3.1热力学第一定律 同步训练（Word版含答案）

3.1热力学第一定律
一、选择题（共15题）
1．下列说法中正确的是
A．分子间距增大，分子势能一定增大
B．物体的温度越高，其分子热运动的平均动能越大
C．外界对物体做功，物体的内能一定增加
D．只有热传递才能改变物体的内能
2．下列说法中正确的是（　　）
A．氢气球飞到高空会破裂是因为气球内部气体分子间斥力增大的缘故
B．浴室玻璃隔断上当水珠凝结到一定程度时会沿玻璃下落，说明水不浸润玻璃
C．海边比较潮湿、洗了衣服不容易晾干，是因为空气的绝对湿度大
D．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量
3．下列说法正确的是（　　）
A．温度升高，物体分子热运动的平均动能一定减小
B．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
C．外界对物体做功，物体内能一定增加
D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
4．如图甲所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于A位置．现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在如图乙所示的B位置．设分子之间除相互碰撞以外的作用力可忽略不计，则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较
A．气体的压强可能相同
B．气体的内能可能相同
C．单位体积内的气体分子数一定增多
D．每个气体分子的速率一定增大
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．下列说法正确的是（　　）
A．液晶具有流动性，光学性质各向异性
B．气体的压强是由气体分子间斥力产生的
C．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
D．气球等温膨胀，球内气体一定向外放热
7．一定质量的理想气体的压强p随摄氏温度t变化的关系如图所示，气体从状态a变化到状态b的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．体积不变 B．体积增大 C．外界对气体做功 D．一定向外界吸收热量
8．“回热式热机”的热循环过程可等效为如图所示a→b→c→d→a的曲线，理想气体在a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程，则（　　）
A．a状态气体温度比c状态低
B．a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态少
C．b→c、d→a两过程气体吸、放热绝对值相等
D．整个循环过程，气体对外放出热量
9．一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体体积增大，从外界吸热
B．过程中，气体体积增大，从外界吸热
C．过程中，气体体积不变，向外界放热
D．过程中，气体内能增大，向外界放热
10．恒温环境中，在导热良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体。用力缓慢向外拉活塞，此过程中（　　）
A．封闭气体分子间的平均距离不变
B．封闭气体分子的平均速率减小
C．活塞对封闭气体做正功
D．封闭气体的内能不变
11．一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（　　）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
12．图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（ ）
A．E甲不变，E乙减小 B．E甲增大，E乙不变
C．E甲增大，E乙减小 D．E甲不变，E乙不变
13．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历ABCDE过程到达状态E，其中BA的延长线经过原点，BC与横轴平行，DE与纵轴平行。下列说法正确的是（　　）
A．AB过程中气体的体积不变 B．BC过程中气体对外放热
C．CD过程气体内能增大 D．DE过程气体对外界做功为0
14．下列说法中正确的是____________
A．对物体做功不可能使物体的温度升高
B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的
C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
15．如图所示，绝热容器中用活塞封闭一定质量的理想气体（活塞绝热），现压缩气体，此过程中（ ）
A．气体对外界做功，内能增加
B．外界对气体做功，内能减少
C．气体温度升高，压强增大
D．气体温度降低，压强增大
二、填空题
16．火力发电,利用燃烧____等化石燃料产生蒸汽推动蒸汽机发电.
17．暑假的一天，某同学发现自己的自行车车胎因在太阳下放置过久而爆胎了。已知在阳光下曝晒过程中自行车车胎容积几乎不变，车胎内的气体可视为理想气体，车胎爆炸前的过程，单位时间内气体分子对单位面积胎壁的撞击次数___________（选填“增多”“减小”或“不变”），车胎内气体吸收的热量___________（选填“大于”“小于”或“等于”）气体内能的增加量。
18．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经B、C到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，在A到D过程中，气体压强pA______pD（选填“>”，“=”或“<”），气体______（选填“吸收”或“放出”）热量
19．如图所示，一定质量的理想气体经历A→B、B→C两个变化过程，已知状态A的温度为300K，则气体在B状态的温度为___________K，由状态B变化到状态C的过程中，气体是___________（填“吸热”或“放热”）过程。
三、综合题
20．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地滑动。活塞面积，质量m=2kg，气缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度为h=1.2m，室温等于27°C；现将气缸置于77°C的热水中，已知大气压强，取g=10m/s2，求：
（1）平衡时活塞离气缸底部的距离
（2）此过程中内部气体吸收热量28.8J，气体内能的变化量
21．某压力锅的结构如图2所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．
(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式；
(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
22．如图甲所示，一质量为m=10kg的活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，开始时活塞距气缸底高度h1=1.00m．给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底h2=1.60m处，在此过程中缸内气体吸收了Q=700J的热量．已知活塞横截面积S=5.0×10﹣3m2 ， 大气压强p0=1.0×105Pa，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，重力加速度g=10m/s2 ． 求：
①此过程中缸内气体增加的内能△为多少？
②此后，若保持气缸内气体温度不变，让活塞最终稳定在距气缸底高度h3=0.50m处，如图乙所示，需要在轻质活塞上放一个质量M为多大的重物？
23．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
试题分析：当分子间距由0逐渐变大时，分子势能先减小后增加，故选项A错误；温度是分子平均动能的标志，故物体的温度越高，其分子热运动的平均动能越大，选项B正确；根据热力学第一定律△E=W+Q，则当外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，选项C错误；做功和热传递都能改变物体的内能，选项D错误；故选B．
2．D
【详解】
A．大气压随着高度的增加而减小，当气球升到高空时，外界的气压减小，内部气压大于外部气压，气球体积增大，将气球胀破。故A错误；
B．浴室玻璃隔断上当水珠凝结到一定程度时会沿玻璃下落，因为重力的作用，水浸润玻璃，故B错误；
C．海边比较潮湿、洗了衣服不容易晾干，是因为空气的相对湿度大，蒸发缓慢，故C错误；
D．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，压强减小，温度不变，则体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，吸收热量，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A.温度升高，物体分子热运动的平均动能一定增大．故A错误；
B.当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增加．故B错误；
C.根据热力学第一定律，外界对物体做功，不知道物体与外界热交换情况的，物体内能不一定增加．故C错误；
D.对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，据盖吕萨克定律可得，理想气体的温度升高，内能增大；又理想气体体积增大对外做功；据热力学第一定律可知理想气体一定从外界吸热，故D正确。
4．C
【详解】
以活塞为研究对象，对甲：P0S+mg=pS；对乙：P0S+mg+m′g=p′S；可以看出p′＞p，故A错误；对于绝热气缸，Q=0，根据热力学第一定律W+Q=△U，由于气体被压缩，所以W＞0，△U＞0，即气体的内能增加，故B错误，气体的体积减小，所以单位体积内分子数增加，故C正确；气体的温度升高，则气体分子的平均速率变大，但并非每个分子的速率都增大，选项D错误．
5．D
【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．A
【详解】
A．液晶具有流动性，光学性质各向异性，A正确；
B．气体的压强是由大量分子对容器器壁的碰撞造成的，B错误；
C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，C错误；
D．根据
ΔU＝W＋Q
气球等温膨胀时，ΔU＝0，W＜0，则
Q＞0
即气体吸热，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
由于图像是过坐标原点的直线，设斜率为k，因此表达式为
根据理想气体状态方程
又
代入整理得
因此随着温度t的升高，气体的体积减小，外界对气体做功，气体的内能增加，根据热力学第一定律，无法判断是吸热还是放热。
故选B。
8．C
【详解】
A．由于
而从b到c的过程中，发生等容变化，因此
可得
因此a状态气体温度比c状态高，A错误；
B．由图可知
而
根据压强的微观解释，可知a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态多，B错误；
C．b→c、d→a两个过程都发生等容变化，根据热力学第一定律
吸收或放出的热量都用来改变物体的内能，由于内能的变化量相同，因此体吸、放热热量的绝对值相等，C正确；
D．在图像中，图像与横轴围成的面积等于气体做的功，可知整个循环过程，气体对外做功，而内能没变，因此吸收热量，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．过程中气体的温度保持不变，内能不变，压强减小，根据pV=C可知气体体积变大，对外做功，则根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项A正确；
B．过程中，气体压强不变，温度降低，内能减小，根据即气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，选项B错误；
CD．过程中，由图可知与成正比，则气体发生等容变化，不对外做功，也不对内做功；气体压强增大，温度升高，内能变大，则气体吸热，故CD错误；
故选A。
10．D
【详解】
A．向外拉活塞，封闭气体的体积变大，分子间的平均距离增大，故A错误；
B．缓慢向外拉活塞，可以充分进行热传递，故视为等温变化，所以封闭气体分子的平均速率不变，故B错误；
C．缓慢向外拉活塞，封闭气体体积变大，封闭气体对活塞做正功，故C错误；
D．封闭气体虽然对活塞做正功，但因为整个过程温度不变，所以封闭气体的内能不变，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功，气体内能减小。由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减小。
故选D。
12．C
【详解】
开始时活塞处于平衡状态，P甲=P乙．用力将拉杆缓慢向左拉动的过程中，活塞对甲做功．乙对活塞做功，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，即Q=0．根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W知道，E甲增大、E乙减小．
故选C．
13．AC
【详解】
A．AB直线过原点，即为等容过程，A正确。
B．BC过程压强不变，温度升高，所以内能变大，根据公式
可知体积变大，所以气体对外做功，W小于0，有根据公式
所以Q一定大于0，即气体从外界吸热，B错误。
C．CD过程温度升高，所以内能一定变大，C正确。
D．DE过程温度不变，压强降低，根据公式
可知，体积升高，气体对外做功，D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】
做功和热传递都可能使物体的温度升高，A错误；气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但由于气体分子的相互碰撞，仍有一些分子的运动速率是非常小的，B正确；根据内能的概念，C正确；气体压强与温度和体积都有关，故D错误．
15．AC
【详解】
AB、外界对气体做功，处在绝热容器中，内能增大，温度升高，故A正确，B错误；
CD、当用活塞压缩气体时，气体的体积减小；外界对气体做功，温度升高，根据理想气体的状态方程：，V减小，T增大，所以压强P一定增大．故C正确，D错误．
16．天然气、石油和煤
【详解】
火力发电,利用燃烧天然气、石油和煤等化石燃料产生蒸汽推动蒸汽机发电.
17． 增多 等于
【详解】
爆胎前的过程，由气体实验定律可知，车胎内气体质量不变，体积不变，温度升高时，压强增大，由压强的微观解释可知，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，故单位时间内气体分子对单位面积胎壁的撞击次数增多；车胎内气体吸收热量，内能增加，体积不变，外界对气体不做功，由热力学第一定律有
，，
18． = 吸收
【详解】
由图示图象可知，从A到D过程V与T成正比，气体压强不变，pA= pD，温度升高，内能增大，体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。
19． 1200 放热
【详解】
由理想气体状态方程得
解得
B 到C过程为等容变化，压强减小，由
可知，气体由B到C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小
根据热力学第一定律
可知
气体要放热。
20．（1）；（2）增加4.8J
【详解】
（1）设活塞距气缸底部的距离为h2，取封闭气体为研究对象，气体发生等压变化，由盖吕萨克定律
解得
（2）在此过程中气体对外做功
由热力学第二定律
解得
气体内能增加4.8J
21．(1)NA　(2)内能减少，减少了3 J
【详解】
(1)设锅内气体分子为N
N＝NA.
(2)根据热力学第一定律
ΔU＝W＋Q＝－3 J
锅内气体内能减少，减少了3 J.
22．（1） （2）
【详解】
①活塞上升到的过程中，气体对活塞做功为
代入数据：
解得：
由热力学第一定律得
解得：
②由玻意耳定律得
代入数据：解得
23．（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。
答案第1页，共2页