3.2 热力学第一定律专项测试（Word版含答案）

3.2、热力学第一定律
一、选择题（共17题）
1．下列说法中正确的是
A．液体与大气相接触，表面层内分子所受其它分子的作用表现为相互吸引
B．一定质量理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变
C．物理性能各向同性的固体，可能是单晶体
D．分子运动的平均速率可能为零
2．关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（　　）
A．温度低的物体内能一定小
B．温度低的物体分子运动的平均动能一定小
C．外界对物体做功时，物体的内能一定增加
D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大
3．恒温水池底部一条小鱼吐出一个气泡，该气泡由池底缓缓上浮，气泡内气体可视为定质量的理想气体，则在气泡上浮的过程中（　　）
A．气泡内气体向外界放热
B．气泡内气体内能增大
C．气泡内气体压强增大
D．气泡内气体对外界做功等于从外界吸热
4．一种气压式玩具水枪的储水罐如图所示，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。将阀门M打开，水迅速从枪口喷出。若在迅速喷水过程中，罐内气体为理想气体，则（　　）
A．气体内能不变 B．外界对气体做功
C．气体分子之间的斥力使水被排出 D．单位时间与单位面积碰撞的气体分子数减少
5．关于分子的热运动与物质内能的理解，下列说法正确的是（ ）
A．扩散现象说明分子间存在斥力
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．气体的压强增大则气体分子一定运动越剧烈
D．物体温度升高则分子的平均动能一定增大
6．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．物体温度升高，其分子热运动平均动能增大
D．物体温度降低，其分子热运动剧烈程度增加
7．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的( )
A．温度降低，密度增大
B．温度降低，密度减小
C．温度升高，密度增大
D．温度升高，密度减小
8．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动
B．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加
C．分子间的作用力总是随分子间距减小而增大
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的个数
9．一定质量的理想气体经历如图所示的循环，图线由两条绝热线和两条等容线组成，其中，a→b 和c→d 为绝热过程，b→c 和d→a 为等容过程。下列说法正确的是（　　）
A．a→b 过程中，气体对外界做功
B．a→b 过程中，气体分子的平均动能不变
C．c→d 过程中，单位体积内气体分子数减少
D．d→a 过程中，气体从外界吸收热量
10．下列说法正确的是（　　）
A．气体分子热运动的平均动能增大时，则气体压强也一定增大
B．分子力随分子间距离的减小会增大
C．两块表面磨平、干净的铅块，使之紧密接触后结合在一起，说明分子间有引力
D．一定质量的理想气体等温膨胀时会向外放热但内能保持不变
11．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为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体吸收热量
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
12．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（　　）
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
13．关于物体的内能，下列说法中正确的是
A．物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大，物体的平均动能增大
B．当分子间距离增大时，分子势能一定增大
C．物体放出热量，其内能可能不变
D．物体吸收热量，其内能一定增加
14．如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中把柱塞向下缓慢按压使气柱体积变小（保持空气柱质量和温度不变），若玻璃管中封闭的气体可视为理想气体，对于这个过程下列分析正确的是（　　）
A．对管壁单位面积的平均作用力增大 B．分子间平均距离增大
C．分子平均动能增大 D．气体从外界吸收热量，内能增大
15．如图，一定质量理想气体从状态A依次经状态B和C后再回到状态A，对此气体下列说法正确的是
A．A-B过程中气体对外界做功
B．A-B过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功
C．B-C过程中气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力减少
D．C-A过程中气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量
E．B-C过程中气体放出的热量大于C-A过程中吸收的热量
16．下列说法中正确的是（ ）
A．只要气体的温度降低，就可以减弱气体分子热运动的剧烈程度
B．气体的体积指的就是该气体所有分子体积之和
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能可能减小
E．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高
17．带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体，其状态变化如图所示。气体开始处于状态，由过程到达状态，其内能减小了，后又经过程到达状态。设气体在状态时的压强、体积和温度分别为、和。在状态时的体积为，状态时的温度为。则下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态时的温度
B．气体在状态时的温度
C．过程中，气体放出的热量
D．过程中，气体放出的热量
二、填空题
18．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能___________（填“增加”或“减少”），空气的内能是通过___________方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过___________方式改变的。
19．（1）分子间作用力与分子之间的距离有关，液体表面层分子间的作用力表现为________（填“引力”或“斥力”），这说明液体内部分子之间的距离________（填“大于”或“小于”）表面层分子之间的距离。
（2）空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能减少了1.5×105J。求：这一过程中空气向外界放出热量还是吸收热量________？热量Q为多少________？
20．如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝（图中未画出）．面积为S的绝热活塞位于气缸内，下端封闭着理想气体，当热力学温度为时，活塞距气缸底部的高度为h；现用电热丝缓慢加热，当气体吸收的热量为Q时，活塞上升了。则气缸内气体内能的变化量______（填“大于”“等于”或“小于”）Q，此时气缸内气体的热力学温度为______。
21．如图所示，在长为l=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体，管内外气体的温度相同。现将水银缓慢地注入管中，直到水银面与管口相平。(大气压强p0=276cmHg)
①求此时管中封闭气体的压强；___
②此过程封闭气体_____(填“吸热”或“放热”)，内能____(填“增大”、“减小”或“不变”)
综合题
22．如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：
（1）容器中气体的压强；
（2）这段时间内气体的内能增加了多少？
（3）这段时间内气体的温度升高了多少？
23．一定质量的理想气体由状态A经历B、C、D三个状态回到状态A，该理想气体状态变化过程的p－V图像如图所示．已知A、B、C、D四点连线构成一个矩形，A、B连线平行于p轴，图中箭头表示状态变化的方向气体在A、C两个状态时的温度均为300K．
①求气体在状态C时的体积和在状态B、D时的温度．
②分析说明整个过程气体是吸热还是放热．
24．如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量m3.0kg，横截面积S1.0103m2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度。开始时活塞距气缸底距离h10.50m，此时温度t127C。给气缸缓慢加热至t2，活塞上升到距离气缸底h21.00m处，同时缸内气体内能增加250J，已知外界大气压p01.0105Pa，取g10m/s2。求：
（i）缸内气体加热后的温度t2为多少摄氏度；
（ii）此过程中缸内气体吸收的热量Q。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A、液体与大气相接触,表面层内分子间距离大于平衡距离,分子间的作用表现为引力,故A对
B、一定质量理想气体发生绝热膨胀时根据可知内能应该减小，故B错；
C、物理性能各同向性的固体,可能是多晶体或非晶体,不可能是单晶体，故C错；
D、分子永不停息的做无规则运动，所以分子运动的平均速率不可能为零，故D错；
故选A
2．B
【详解】
AB．温度是分子平均动能的标志，温度低说明分子平均动能小，但内能不一定小，故A错误，B正确；
C．由于物体和外界的热交换不明确，外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，故C错误；
D．物体的分子动能与物体的宏观的运动无关，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
在气泡上浮的过程中，气体的压强减小，体积变大，气体对外做功；由于温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律 U＝W＋Q可知，气体吸收热量，即气体对外界做功等于从外界吸热。故D正确，ABC错误。
故选D。
4．D
【详解】
AB．由于气体体积膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律
时间极短，来不及热量交换，等效于绝热，，内能减小，气体温度减小，故A、B错误。
C．理想气体分子间的作用力忽略不计，是因为气体压强导致水被排出，故C错误。
D．随着水向外喷出，气体的体积增大，分子总数不变，单位体积内分子数减少，温度减小，压强减小，单位时间到达单位面积上的气体分子数减少，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．扩散现象证明了分子不停地做无规则运动，不能证明分子间存在斥力，故A错误；
B．物体对外做功，若物体吸热，则其内能不一定减少，选项B错误；
C．根据，若气体的压强增大，则可能是温度不变而体积减小，则气体分子不一定运动越剧烈，选项C错误；
D．温度是分子平均动能的标志，则物体温度升高时分子的平均动能一定增大，选项D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．物体从外界吸收热量，同时物体对外做功，根据热力学第一定律可知其内能不一定增加，故A错误；
B．物体对外界做功，同时物体从外界吸收热量，根据热力学第一定律可知其内能不一定减少，故B错误；
CD．温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，其分子热运动分子的平均动能增大，物体温度降低，其分子热运动剧烈程度减弱，故C正确，D错误；
故选C。
7．D
【详解】
理想气体的内能仅用温度来衡量，由热力学第一定律△U=W+△Q可知，△U=1.5×104J，即气体内能增加，故温度升高。因对外做功，体积膨胀，故密度减小。故D正确，ABC错误。
故选D。
8．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子在不停地做无规则热运动，由于固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，所以布朗运动并不是悬浮固体颗粒分子的运动，故A错误；
B．在绝热过程中，与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，外界对物体做功，物体的内能一定增加，故B正确；
C．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，故C错误；
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的体积，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
AB．a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，温度升高，分子平均动增大，故AB错误；
C．c→d 过程中，气体体积变大，则单位体积内气体分子数减少，选项C正确；
D．d→a变化，体积不变，压强减小，温度降低，内能减小，故气体向外界放热，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．气体分子热运动的平均动能增大，由于气体压强决定于气体分子的密度（单位体积内的分子数）和分子的平均动能两个因素，所以气体的压强不一定增大，故A错误；
B．当分子力表现为斥力时，分子力总是随着分子间距离的减小而增大；当分子力表现为引力时，分子力总是随着分子间距离的减小而减小，故B错误；
C．两块表面磨平、干净的铅块，使之紧密接触就能结合在一起，这个实验说明分子间存在着引力，故C正确；
D．一定质量的理想气体等温膨胀时对外做功，由于温度不变，内能变化量为零，根据热力学第一定律
可得
所以气体要吸收热量，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．因为A→B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有
温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，故A错误；
B．因为B→C为等压过程，由于体积增大，由理想气体状态方程
可知，气体温度升高，内能增加，故气体分子的平均动能增大，故B错误；
C．C→D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，故C正确；
D．D→A为等容过程，体积不变，压强变小，由
可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
由题可知，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中，气体对外界做功。因筒内气体不与外界发生热交换，则
由热力学第一定律
可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
13．C
【详解】
试题分析：温度是分子热平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，分子的平均速率增大，但不是每一个分子的热运动速率都增大；做功和热传递都能改变物体的内能．
温度是分子平均动能的标志，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，但不是每一个分子的热运动速率都增大，故A错误；当分子间距离增大时，如分子力表现为斥力，分子力做正功，分子势能减小，如分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故B错误；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正确D错误．
14．A
【详解】
该过程为等温变化，根据
可知压缩后气体压强增大。
A．对管壁单位面积的平均作用力增大即是压强增大，故A正确；
B．分子间平均距离增大即体积变大，不符合分析，故B错误；
C．分子平均动能增大意味着温度升高，但该过程为等温变化，故C错误；
D．该过程外界对气体做功，但内能不变，根据热力学第一定律可知，释放热量，故D错误。
故选A。
15．ADE
【详解】
A项：过程中为等温变化，压强减小，由公式可知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B项：由热力学第一定律得：可知，气体要吸收热量且等于气体对外做的功，故B错误；
C项：过程为等压变化，由可知气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力不变，故C错误；
D项：为等容变化，温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量，故D正确；
E项：过程为等压变化，由热力学第一定律可知，，所以，其均为负值，为等容变化，热力学第一定律可知，，所以，由于两过程温度变化相同，所以气体内能变化相同，所以过程中气体放出的热量大于过程中吸收的热量，故E正确．
16．ADE
【详解】
A．温度是分子的平均动能的标志，温度高气体分子热运动就剧烈，只要减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就降低，故A正确；
B．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，不是指的该气体的所有气体分子体积之和，故B错误；
C．在完全失重的情况下，气体分子运动不停止，对容器壁的碰撞不会停止，则气体的压强不会为零，故C错误；
D．理想气体在某过程中从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能可能减小，故D正确；
E．由盖吕萨克定律可知，一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故E正确；
故选ADE．
17．AC
【详解】
AB．根据理想气体状态方程可得
过程中，气体做等温变化，所以
选项A正确，B错误；
CD．过程中内能减小了，根据热力学第一定律有
解得
即过程中，气体放出的热量，选项C正确，D错误。
故选AC。
18． 增加 做功 热传递
【详解】
空气被压缩时，内能增加；
压缩过程是做功的方式改变了气体内能；
棉花的内能是通过热传递方式改变的。
19． 引力 小于 放出热量 3.5×105J
【详解】
（1）液体表面层分子间的距离大于平衡距离，所以分子间作用力表现为引力；
[2] 液体内部分子之间的平均距离等于平衡距离，所以大于表面层分子间的距离。
（2）由题意可知，活塞对空气做的功为，空气的内能变化为，根据热力学第一定律得
解得
即空气向外界放出热量，热量为。
20． 小于
【详解】
设封闭气体压强为p，气体发生等压变化，对活塞，由平衡条件得
气体发生等压变化，该过程气体对外做功
由热力学第一定律得
解得
即气缸内气体内能的变化量小于Q
封闭气体初状态参量
，
末状态参量
由盖吕萨克定律得
解得
21． 85cmHg 放热 不变
【详解】
①以玻璃管内的气体为研究对象，气体的状态参量
初状态
p1=p0+h1=（76+4）cmHg=80cmHg，V1=51S
末状态参量
p1=p0+H=（76+H）cmHg，V2=（57-H）S
气体发生等温变化，由玻意耳定律得
p1V1=p2V2
代入数据解得
p2=85cmHg
②气体发生等温变化，气体温度不变，内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体要放出热量。
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）活塞静止，处于平衡状态，由平衡条件得：
容器中气体压强为
（2）活塞缓慢上升，气体等压变化，故气体对外做功为
由热力学第一定律可知，气体内能增量为
（3）由盖吕萨克定律可得
解得
故气体温度升高了
23．（1）4L,325K,400K（2）放热
【详解】
①气体由状态A到状态C发生等温变化，根据玻意耳定律有
其中，，
解得：
由题图知气体由状态A到状态B发生等容变化，根据查理定律有
其中，
解得：
由题图可知气体由状态D到状态A发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有：
其中
解得
②由p-V图像知，从状态B到状态C气体体积增大，设气体对外做的功为，从状态D到状态A气体体积减小，设外界对气体做的功为，根据可知，在p-V图像中，图线与横轴围成的面积的物理意义为功，所以有，即全过程外界对气体做功．
气体最终回到状态A，温度不变，内能不变，即，根据热力学第一定律可知，经过全过程状态变化，气体放热．
24．（i）；（ii）315J
【详解】
（i）根据盖·吕萨克定律可得
即
代入数据可得
则
（ii）缸内气体压强
此过程中外界对气体做功
根据热力学第一定律有
代入数据解得
答案第1页，共2页