3.2 热力学第一定律同步练习（Word版含答案）

3.2热力学第一定律同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．一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
2．如图所示，a、b、c为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是（　　）
A．a、b、c三个状态的压强相等
B．从a到b气体内每一个分子的无规则热运动都变剧烈
C．从b到c气体吸收的热量等于气体对外界做的功
D．从a到b气体对外界做功的数值小于从b到c气体对外界做功的数值
3．下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是( )
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
4．下列说法正确的是（　　）
A．气体分子热运动的平均动能减小时，则气体压强也一定减小
B．分子力随分子间距离的减小可能会增大
C．破碎的玻璃很难再“粘”在一起，说明分子间有斥力
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
5．关于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体的压强是由气体分子重力产生的
C．气体压强不变时，气体的分子平均动能可能变大
D．气体膨胀时，气体的内能一定减小
6．下列说法中正确的是　　
A．气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．布朗运动反映了液体分子运动的无规则性
C．温度高的物体分子平均动能大，因此内能一定大
D．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换
7．密闭有空气（非理想气体，分子间的作用力表现为引力）的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气
A．内能不变 B．外界对瓶内空气做功
C．分子力做正功，分子势能变大 D．分子力做负功，分子势能变大
8．下列说法中正确的是
A．对于一定质量的理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
B．对于一定质量的理想气体，当体积减小时，单位体积的分子数增多，则气体的压强一定增大
C．压缩一定质量的理想气体，其内能一定增加
D．分子a从很远处趋近固定不动的分子b，当分子a运动到与分子b的相互作用力为零时，分子a的动能一定最大
9．一定质量的理想气体从状态a开始经过状态回到状态a的图像如图所示。已知气体处于状态a时的压强为，则下列判断正确的是（　　）
A．气体处于状态c时的压强为
B．过程中外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量
C．过程中气体对外界做的功等于过程中外界对气体做的功
D．过程中气体内能的增加量等于过程中气体内能的减少量
10．一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab，bc，cd，da四个过程又回到状态a，其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，cd的延长线经过坐标原点O，ab、bc分别与横轴、纵轴平行，e是Ob与da的交点，下列说法正确的是（　　）
A．气体从状态c到状态d是等容变化 B．ab之间某个状态的压强小于状态e的压强
C．气体从状态b到状态c是气体对外做功同时吸热 D．气体从状态d到状态a是压强增大
11．一定质理的理想气体变化图像如图所示，气体从1→2→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为；气体从1→4→3的过程对外做的功为，从外界吸收的热量为，气体内能的变化量为，则它们之间的关系正确的是（　　）
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
12．如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量、常温常压的气体，气缸固定不动．一条细线一端连接在活塞上，另一端跨过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止，现不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出，气缸、周围环境温度不变，分子间作用表现为引力）．则在活塞移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气缸内气体的分子平均动能不变，内能可能不变
B．气缸内气体的内能变小
C．气缸内气体的压强变小
D．气缸内气体向外界放热
13．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（　　）
A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体分子的密度增大
C．吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功 D．吸盘内气体压强增大
14．如图所示，一用锁钉锁定的导热活塞将导热气缸分成体积相等的左右两室，开始时气体压强之比为5：3；拔出锁钉后，活塞移动并最终保持稳定状态。外界温度恒定。则下列说法正确的是（　　）
A．右室气体吸热 B．左室气体吸热
C．右室气体对左室气体做正功 D．左室气体分子平均速率变大
15．如图所示，圆柱形汽缸开口向上，活塞和汽缸中间的固定隔板将汽缸分为两个气室，分别密封等质量的同种气体甲、乙，汽缸、活塞绝热，隔板导热良好，活塞与汽缸壁间无摩擦，活塞处于静止状态，两气柱长度相等。现将一重物放在活塞上，大气压强保持不变，内部气体可视为理想气体，则（　　）
A．活塞达到新的平衡过程中，甲气体吸热 B．活塞达到新的平衡过程中，甲内能减小
C．活塞达到新的平衡后，甲内能比乙小 D．活塞达到新的平衡后，甲的压强比乙大
二、填空题（共4题）
16．一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体对活塞______（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”或“放热”）．
17．如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，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A气体加热一段时间，后来活塞达到新的静止平衡状态，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁的摩擦，大气压强保持不变，则气体A______（填“吸热”或“放热”），内能A______（填“增加”或“减小”）。
18．如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经状态、和后回到状态，图中曲线、为反比例函数图线，直线平行于轴，直线平行于轴。该理想气体经过的、、、的四个过程中，气体对外放热的过程有_________；气体对外做功的过程有________；气体内能增加的过程有___________。
19．（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J。试问：此压缩过程中，气体___________(填“吸收”或“放出”)的热量等于____________J。
（2）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化
其中表示等压变化的是________(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能__(填“增加”、“减少”或“不变”)。
（3）设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子。(已知1mol，水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字) ____
三、综合题（共4题）
20．开口朝上薄壁绝热汽缸内壁光滑，缸底装有电热丝，一定质量理想气体被一个面积为S=2.510-4m 、质量为m=0.5kg的绝热活塞封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁紧密接触且不计摩擦。初始时，缸内气体温度为t0=27，内能为U0= 90J，活塞与缸底距离h0=20cm，现通过电热丝给封闭气体缓慢加热，当气体温度为177时，活塞与缸底距离为h。已知理想气体内能U与热力学温度T成正比，大气压强p0= 1.0105Pa，重力加速度g= 10m/s ，求：
(1)封闭气体温度为177时，活塞与缸底距离h和气体内能U的大小；
(2)缓慢加热过程中，封闭气体吸收的热量Q。
21．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等温过程到状态B．此过程中，气体温度t＝20℃，吸收的热量Q＝3.6×102 J，已知A状态的体积是1升，求
（1）此过程中气体内能的增量；
（2）此过程中气体是对外做功还是外界对气体做功，做的功是多少；
（3）若气体先从状态A经等压变化到状态C，再经等容变化到状态B，则这个过程气体吸收的热量是多少？
22．如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热气缸，上端开口，有一质量m=10kg、横截面积S=10cm2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，在气缸内距缸底h=0.2m处有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0=200K。现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞恰好离开a、b。已知大气压强p0=1.0×105Pa．（g取10m/s2）求：
（1）活塞恰要离开a、b时，缸内气体的压强p1；
（2）当活塞缓慢上升△h=0.1m时（活塞未滑出气缸）缸内气体的温度出T为多少？
（3）若从开始加热到活塞缓慢上升△h=0.1m的全过程中电阻丝放热52J，求气体内能的变化量△U
23．一气象探测气球，充有温度为27.0℃的氦气，缓慢上升至海拔6.50km高空时体积为6.0m3，在此过程中气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，气球保持高度不变，气球内的氦气温度逐渐减小到此高度处的气温，已知在这一海拔高度气温为48.0℃、大气压为，求：
①氦气最终的体积多大；
②停止加热后氦气温度逐渐减小的过程中大气对气球做的功。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．D
4．B
5．C
6．B
7．B
8．D
9．D
10．B
11．C
12．C
13．A
14．B
15．D
16． 不变 做负功 放热
17． 吸热 增加
18． 、 、
19． 放出 5×104 C 增加 7×103（6×103～7×103都算对）
20．(1)30cm，135J；(2)48J
21．（1）（2）对外做功，做功W=360J（3）Q=600J
22．（1）2.0×105pa；（2）600K；（3）32J
23．①；（2）
答案第1页，共2页