高二物理选择性必修三3.2《热力学第一定律》课时练习（word版含答案）

高二物理选择性必修三3.2《热力学第一定律》课时练习
一、选择题：
1、在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是(　　)
A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程
B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量
C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功
D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和
2、一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( )
A．Q1－Q2＝W2－W1 B．Q1＝Q2 C．W1＝W2 D．Q1＞Q2
3、一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程(　 )
A．气体从外界吸收热量2.0×105 J B．气体向外界放出热量2.0×105 J
C．气体从外界吸收热量6.0×104 J D．气体向外界放出热量6.0×104 J
4、如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中说法不正确的是(　　)
A.气体体积逐渐减小，内能增加 B.气体压强逐渐增大，内能不变
C.气体压强逐渐增大，放出热量 D.外界对气体做功，气体内能不变
5、如图所示，在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S.整个装置放在大气压为p0的室内，稳定时活塞与容器底的距离为h0.现把容器移至大气压仍为p0的室外，活塞缓慢上升d后再次平衡，重力加速度大小为g.若此过程中气体吸收的热量为Q，则密闭气体的内能(　　)
A．减少了Q－(mg＋p0S)d B．减少了Q＋(mg＋p0S)d
C．增加了Q－(mg＋p0S)d D．增加了Q＋(mg＋p0S)d
6、一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是（　　）
A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160J
B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量
C．从A到B的过程中吸热280J，并对外界做功120J
D．从A到B的过程中放热280J，外界对气体做功120J
7、如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法正确的是(　　)
A.过程①中，气体体积不变 B.过程②中，气体从外界吸收热量
C.过程②为绝热过程 D.状态a的体积大于状态d的体积
8、如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm=1.01×105Pa，则以下说法正确的是（　　）
A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功
B．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
C．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度一直保持不变
D．由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功
9、如图所示是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则(　 )
A．充气过程中，储气室内气体的内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能减小
C．喷水过程中，储气室内气体压强减小
D．喷水过程中，储气室内气体放热
10、封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A经B，C，D，再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O，A，D三点在同一直线上，BC垂直于T轴。下列说法正确的是(　　)
A．由状态A变化到状态B过程中，气体放出热量
B．由状态B变化到状态C过程中，气体放出热量
C．由状态D变化到状态A过程中，气体放出热量
D．A状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比D状态时少
11、一定质量的理想气体，在温度T1和T2下的压强p与体积V的关系曲线如图所示。气体由状态A等容变化到状态B的过程中，下列说法正确的是(　　)
A.温度降低，吸收热量 B.温度降低，放出热量
C.温度升高，吸收热量 D.温度升高，放出热量
12、如图所示，一定质量的理想气体(不计分子势能)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和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”。单位时间单位面积上分子碰撞次数为N，分子平均动能为k，下列说法正确的是(　　)
A．TAkB D．NB>NC
二、非选择题：
13、如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板(质量不计)固定，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(都可视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡．则可以判定初始时氢气分子的平均动能 氧气分子的平均动能，松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从 传递到 ，松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能 ，氢气的内能 。
14、如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体。p0和T0分别为外界大气的压强和温度。已知：气体内能U与温度T的关系为U＝aT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：
(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。
15、如图所示，质量m＝1 kg的导热汽缸倒扣在水平地面上，A为一T形活塞，汽缸内充有理想气体。汽缸的横截面积S＝2×10－4 m2，高度h＝40 cm，当外界温度为300 K时，汽缸对地面恰好没有压力，此时活塞位于汽缸中央。不计汽缸壁厚度，内壁光滑，活塞始终在地面上静止不动，大气压强为p0＝1×105 Pa，g取10 m/s2。
(1)求汽缸内气体的压强；
(2)环境温度升高时，汽缸缓慢上升，温度至少升高到多少时，汽缸不再上升？
(3)已知汽缸内气体的内能U与热力学温度T的关系为U＝0.015T(J)，求汽缸从图示位置上升到刚好不能再上升的过程中，汽缸内气体从外界吸收的热量。
16、若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，(设湖水的温度相等且保持不变)
(1)气泡上升过程中吸收的热量是多少？
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了多少？
17、爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1=27℃，大气压为p0。已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0。
(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
参考答案：
一、选择题：
1、D 2、A 3、B 4、A
5、C 6、D 7、D 8、A
9、C 10、C 11、C 12、D
二、非选择题：
13、等于 氧气 氢气 先增大后减小 比初始时的小
14、(1)在气体由压强p＝1.2p0到p0时，V不变，温度由2.4T0变为T1，由查理定律得：
＝， 解得T1＝2T0
在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖－吕萨克定律得＝，解得：V1＝0.5V。
(2)活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W＝p0(V－V1)，在这一过程中，气体内能的减少为ΔU＝a(T1－T0)。由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q＝W＋ΔU
得：Q＝p0V＋aT0。
15、 (1)1.5×105 Pa　
(2)600 K
(3)10.5 J
16、(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W＝0－(－0.6 J)＝0.6 J.
(2)由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J，内能增加0.2 J.
17、(1)根据查理定律
，T1=300K，p2=4p0
整理得T2=1200K，t2=927℃
(2)由热力学第一定律△U=Q+W，得△U=-20kJ-15kJ=-35kJ
故内能减少35kJ。