3.2 热力学第一定律 基础练习（Word版含答案）

3.2、热力学第一定律
一、选择题（共16题）
1．一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功4 J，气体内能减少12 J，则在该过程中（　　）
A．气体放热8J B．气体吸热8 J C．气体吸热16 J D．气体放热16 J
2．下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大
B．物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大
C．物体吸收热量，其内能一定增加
D．物体放出热量，其内能一定减少
3．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中（　　）
A．气体对外界做功，内能减少 B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强变大，温度降低
4．有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升过程中
A．由于气泡克服重力做功，则它的内能减少
B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加
C．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加
D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减小
5．下列说法正确的是（　　）
A．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
B．物体对外界做功，其内能一定减少
C．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大
D．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
6．要使0℃的冰融化，以下所采用的方法中无效的是（　　）
A．使冰块互相摩擦 B．用锤子敲击冰块
C．用炉火加热 D．浸入0℃的水中
7．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是
A．布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动
B．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C．物体从外界吸热，其内能一定增大
D．物体对外界做功，其内能一定减小
8．下列说法正确的是
A．液体中悬浮的微粒无规则运动称为布朗运动
B．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．物体对外界做功，其内能一定减少
9．一定质量的的冰放在阳光下熔化成的水.在此过程中，以下说法正确的是（ ）
A．温度不变，所以内能不变
B．吸收的能量等于对外做的功，所以温度不变
C．吸收能量，使其内能增加
D．因为温度不变，所以既不吸收能量也不放出能量
10．下列说法中正确的是（ ）
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C．液体的温度越高，布朗运动越明显
D．液体的温度越低，布朗运动越明显
11．如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为的活塞密封一部分理想气体，活塞导热良好且能无摩擦地滑动，容器的横截面积为，将整个装置放在大气压强恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当环境温度变化时，气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升后再次平衡。下列判断正确的是（　　）
A．气体对外做功的数值等于
B．气体对外做功的数值为
C．外界气体的温度升高了
D．此过程中的密闭气体的内能增加了
12．如图所示，在斯特林循环的p-V图像中，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再次回到a，整个循环由两个等容过程ab、cd和两个等温过程bc、da组成，则（　　）
A．a→b过程，外界对气体不做功，气体内能不变
B．b→c过程，气体对外界做功，气体内能减少
C．c→d过程，气体向外界放热，气体内能减少
D．整个循环过程中，气体对外界做功小于气体从外界吸收的热量
13．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p—V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。下列说法正确的是（　　）
A．气体从状态M到状态N的过程中温度先降低后升高
B．气体从状态N到状态Q的过程中温度先升高后降低
C．气体从状态N到状态Q的过程中放出热量
D．气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功
14．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　）
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
D．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
E．水可以浸润玻璃，但是不能浸润蜂蜡和石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系
15．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加
B．状态A和状态C，气体分子平均动能相同
C．C→D→A过程气体吸收热量
D．气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像围成的面积
16．下列说法正确的是（　　）
A．在理想气体的等压压缩过程中，外界可能对气体做功使气体的内能增加
B．同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按相同的规则排列
C．气体的压强是因为大量气体分子对器壁的频繁碰撞所产生的
D．用湿抹布往往难以擦干净玻璃上的灰尘是因为液体表面张力的作用
E．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面
二、填空题
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．（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过_______方式改变物体的内能，把________转变为内能．
（2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图10．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的_______，温度_____，体积______．
19．某容器封闭一定质量的理想气体，当理想气体由状态A经过如图所示过程变成状态B，在这一过程中，理想气体的密度不断_______（填“不变”或“变小”或“变大”），理想气体一定_______（填“吸收”或“放出”或“不吸收也不放出”）热量。
20．如图所示，一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其p-V图线如图．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能____ (选填 “大”或“小”);由B到C的过程中，气体将_____(选填“吸收”或“放出”)热量：经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量______ ( 选填“大于”或“小于”)释放的总热量．
综合题
21．冬季在菜窑里放上几桶水，可以使窑内的温度不至于下降很多，防止把菜冻坏。这是什么道理？如果在窑里放入、的水，试计算这些水结成0的冰时放出的热量相当于燃烧多少千克干木柴所释放出的热量？（木柴的燃烧值约为，冰的熔化热取，水的比热容取）
22．如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。汽缸的高度为、缸内的底面积为S，重力为m。弹簧下固定在桌面上，上端连接活塞，活塞所在的平面始终水平。当热力学温度为T0时，缸内气体高为0.5l，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞重力及活塞与缸体的摩擦。现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：
（1）此时缸内气体的温度；
（2）该过程缸内气体对汽缸的压力所做的功；
（3）若该过程缸内气体吸收热量为Q，则缸内气体内能增加量为多少？
23．如图所示，导热良好的气缸竖直放置，活塞下方密闭一定质量的理想气体。活塞可沿气缸无摩擦的滑动，其质量为m，横截面积为S，开始时相对气缸底部的高度为h。将一个质量也为m的物块放在活塞上，气体重新平衡后，活塞下降了。外界大气压强始终保持不变，重力加速度为g。求：
(1)外界大气压强p0（此过程环境温度保持不变）；
(2)若缓慢提升环境温度，使活塞回到起始位置，气缸内气体吸收的热量为Q，则气缸内气体内能增加了多少。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据热力学第一定律可知
所以
A正确。
故选A。
2．B
【详解】
试题分析：随着物体温度的升高，物体内分子的平均速率、平均动能增大，但是不是每一个分子的热运动速率都增大，故A 错误B 正确；物体的内能变化是与物体吸热或放热有关，还与做功有关，因此只有吸热或放热，没有说明做功情况，无法判断内能变化，故C、D 均错误．
3．B
【详解】
AB．由于b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，气体不做功，内能不变，选项A错误，B正确；
CD．由于气体体积增大，温度不变，气体压强变小，选项CD错误。
故选B。
4．D
【详解】
由于气泡内气体膨胀做功，气泡跟水不发生热传递，则它的内能减小，D对；
故选D。
5．D
【详解】
A．如果物体从外界吸收热量时，再对外做功，则内能可能减小，可能不变，可能增加，A错误；
B．如果物体对外界做功的同时，再从外界吸收热量，则其内能可能减小，可能不变，可能增加，B错误；
CD．温度是分子平均动能大小的标志，温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大，C错误D正确。
故选D。
6．D
【详解】
AB．冰块摩擦、锤子敲击，是利用做功来增加冰的内能，使其融化。AB错误；
C．用炉火加热是利用热传递来增加冰的内能，使其融化。C错误；
D．浸入0℃的水中，温度相同，冰无法吸热来增加内能。D正确。
故选D。
7．A
【详解】
A.布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，选项A正确；
B. 悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项B错误；
C. 物体从外界吸热，若气体对外做功，则其内能不一定增大，选项C错误；
D. 物体对外界做功，若物体吸热，则其内能不一定减小，选项D错误.
8．A
【详解】
试题分析：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，温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈；做功和热传递都能改变物体内能．
解：AB、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正确，B错误；
C、由公式△U=W+Q知做功和热传递都能改变物体内能，物体从外界吸收热量若同时对外界做功，则内能不一定增加，故C错误；
D、物体对外界做功若同时从外界吸收热量，则内能不一定减小，故D错误．
故选A．
9．C
【详解】
的冰放在阳光下熔化成的水，温度不变，但要吸收能量，所以其内能增加，故C正确。
故选C。
10．C
【详解】
AB．根据热力学第一定律可知，外界对气体做功，气体的内能不一定增大，气体从外界吸收热量，气体的内能不一定增大，故AB错误；
CD．液体的温度越高，液体分子的无规则运动越快，与悬浮颗粒的碰撞越明显，即布朗运动越明显，故C正确，D错误。
故选C。
11．D
【详解】
对活塞进行受力分析可得
可得封闭气体的压强
A．由于气体发生等圧変化，气体膨胀，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，对外做功的值小于Q，A错误；
C．气体发生等圧変化，可得
因此温度升高了
C错误；
B．温度升高后对外做的功
B错误；
D．根据热力学第一定律，内能增加量
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A． a→b过程，为等容变化，外界对气体不做功，由
可得
故气体的内能增大，故A错误；
B． b→c过程，为等温变化，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，故B错误；
C． c→d过程，为等容变化，气体对外界不做功，由
可得
则气体内能减少，由热力学第一定律
可得c→d过程，气体向外界放热，故C正确；
D．整个循环过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量，故D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．根据p—V图像的等温线可知，气体从状态M到状态N的过程中温度先升高后降低， A错误；
BC．气体从状态N到状态Q的过程中，体积不变，压强变大，故气体的温度升高，内能增大，结合热力学第一定律可知，该过程气体吸收热量， BC错误；
D．因气体从状态Q到状态M的过程中的压强较大，而两种情况气体体积的变化相同，故气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功，D正确。
故选D。
14．BDE
【详解】
气体分子间隙不能忽略不计，知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，只可以算出平均单个气体分子占据空间的体积，故A错误；布朗运动是固体小颗粒的运动，它反映了分子永不停息地无规则运动，故B正确；气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，单个分子撞击器壁时对器壁的作用力增大，但分子数密度可能减小，故气体的压强不一定增大，故C错误；一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体对外界做功，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体的内能减小，温度降低，故气体分子的平均动能减少，故D正确；水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，故E正确．所以BDE正确，AC错误．
15．BD
【详解】
A．A→B过程中，压强不变，体积变大，温度升高，则气体分子的平均速率变大，碰撞力变大，而气体的分子数密度减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小，A项错误；
B．状态A和状态C，气体的温度相同，则气体分子平均动能相同，B项正确；
C．C→D→A过程气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，则放出热量，C项错误；
D．根据W=pΔV可知，气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像ABCD围成的面积，D项正确。
故选BD。
16．CDE
【详解】
A、气体的内能仅仅与温度有关，根据理想气体的状态方程可知，气体被等压压缩的过程中压强不变，体积减小，则气体的温度一定降低，气体的内能减小,故A错误；
B、同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒不一定按相同的规则排列,故B错误；
C、从微观角度讲，气体的压强是因为大量气体分子对器壁的频繁碰撞所产生的,故C正确；
D、液体具有表面张力，用湿抹布往往难以擦干净玻璃上的灰尘是因为液体表面张力的作用，故D正确；
E、液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中；从宏观上看，液体不再蒸发;故E正确.
故选CDE.
17． TM>TN 放热 吸热
【详解】
在过程1中，气体始终与外界无热量交换，Q=0，由热力学第一定律可得

体积增大，气体对外做功，W为负值，故 U为负值，所以温度降低，TM>TN ．
在等容变化过程中W=0，气体压强减小，温度降低， U<0，由热力学第一定律可得，
Q<0，故该过程气体放热．
[3] 在等压变化过程中P=0，体积增大，温度升高， U>0，气体对外做功，W<0，由热力学第一定律可得，Q>0，故气体吸热．
18． 做功 机械能 热量 升高 增大
【详解】
做功可以增加物体的内能，把机械能转化为内能；当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程可知，气体体积增大．
19． 变小 吸收
【详解】
当理想气体由状态A经过如图所示过程变成状态B，在这一过程中，理想气体的压强减小，温度升高，根据
可知，体积变大，则气体的密度不断变小；
气体体积变大，对外做功，则
W<0
温度升高，内能变大，即
U>0
根据
U=W+Q
可知
Q>0
则理想气体一定吸收热量。
20． 大 放出 大于
【详解】
由理想气体状态方程得：解得：
可见TAB到C的过程中，体积没变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，W=0；体积没变，压强减小，温度降低，内能变小，根据热力学第一定律可知气体将放出热量；
经历ABCDA一个循环，内能变化为0，气体对外做了功，根据热力学第一定律可知气体吸收的总热量大于释放的总热量．
21．见解析，6kg
【解析】
冬天在菜窖中放几桶水，水受冷凝固要放出热量，使菜窖的温度不至于过低而将菜冻坏。
水结冰时放出的热量：
这些热量相当于完全燃烧了质量为的干木柴所放出的热量
得
即相当于燃烧6kg的干木柴所放出的热量
22．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）气体等压变化，由盖一吕萨克定律得
解得
（2）对气缸，由平衡条件得
气体做功
解得
（3）由热力学第一定律得
气体内能增加量
23．(1)；(2)
【详解】
(1)初状态
末状态
由玻意耳定律
解得
(2)缓慢加热等压膨胀，则
由热力学第一定律得
解得
答案第1页，共2页