬线对其的拉力，根据平衡条件可知重力和悬线对其的拉力大小相等，方向相反，所以当环境温度缓慢升高时，悬线的拉力不变，故A错误；
B．由于气缸的导热良好，当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的温度缓慢升高，所以被封闭理想气体的内能增大，故B正确；
C．以活塞为研究对象，根据平衡条件可知
解得被封闭理想气体的压强大小
故C错误；
D．当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得被封闭理想气体的体积增大，气体对外界做正功，故D错误。
故选B。
10．A
【解析】
【分析】
【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。
11． 内能 Q 内能 转化 转移
【解析】
【分析】
【详解】
略
12． 吸收 减小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]在喷水过程中，储气室内的气体温度不变，则其内能不变，即
由于储气室内气体的体积增大，对外做功，即
由热力学第一定律
可知储气室内的气体吸收热量，即
[2]水经导管从喷嘴喷出，储气室内的气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律得
可知储气室内气体的压强减小
13． 增加 4p0V0
【解析】
【分析】
【详解】
[1]在a→b过程中，压强不变，体积增加，可知气体温度增加；
[2]气体在a→b→c→a一个循环过程中，内能不变，外界对气体做功等于 abc的面积，即为
则整个过程中对外界放出的热量为
Q=W=4p0V0
14． 放出 甲
【解析】
【分析】
【详解】
[1]在峰顶时氧气瓶内氧气的温度比在峰底时氧气瓶内氧气的温度低。在峰顶时氧气瓶内氧气的内能小于在峰底时氧气瓶内氧气的内能，故氧气瓶内的氧气放出热量。
[2]温度越高，分子速率大的百分比增加，因此曲线甲表示在峰顶时氧气瓶内氧气分子的速率分布规律。
15．(1)，；(2)吸热，
【解析】
【详解】
(1)A→B根据理想气体状态方程
解得
B→C是等压变化，根据盖·吕萨克定律
解得
(2)根据题意
B→C过程气体膨胀，外界对气体做功
C→A过程气体体积不变
整个循环过程
由于理想气体内能只与温度有关，所以经历一个循环过程后，内能不变，即
根据热力学第一定律
解得
所以此循环过程气体吸热26J
16．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）当气缸水平放置时
当汽缸口向上
由玻意耳定律
则
（2）加热后气体做等压变化，设外界对气体做功为，则
解得
由热力学第一定律得
解得
17．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据理想气体状态方程有
解得
(2)压缩过程活塞对气体所做的功
根据热力学第一定律有
18．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设当缸内气体温度上升至T1时，细线刚好拉直但对活塞无拉力，该过程缸内气体发生等压变化，由盖一吕萨克定律有
其中T0=240K
解得
T1=300K<312K
由题意可知环境温度从300K升高至32K过程中，缸内气体经历等容过程，由查理定律有
其中
T1=300K
T3=312K
解得
（2）活塞上升过程中，缸内气体对活塞做的功
W=0.2（p0S+mg）L
根据热力学第一定律有
联立可得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页