4.1热力学第一定律同步训练（Word版含答案）

4.1热力学第一定律
一、选择题（共15题）
1．气缸中的气体从外界吸收了4.2103J的热量，同时气体推动活塞对外界做了2.2103J的功.那么气体的内能( )
A．增加了2.0103J B．减少了2.0103J C．增加了6.4103J D．减少了6.4103J
2．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大
C．物体对外做功，其内能一定减小
D．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大
3．下列关于内能的说法正确的是(　　)
A．温度高的物体，其内能也一定大
B．物体吸收热量，其内能一定增加
C．一定质量的0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，其内能一定增大
D．物体克服摩擦力做功，其内能一定增大
4．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（　　）
A．气体在a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
5．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡。不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。下列判断正确的是（　　）
A．气体B吸热，对外做功，内能不变
B．气体A分子的平均动能增大
C．气体A和气体B内每个分子的动能都增大
D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数增加
6．下列说法中正确的是 ．
A．分子势能随分子间距离的增大而减小
B．超级钢具有高强韧性，其中的晶体颗粒有规则的几何形状
C．压强为1atm时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量等于其增加的内能
D．水的温度升高时，水分子的速度都增大
7．一定质量的理想气体被质量为的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距，温度为。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为，大气压强为p0，重力加速度为。则（ ）
A．初始时，气体压强
B．停止加热时，气体的温度
C．该过程中，气体内能增加量
D．该过程中，气体内能增加量
8．如图所示，内壁光滑的绝热气缸固定在斜面上一定质量的绝热活塞把气缸分成a、b两部分，两部分中封闭有相同质量、相同温度的同种理想气体，初始时活塞用销钉固定，b部分气体的体积小于a部分气体的体积。现拔掉销钉活塞移动一段距离最终达到平衡状态则最终状态与初始状态相比（　　）
A．a部分气体温度可能不变 B．b部分气体压强可能不变
C．两部分气体压强之差不变 D．两部分气体内能之和增大
9．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（　　）
A．W8×104J，J，
B．W＝8×104J，J，
C．W－8×104J，J，
D．W－8×104J，，
10．如图所示，U形试管竖直放置，左端封闭，右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的理想气体，试管壁导热良好，外界大气压恒定．若环境温度缓慢升高（水银不溢出），则（ ）
A．气体的压强不变，内能增加
B．气体的压强变大，内能减少
C．气体放出热量，内能增加
D．气体吸收热量，内能减少
11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，又由状态C变为状态A，其相应的V-T图像如图所示。已知理想气体的内能与热力学温度成正比，气体在状态A时的内能为U。则（　　）
A．由状态A至状态B过程中，外界对气体做正功
B．由状态B至状态C过程中，气体对外界做功为120J
C．由状态A至状态B过程中，气体吸收的热量可能小于
D．由状态C至状态A过程中，气体释放的热量大于U
12．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态，再经等容过程到达状态，最后经等温过程返回到状态A，已知在到的过程中，气体吸收热量为。下列说法正确的是（　　）
A．A到过程气体温度升高
B．到过程气体内能增加
C．到A过程气体吸收热量
D．图线所围的面积表示做功
13．以下说法正确的是（　　）
A．雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果
B．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
C．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
D．若一定质量的理想气体等压膨胀，则气体一定吸热
E．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小
14．下列说法正确的是（ ）
A．分子势能随分子间距离的增大而减小
B．利用点阵结构可以解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性
C．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能
D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等
15．下列说法中正确的是（　　）
A．叶面上的露珠呈球形，说明液体存在表面张力
B．饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态
C．气体的温度升高，每个分子的动能都增大
D．一定质量的气体对外做功，气体的内能不一定减少
E．一定质量的理想气体，若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加
二、填空题
16．若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收___________ J的热量。如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还___________（选填“吸收”或“放出”）热量___________J。
17．一定质量的理想气体经历了如图所示A到B状态变化的过程,已知气体状态A参量为pA、VA、tA,状态B参量为pB、VB、tB,则有pA____(填“>”“=”或“<”)pB.若A到B过程气体内能变化为ΔE,则气体吸收的热量Q=____.
18．一定量的理想气体从状态a变化到状态b，再变化到状态c，再回到状态a，该过程的图线如图所示，则气体从状态a变化到状态b过程内能______（填“增大”、“减小”或“不变”）；气体从状态b变化到状态c过程温度____________（填“升高”、“降低”或“不变”），气体从状态c变化到状态a过程_______（填“吸收”、“放出”或“不吸收也不放出”）热量。
19．一定质量的理想气体发生绝热压缩，气体的分子平均动能______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体分子对容器壁单位面积的撞击的作用力______（填填“增大”、“减小”或“不变”）。在某温度时，水蒸气的绝对气压为P=200mmHg，此时的相对湿度为50%，饱和汽压为________。
三、综合题
20．汽缸内封闭了一定质量、压强为p=1.0×105 Pa、体积为V=2.0 m3的理想气体，现使气体保持压强不变，体积缓慢压缩至V′=1.0 m3，此过程气体向外界释放了Q=1.2×105 J的热量，则：
(1)压缩过程外界对气体做了多少功？
(2)气体内能变化了多少？
21．一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化，其中为等温线，气体在状态A时温度为，求：
①气体在状态C时的温度；
②已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少。
22．将如图所示的装置的右端部分气缸B置于温度始终保持不变的环境中，绝热气缸A和导热气缸B均固定在地面上，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦，开始时两形状相同的长方体气缸内装有理想气体，压强均为p0、体积均为V0、温度均为T0，缓慢加热A中气体，使气缸A的温度升高到2T0，稳定后．求：
（1）气缸A中气体的压强pA以及气缸B中气体的体积VB；
（2）试分析说明此过程中B中气体吸热还是放热？
23．绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能Up=72J，如图甲所示。已知活塞面积S=5×10-4m2，其质量为m=1kg，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：
（1）封闭气体最后的体积；
（2）封闭气体吸收的热量。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
对一定质量的气体加热，气体吸收了4200J的热量，故Q=4200J；同时对外做的功是2200J，故W=-2200J；根据热力学第一定律有：U=Q+W=4200J-2200J=2000J，即内能增加了2.0103J，故A正确，B、C、D错误．
2．B
【详解】
布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误．根据分子间作用力的特点，距离减小，引力和斥力都增大，故B正确．根据热力学第一定律，物体对外做功，若物体同时吸收热量，则其内能不一定减小，故C错误．温度升高，分子的平均动能增大，并不是每一个分子的动能都增大，故D错误．故选B．
3．C
【详解】
物体的内能是由物体内所有分子的动能和势能决定的，温度高只能说明分子的平均动能大，不能说明内能大，故A错误；物体吸收热量，如果还同时对外做功，其内能不一定增加，故B错误；一定质量的0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，要吸收热量，所以内能增大，故C正确；物体克服摩擦力做功，同时还对外做功，故内能不一定增大，故D错误．所以C正确，ABD错误．
4．A
【详解】
A．由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，A正确；
B．理想气体的内能由其温度决定，a状态时温度较高，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，B错误；
C．过程cd是等温变化，气体内能不变，由理想气体状态方程可知，压强增大，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，C错误；
D．过程da气体温度升高，内能增大，由理想气体状态方程可知，温度升高，体积变大，气体对外做功，故从外界吸收的热量应大于气体对外界做的功，D错误。
故选A。
5．B
【详解】
BC．由题意可知气体A发生等容变化，则W=0，根据
ΔU=W+Q
可知气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都增大，B项正确；C项错误；
A．因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，A项错误；
D．气体B的压强不变，但是体积增大，分子平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，D项错误；
故选B。
6．B
【详解】
试题分析：分子力做功等于分子势能的减小量，由于分子力方向会改变，故分子势能与分子间距离关系要分情况讨论，不能一概而论，故A错误；超级钢具有高强韧性，一定是其中的晶体颗粒有规则的几何形状，故B正确；压强为1atm时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸热的同时要膨胀并对外做功，故吸收的热量一定大于其增加的内能，故C错误；水的温度升高时，水分子热运动额平均动能一定增加，不是每个水分子动能增加，故D错误；故选B．
7．B
【详解】
A．初始时，对活塞根据平衡条件有
解得
故A错误；
B．对气体缓慢加热过程中，气体经历等压变化，根据盖—吕萨克定律有
解得
故B正确；
CD．该过程中，气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
故CD错误。
故选BC。
8．D
【详解】
根据热力学知识可知b部分气体压强较大，又活塞受到重力沿斜面的分力，所以拔掉销钉后，活塞下降，根据热力学第一定律
由于两部分气体都是绝热的，可知为零，既不吸热也不放热，b部分气体对a部分气体做功，即有
因此b内能减小，温度降低，a内能增加，温度升高，活塞下移，活塞的重力势能减小，根据能量守恒定律可知活塞重力势能的减少量等于a、b两部分气体内能的增大量，；两部分气体的内能之和增大，ABC错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
外界对气体做了8×104J的功，则
气体内能减少了1.2×105J，则
由热力学第一定律
可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．A
【详解】
封闭压强，由于水银不溢出，即水银的高度不变，而外界大气压恒定，所以封闭气体的压强不变，由于理想气体的分子势能为零，即分子内能等于分子平均动能，温度升高，分子平均动能增大，故内能增大，A正确．
11．D
【详解】
A．由状态A至状态B为等压膨胀过程，外界对气体做负功，A错误；
B．由状态B至状态C为等容过程，气体对外界不做功，B错误；
C．由
解得
TA=200K
由
解得
UB=1.5U
UC=2U
由状态A至状态B外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于，C错误；
D．由状态C至状态A外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体释放的热量大于U，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．A到B过程气体绝热，由于气体体积增大，对外界做功，故由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，故A错误；
B．B到C过程气体体积不变，与外界无做功过程，但该过程吸热12J，故由热力学第一定律可知气体内能增加12J，故B正确；
C．C到A过程气体等温变化，由于温度是理想气体内能的标志，故气体内能不变，而该过程气体的体积减小，外界对气体做功，故由热力学第一定律可知，气体释放热量，故C错误；
D．气体的压强与体积的乘积(PV)表示气体与外界做功的多少,图线所围的面积表示C到A过程外界对气体做功大小减去A到B气体做功。气体从A态开始到由回到A态，内能变化为零，且BC过程气体与外界之间无做功过程。设AB过程，气体对外做功为W1，CA过程，外界对气体做功为W2，释放的热量为Q，整个过程由热力学第一定律可得
解得
所以图线所围的面积表示做功，故D错误。
故选B。
13．ACD
【详解】
A．液体表面张力使液体有收缩成球形的趋势，雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果，故A正确；
B．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，各个方向的撞击作用衡，布朗运动越不明显，故B错误；
C．物体的内能与温度和体积有关，分子平均动能只与温度有关，所以温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，故C正确；
D．若一定质量的理想气体等压膨胀，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，同时气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故D正确；
E．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子力做负功越多，分子势能越大，故E错误。
故选ACD。
14．BC
【详解】
A．当分子表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大，当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小，故A错误；
B．利用点阵结构可以解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性，故选项B正确；
C．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸热的同时要膨胀并对外做功，故吸收的热量一定大于其增加的内能，故C正确；
D．内能还与物质的量有关，相同温度、体积下，内能不一定相等；故D错误。
故选BC。
15．ADE
【详解】
A．由于液体表面层分子引力，使得液体表面具有收缩的趋势，露珠表面张力使表面面积收缩到最小，A正确；
B．饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡，B错误；
C．气体的温度升高，分子平均动能增大，不是每个分子的动能都增大，C错误；
D．根据热力学第一定律，做功和热传递是改变物体内能的两种方式，理想气体对外做功的同时可能从外界吸收热量，故内能不一定减少，D正确；
E．若气体的压强不变而温度降低时，气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，E正确。
故选ADE。
16． 1500 放出 500
【详解】
改变物体内能的方法是做功与热传递，若只对一定质量的理想气体做1500 J的功，可使其温度升高5 K，内能增加1500J，改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，则需要吸收1500 J的热量；
如果对该气体做了2000 J的功，使其温度升高了5 K，内能仍然增加1500J，则还需要放出500 J的热量。
17． = pA(VB-VA)+ΔE
【详解】
热力学温度：T=273+t，由图示图象可知，V与T成正比，因此，从A到B过程是等压变化，有：pA=pB，
在此过程中，气体体积变大，气体对外做功，W=Fl=pSl=p△V=pA（VB-VA），
由热力学第一定律可知：Q=△U+W=△E+pA（VB-VA）；
18． 不变 降低 吸收
【详解】
ab为过原点的直线，根据
压强随着体积的减小而增大，温度不变，所以内能不变。
气体从状态b变化到状态c过程，压强减小，体积也减小，根据公式
可知温度降低。
气体从状态c变化到状态a过程，根据公式
压强不变，体积增大对外做功，温度升高，吸收热量。
19． 增大 增大 400mmHg
【详解】
温度是分子平均动能的标志。一定质量的理想气体的内能，只跟温度有关。温度改变时，其内能一定改变。绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，根据热力学第一定律
可知，内能增加，则气体的温度升高，气体的分子平均动能增大；
根据理想气体状态方程
依题意可知，V减小，T增大，所以压强p一定增大，则气体分子对容器壁单位面积的撞击的作用力增大；
相对湿度是指空气中水蒸气压与饱和水汽压的百分比，表达式为
也等于空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比，故饱和汽压为
20．(1)1.0×105 J；(2)减少了2×104 J
【详解】
(1)外界对气体做功
W=p·ΔV=p（V-V′）
解得
W=1.0×105 J
(2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量
ΔU=Q＋W=-1.2×105 J＋1.0×105 J=-2×104 J
即气体内能减少了2×104 J
21．①；②放出热量
【详解】
①根据理想气体状态方程有
代入题图中数据可得
②从A到B，外界对气体做功，有
根据热力学第一定律
，
即气体放出热量。
22．（1）； ；（2）放出热量
【详解】
（1）稳定后
pA=pB
VA+VB=2V0
对气体A
对气体B
解得
，
（2）气体B温度不变，内能不变，活塞对B做正功，由热力学第一定律知气体B放出热量。
23．（1）；（2）60J
【详解】
（1）以气体为研究对象，根据盖—吕萨克定律，有
解得
（2）由气体的内能与热力学温度成正比
解得
活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有
解得
外界对气体做功
由热力学第一定律
得气体变化过程吸收的总热量为
答案第1页，共2页