4.1 热力学第一定律 同步练习（word版含解析）

4.1热力学第一定律
一、选择题（共15题）
1．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．液体分子的无规则运动称为布朗运动
D．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
2．用图甲所示的装置探究注射器内封闭气体的压强与体积的关系，根据测得的实验数据作出图像如图乙所示，线段的延长线经过坐标原点，段为曲线，环境温度保持不变。则下列说法中正确的是
A．过程，气体的内能增加 B．过程，气体吸收热量
C．过程，气体对外做正功 D．过程，可能出现了漏气
3．如图，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示．则在此过程中
A．气体温度一直降低
B．气体温度不变
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
4．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高，这是因为（　　）
A．胎内气体压强不断增大，而容积不变 B．轮胎从外界吸热
C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度 D．打气时，外界不断对胎内气体做功
5．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功，气体内能减少，传递热量为Q，则下列各式正确的是（　　）
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
6．用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（　　）
A．体积减小，内能不变
B．体积减小，压强减小
C．对外界做负功，内能增大
D．对外界做正功，压强减小
7．下列说法正确的是
A．物体温度升高，分子的平均动能增加
B．物体温度升高，每个分子的动能都增加
C．物体从外界吸收热量，物体的内能一定增加
D．外界对物体做功，物体的内能一定增加
8．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
9．一定质量的某种理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p V图像如图所示. 已知气体处于状态A时的温度为300 K，则下列判断正确的是（　 ）
A．气体处于状态C时的温度是100 K
B．在A、B和C三个状态中，状态B的分子平均动能最大
C．从状态B变化到状态C过程中气体吸热
D．从状态A变化到状态C过程中气体内能先减小后增大
10．下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度升高时，其内部每个分子热运动动能一定都增大
B．一切物体的内能都是物体内所有分子热运动动能的总和
C．当液体被压缩时，液体内分子的引力和斥力同时增大，但斥力增大得较快
D．一定质量的气体被压缩时，其内能一定增大
11．如图所示是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103J/（m2·s）。一台热水器的聚热面积为2m2，若每天相当于太阳直射热水器4h，太阳能的20%可转化为水的内能，下列分析正确的是（　　）
A．太阳垂直射到地面附近的单位面积的热辐射功率为7×103W
B．这台热水器单位时间聚集的太阳能最多为7×103J
C．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为5.6×104J
D．这台热水器全年内最多转化的水的内能约为1.4×1010J
12．一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，，
13．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是（　　）
A．在过程ab中气体的内能不变
B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功
D．在过程bc中气体从外界吸收热量
14．如图所示，在汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成，开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，忽略气体分子间相互作用，在此过程中（　　）
A．若缸内气体与外界无热交换，则气体分子的平均动能减小
B．若缸内气体与外界无热交换，则气体温度可能升高
C．若缸内气体的温度保持不变，则气体从外界吸收热量
D．若缸内气体的温度保持不变，则气体压强可能变大
15．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（　　）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，外界对气体做功
D．从状态b到a，气体吸热
二、填空题
16．我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝3 m3如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。
(1)求990 m深处封闭气体的体积（1 atm相当于10 m深的海水产生的压强）。( )
(2)下潜过程中封闭气体________（选填“吸热”或“放热”），传递的热量________（选填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。
17．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量。
(1)从状态A到B，气体经历的是______ (选填“等温”，“等容”，或“等压”)过程；
(2)从B到C的过程中，气体的内能______ (选填“增大”“减小”或“不变”)。
18．如图是常见的气压式水枪储水罐示意图，从储水罐充气口充入足够多的气体，然后关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。向储水罐充气是为了______；若不考虑罐内气体与外界的热传递因素，则在水不断喷出的过程中罐内气体的内能______（选填“逐渐增加”、“逐渐减少”或“保持不变”）。
19．焦耳的实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的______两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式．
三、综合题
20．如图，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体。气体从状态（活塞在处）变为状态（活塞在处）时，气体吸收热量，并对外做功。
(1)气体的内能改变了多少？是增加还是减少？
(2)某人在上一问的基础上又接着提了后一个问题，说：“有人使气体从上一问的状态再回到状态，即回到原来时的体积和温度，气体放出的热量是，那么返回过程中气体对外做的功又是多少？”请你对后一个问题进行评价。
21．如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射．
①这三种方式在传递能量时有什么共同点？
②热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？
22．如图所示，在水平固定的筒形绝热汽缸中，用绝热的活塞封闭一部分气体，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，活塞的横截面积为0.2m2，外界大气压强为105Pa，气体温度为27℃时，活塞与汽缸底相距45cm，用一个电阻丝R给气体加热，活塞将会缓慢移动，使汽缸内温度升高到77℃。
（1）求活塞移动了多大距离？
（2）已知被封闭气体的温度每升高1℃，其内能增加74.8J，求电阻丝对气体提供的热量为多少？
（3）请分析说明，升温后单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数如何变化。
23．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D。已知在状态A时，气体温度tA＝327 ℃。
（1）求气体在状态B时的温度；
（2）已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明原因。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
试题分析：根据热力学第一定律：，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加；物体对外界做功，其内能不一定减少，选项AB错误；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，选项C错误，D正确；故选D.
2．D
【详解】
AB．因AB是过原点的直线，可知过程温度不变，气体的内能不变；过程体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，选项AB错误；
C．过程，体积减小，则外界对气体做功，选项C错误；
D．过程中pV乘积减小，则可能出现了漏气，选项D正确。
故选D。
3．C
【详解】
由图知气体的 PV一直增大，由PV/T=C知气体的温度一直升高，故AB错误．气体的体积增大，则气体一直对外做功，气体的内能一直增加，根据热力学第一定律△U=W+Q可知气体一直从外界吸热，故C正确．气体吸收的热量用于对外功和增加内能，故D错误．
4．D
【详解】
在给自行车打气时候，外界对打气筒内气体做功，气筒内气体温度升高，这部分高温气体进入轮胎内的过程中又对轮胎内气体做功，从而导致轮胎内气体温度升高，故ABC错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
外界对气体做功，记为
气体内能减少，记为
根据热力学第一定律得
即它向外传递的热量为2．0×105J，选项B正确。
故选B。
6．C
【详解】
充气袋四周被挤压时，袋内气体的体积减小，压强变大，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，Q=0，则，内能变大。
故选C。
7．A
【详解】
AB. 温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子平均动能变大，但并非每个分子动能都增大，A正确B错误．
CD.根据热力学第一定律可知 ，所以物体从外界吸收热量或外界对物体做功，物体的内能均不一定增加，CD错误．
8．B
【详解】
试题分析：分子间的作用力表现为引力，而体积减小，分子力做正功，分子势能减小，温度降低，分子平均动能减小，故内能减小，薄塑料瓶变扁，气体体积减小，外界对气体做功，B正确；
9．B
【详解】
AB．由题意可知TA=300K，由于A→B的过程为等压变化，则由
=
代入数据解得
TB=900K
B→C过程是等容变化，则由
=
代入数据解得
TC=300K
在A、B和C三个状态中，状态B的温度最高，分子平均动能最大，故A错误，B正确；
C．从状态B变化到状态C过程中，体积不变，则W=0，温度降低，则内能减小， U<0，根据热力学第一定律可知，Q<0，气体放热，选项C错误；
D．从状态A变化到状态C的过程中，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．物体的温度升高是指分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，所以A错误；
B．物体的内能是所有分子的动能和势能的总和，所以B错误；
C．分子间的作用力随距离的减小而增大，但斥力增大得较快，所以C正确；
D．由热力学第一定律
可知，一定质量的气体被压缩时，同时放出大量热量时，其内能不一定增大，所以D错误；
故选C。
11．A
【详解】
A．由功率的公式，即
A正确；
B．由题意可知，这台热水器单位时间聚集的太阳能最多为
B错误；
C．根据题意，这台热水器一天内最多能利用的太阳能为
C错误；
D．根据题意，这台热水器全年内最多转化的水的内能约为
D错误。
故选A。
12．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。
13．BD
【详解】
A．从a到b等容升压，根据
＝C
可知温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，故A错误；
B．在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，故B正确；
C．在过程ab中气体体积不变，可知气体对外界不做功，故C错误；
D．在过程bc中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变；根据热力学第一定律
U=W+Q
可知，气体从外界吸收热量，故D正确；
故选BD。
14．AC
【详解】
AB．若缸内气体与外界无热交换，由于气体膨胀对外做功，所以
根据热力学第一定律得
所以气体内能减小，温度降低，分子平均动能减小。A正确，B错误；
C．若缸内气体的温度保持不变，则气体内能不变，则有
则气体从外界吸收热量。C正确；
D．根据玻意耳定律得，气体体积变大时，压强减小。D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
A．从状态d到c，温度不变则内能不变，根据
温度不变压强减小，则气体体积增大，气体对外界做功，气体吸热，A错误；
B．从状态c到b，温度降低内能减少；从状态c到b，过O点的斜率增大，气体的体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体放热，B正确；
C．从状态a到d，根据
压强不变，温度升高，则气体的体积增大，气体对外界做功，C错误；
D．从状态b到a，气体的体积不变，不做功；温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，气体吸热，D正确。
故选BD。
16． 2.8×10－2 m3 放热 大于
【详解】
(1)当汽缸下潜至990 m深处时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知p＝100 atm
根据理想气体状态方程得
代入数据得
(2)由上知封闭气体的体积减小，外界对气体做功，W＞0；封闭气体可视为理想气体，温度降低，其内能减小，ΔU＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＜0，即下潜过程中封闭气体放热而且因为ΔU＜0，传递的热量大于外界对气体所做的功。
17． 等容 不变
【详解】
(1)由图知从状态A到B，对应的体积不变，故气体经历的是等容变化；
(2)理想气体的内能置于温度有关，从B到C的过程中温度不变，则气体的内能不变；
18． 增大罐内气体的压强 逐渐减少
【详解】
向储水罐充气是为了增大罐内气体的压强，以便阀门M打开后，水能更快的流出。
在水不断喷出的过程中，气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，不考虑罐内气体与外界的热传递，由热力学第一定律
可知
，
因此
所以罐内气体的内能逐渐减少。
19．始末
20．(1)160J，增加；(2)10J，后一个问题的题设条件有误，该过程不能发生，因为气体从B状态返回A状态，体积减小，显然应该是外界对气体做功才合理
【详解】
(1)根据热力学第一定律可知 ，汽缸内封闭气体的内能变化量为
即内能增加了160J；
(2)若气体从B状态又返回A状态，则气体的内能变化量为
根据热力学第一定律可知，气体由B状态返回A状态的过程中有
则
即气体从B状态返回A状态过程中，对外做功为10J。
21．①见解析；②见解析
【详解】
①三种方式都是热量从一个物体传递到另一个物体．
②热传递是内能在物体间（或一个物体的不同部分之间）转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化．
22．（1）7.5cm；（2）5240J；（3）见解析
【详解】
（1）气体发生的是等压变化，设活塞面积为S，开始时V1=SL1，T1=300K，
升温后V2=SL2，T2=350K
根据理想气体状态方程，有
解得L2=52.5cm
即活塞移动的距离
x=L2－L1=7.5cm
（2）气体对外做功
W=p0Sx=1500J
气体内能增加量
ΔU=74.8×50J=3740J
由热力学第一定律得
Q=ΔU＋W=5240J
（3）温度升高后，分子热运动的平均动能增加，平均每次对器壁的撞击力度增加，而压强不变，所以单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少。
23．（1）27℃；（2）
【详解】
（1）气体由状态A变化到状态B由查理定律可得
所以
tB＝27℃
（2）由B→D的过程，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律
可得
答案第1页，共2页