3.1热力学第一定律 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修三 3.1 热力学第一定律
一、单选题
1．地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中（不计空气团内分子间的势能）（　　）
A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变
C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变
2．如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　）
A．在过程中气体对外界做功 B．在过程中气体对外界做功
C．在过程中气体的内能逐渐变大 D．在过程中气体的内能逐渐变小
3．如图所示，一绝热容器被隔板K隔成两部分。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．外界对气体做功，内能增加
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
4．关于气体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定减小
5．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．水分子的内能比冰分子的内能大
B．物体所处的位置越高分子势能越大
C．一定质量的0℃的水结成的0℃冰，内能一定减少
D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能
6．下列说法正确的是（　　）
A．如果气体的体积减小，压强可能减小
B．两分子间相互作用的分子势能随分子间距离的减小而增大
C．吹满气的气球打开气口后气体会快速喷出说明气体分子间有斥力
D．在绝热条件下将一杯水举高，水由于外界做功而内能增大
7．如图所示，ABCA表示一定质量的理想气体的一个循环过程，下列说法正确的是（　　）
A．在A→B过程中，气体对外做了功 B．B→C过程中，气体内能不变
C．C→A过程中，气体内能减少 D．A→B→C过程中，气体放热
8．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　）
A．状态a→b，理想气体的内能减小
B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少
C．状态b→c，外界对理想气体做正功
D．状态c→a，理想气体的密度增大
9．如图所示，由导热材料制成气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中气缸内的气体（　　）
A．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多
B．气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因
C．气体分子的速率分布情况不变
D．气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量
10．下列说法正确的是（　　）
A．若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等
B．做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变
C．一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2.则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量
D．高温物体内能多，低温物体内能少
11．如图所示，一定量的理想气体从状态 A 开始，经历两个过程，先后到达状态 B 和 C，下列说法正确的是（　　）
A．状态 A 和状态 B 温度相同，状态 C 温度最高
B．状态 B 和状态 C 温度相同，状态 A 温度最高
C．从状态 A 到状态 B 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
D．从状态 B 到状态 C 温度升高，气体对外界做功，不断吸热
12．“百脉寒泉珍珠滚”为章丘八大景之一。假如泉水深5m，底部温度为17℃，一个体积为5.8×10-7m3的气泡从底部缓慢上升，到达泉水表面时温度为27℃，气泡内气体的内能增加了2×10-2J。不计气体分子间的相互作用，g取10m/s2，外界大气压强取1.0×105Pa，水的密度取1×103kg/m3。下列说法正确的是（　　）
A．气泡内所有分子动能都增大
B．气泡上升过程中对外做功，放出热量
C．气泡到达泉水表面时的体积为9×10-7m3
D．上升过程中气泡吸收热量大于6.8×10-2J
13．现代某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（　　）
A．在状态a和c时的内能可能相等
B．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
C．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
D．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
14．一定质量的理想气体经历状态变化，其图线如图所示，变化顺序为，图中段延长线过坐标原点，线段与p轴垂直，线段与轴垂直，则（　　）
A．，压强不变、外界对气体做功、气体放出热量
B．，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
C．，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
D．，压强增大、气体对外界做功、同时放出热量
15．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强恒定，视气泡内气体为理想气体。则气泡缓慢上升过程中，以下说法正确的是（　　）
A．气泡内气体的压强可能不变
B．气泡内气体对外界做功
C．气泡内气体温度升高导致放热
D．气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数增大
二、填空题
16．国庆期间，放飞气球增添节日气氛。图为某氦气球的上升过程，破裂之前，气球内的氦气的压强将_______（选填“变大”、“变小”或“等于”），气球内氦气的内能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
17．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经abcda过程，最后回到状态a，其p-V图象是一个菱形，已知菱形中心对应的压强为，体积为、温度为，则a→b过程中，外界对气体做的功______（填“大于”“小于”或“等于”）零，气体在状态d时的温度______（填“大于”“小于”或“等于”）。
18．可膨胀容器中迅速充入某种压强大于标准大气压的气体，立刻密封，过1分钟后容器的体积增大了，容器与外界绝热，该气体可视为理想气体，容器中气体分子的平均动能_________（选填“增加”“不变”或“减小”），此过程中气体对外________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”）。
三、解答题
19．某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容为。
20．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化，在上浮过程中气泡的内能如何变化，吸热还是放热？
21．一定量的气体，从外界吸收的热量，内能增加了。那么，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？
22．给你一小段细铁丝、一盒火柴和一小块粗糙的布片，请你用两种不同的方式使铁丝的温度升高。体验它们的效果，说出其中的道理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
气团上升过程中压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做功，气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，内能减小，理想气体内能只与温度有关，因此气体温度降低，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
A．由图可知，的过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，A错误；
B．由图可知，的过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，B错误；
C．根据理想气体气态方程
可知，的过程中，p增大，V减小，T不一定变大，故内能不一定增大，C错误；
D．根据理想气体气态方程
可知，的过程中，p不变，V减小，则T变小，则气体的内能逐渐变小，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
AB．绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0，稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0，根据热力学第一定律可知，内能不变，故A、B错误；
CD．气体的内能不变，则温度不变，稀薄气体扩散，体积增大，由可知压强必然减小，故C错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．温度相同的气体，其分子平均动能相同，仅质量相同，分子质量不同的气体，所含分子数不同，分子的动能也可能不同，所以内能不一定相同，A错误；
B．气体的内能与整体运动的机械能无关，B错误；
C．理想气体不考虑分子间相互作用力，分子势能为零，一定量的气体，分子数量一定，温度相同时分子平均动能相同，由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以C正确；
D．由盖—吕萨克定律可知，一定量的理想气体，等压膨胀过程中，温度一定升高，则其内能一定增加，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．分子内能和温度，质量等因素有关，所以水分子的内能不一定比冰分子的内能大，A错误；
B．物体所在的位置越高，所具有的重力势能可能大，但分子势能不一定大，分子势能和分子间的作用力有关，B错误；
C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰需要释放热量，而温度不变，所以内能一定减小，C正确；
D．内能与宏观运动无关，运动物体的内能不一定大于静止物体的内能，故D错误；
故选C。
6．A
【详解】
A．如果气体的体积减小，同时气体的温度降低，根据理想气体状态方程 知，气体压强可能减小，A正确；
B．当 时，分子间作用力表现为引力，分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小，B错误；
C．吹满气的气球打开后气体会很快喷出，是因为内外存在压强差的缘故，而不是说明气体分子间有斥力，C错误；
D．在绝热条件下将一杯水举高，水的机械能增加，内能不变，D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．由图可知A→B过程中，气体发生等压变化，温度降低，由盖吕萨克定律可知，气体体积减小，外界对气体做功，A错误；
B．由图可知B→C过程中，气体压强与热力学温度成正比，由查理定律可知，气体发生等容变化，气体温度升高，内能增加，B错误；
C．由图示可知，C到A过程中，气体温度保持不变，气体内能不变，该过程气体压强减小，C错误；
D．由图示图象可知，A→B过程压强不变而温度降低，内能减少，体积减小，根据热力学第一定律可知
B→C过程为等容变化，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知
B→C过程和A→B过程温度的变化相等，则内能的变化相等，所以A→B过程中气体放出的热量大于B→C过程中吸收的热量，A→B→C过程中，气体放热，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．状态a→b为等温变化，所以理想气体内能不变，所以A错误；
BC．状态b→c为等压变化，且体积减小，外界对气体做正功，分子数密度增大，则单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变大，所以B错误，C正确；
D．状态c→a为等容变化，即体积不变，由
可知，一定质量的理想气体的密度不变，所以D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．活塞上方液体逐渐流出，对活塞受力分析可得，气缸内气体压强减小，体积变大，又气缸内气体温度不变，则单位时间气体分子对活塞撞击的次数减少，故A错误；
B．气体分子对活塞的碰撞是活塞向上运动的原因，故B错误；
C．外界的温度保持不变，导热材料制成的气缸内气体温度不变，气体分子的速率分布情况不变，故C正确；
D．气缸内气体温度不变，气缸内气体内能不变；气缸内气体压强减小，体积变大，气体对外界做功；据热力学第一定律，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。
10．B
【详解】
A．两物体没有发生传热是因为两物体温度相等，故A错误；
B．做功和传热递都是改变物体内能的方式，故B正确；
C．物体温度从t1升高到t2，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是对物体做了功，吸引的热量不一定相同，与过程有关，故C错误；
D．高温物体分子的平均动能大，但内能不一定大，故D错误。
故选B.
11．C
【详解】
AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据
因为
VB＞VA
则有
TB＞TA
而状态B到状态C是一个等容过程，则有
因为
pB＞pC
则有
TB＞TC
对状态A和C，依据理想气体状态参量方程，则有
即
解得
TA=TC
故AB错误；
C．从状态 A 到状态 B 温度升高，内能增大，体积膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律
可知气体不断吸热，故C正确；
D．从状态 B 到状态 C 温度降低，内能减少，体积不变，气体不做功，根据热力学第一定律
可知气体不断放热，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．由于不计气体分子间的相互作用，则气泡内的气体为理想气体，内能增大即气体分子的平均动能增大，不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；
B．上升过程中，气体内能增加，体积增大，对外做功，由
可知，上升过程中气体吸收热量，故B错误；
C．由理想气体的状态方程
代入数据
求得气泡到达泉水表面时的体积为
故C正确；
D．由气体对外做功的表达式
可得
当压强不变时，可求得气体对外做功等于4.8×10-2J，由于上升过程中气体压强减小，所以对外做功小于4.8×10-2J，由
可得上升过程中气泡吸收热量小于6.8×10-2J，故D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．从c到d为绝热膨胀，有
根据热力学第一定律
可知
温度降低；从d到a，体积不变，由查理定律
可知压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于状态a态温度，根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态a的内能小于状态c的内能，A错误；
BC．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则
即
即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能， BC错误；
D．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功
根据热力学第一定律
即外界对其做的功全部用于增加内能，D正确。
故选D。
14．A
【详解】
由理想气体状态方程可知
由题图可知，连接的直线的斜率小,所以b对应的温度低，c对应的温度高。
A.过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程可知气体温度降低，理想气体内能只与温度有关，故内能减少，做功与否只与体积变化有关，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律，气体放热，故A正确；
B．过程，气体体积V不变，压强p变小，不做功，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，气体放热，故B错误；
C．过程，气体压强减小而体积增大，对外做功，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，气体吸热，故C错误；
D．过程温度升高，由图像可知，同时压强增大，且体积也增大，对外做功，吸热，故D错误。
故选A。
15．B
【详解】
AD.气泡内气体的压强为
因为大气压强p0恒定，且气泡缓慢上升过程中h减小，所以p减小，则气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数减少，故AD错误；
B.根据理想气体状态方程
可知当p减小且T增大时，V一定增大，所以气泡内气体对外界做功，故B正确；
C.气泡内气体温度升高，则内能增大，且对外界做功，根据热力学第一定律可知气体吸热，故C错误；
故选B。
16． 变小 减小
【详解】
[1]上升过程中，外界压强减小，由平衡条件知，气球内部压强变小；
[2]由题意可知，气球的体积在变大，可知气体对外界做功，由于高度越高，温度越低，故气球不可能从外界吸热，由热力学第一定律可知，气球内氦气的内能减小。
17． 小于 小于
【详解】
[1][2]气体由状态a变化到状态b的过程，气体压强和体积都增大，故气体对外做功，外界对气体做的功小于零；将状态d与菱形中心相比较，气体发生等容变化，根据查理定律有
由于
故有
18． 减小 做正功
【详解】
[1][2]由热力学第一定律
容器与外界绝热，外界对气体做负功，气体对外做正功，内能减小，分子势能始终为0，所以分子动能减小，分子平均动能减小。
19．
【详解】
设水的质量为m，上下水潭的水温差为，根据能量守恒定律有
因为每层楼高大约3m，所以
解得
20．内能不变，吸收热量
【详解】
气泡上升过程中，温度不变，内能不变；上浮过程中，压强减小，则体积变大，对外做功，根据 U=W+Q可知，气泡吸收热量。
21．气体对外界做功，
【详解】
由热力学第一定律
代入数据解得
可知气体对外界做功，做了的功。
22．见解析
【详解】
用粗糙的布片包住铁丝来回数次摩擦使铁丝的温度升高是通过克服摩擦做功来改变物体内能的；
用点燃的火柴直接对铁丝加热使铁丝的温度升高，从温度高的地方来获得内能，由温度差引起了内能的改变，故是通过热传递来改变物体内能的；
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
答案第1页，共2页
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