2.2热力学第一定律 同步练习（含答案） (2)

2.2热力学第一定律
同步练习
1．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体从外界吸收了热量，其内能一定增加
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也不一定增大
D．若气体内能增加了，则气体一定从外界吸收了热量
E．若气体从外界吸收了热量，其温度也不一定升高
2．（6分）下列说法正确的是（
）。
A.两个物体只要温度相等，那么他们分子热运动的平均动能就相等；
B.在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机；
C．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成；
D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”；
E．1kg的0oC的冰比1kg的0oC的水的内能小些
3．如图甲，一个导热气缸竖直放置,气缸内封闭有一定质量的气体，活塞与气缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中
（填入正确选项前的字母，选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．汽缸内每个分子的动能都增大
B．封闭气体对外做功
C．汽缸内单位体积内的分子数增多
D．封闭气体吸收热量
E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少
4．（4分）下列的有关说法中正确的是
A．分子间距离为时，分子间不存在引力和斥力
B．水面上的单分子油膜，在测量油膜直径大小时可把他们当做球形处理
C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
D．猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功
5．下列说法正确的是_________．
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
C．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
D．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
6．下列说法中正确的是（仅有一个正确选项）
A．气体向真空扩散时将对外做功，从而导致其内能减小
B．温度相同的任何物质的分子平均动能都是相同的
C．压缩气体一定能使气体温度升高
D．由于分子间存在着斥力的缘故，所以气体很容易充满它所能到达的空间
7．（6分）如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是：
A．气体分子平均动能不变
B．气体内能减少
C．气体吸收热量
D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
E．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
8．（6分）如图甲，一个导热气缸竖直放置,气缸内封闭有一定质量的气体，活塞与气缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中
（填入正确选项前的字母，选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．汽缸内每个分子的动能都增大
B．封闭气体对外做功
C．汽缸内单位体积内的分子数增多
D．封闭气体吸收热量
E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少
9．在温度均匀且恒定的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中，下列说法正确的是：
A.气泡内的气体向外界放出热量
B.气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变
C.气泡内的气体对外界做功，其内能减少
D.气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变
10．关于热现象，下列说法正确的是
A.布朗运动就是分子的热运动
B.物体吸收热量，内能一定增大
C.温度升高，物体内分子的平均动能一定增加
D.气体能够充满容器的整个空间,是由于气体分子间呈现出斥力的作用
11．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.已知状态A的温度为300
K.
①求气体在状态B的温度；
②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．
12．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）（
）
A、内能增大，放出热量
B、内能减小，吸收热量
C、内能增大，对外界做功
D、内能减小，外界对其做功
13．某密封容器内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏伽德罗常数为NA，写出容器内气体分子数的估算表达式
，假定向内推动活塞，对气体做功4J，同时气体向外界释放了2.5J的热量，则此过程中密闭容器内气体内能变化情况是
(请填出如何变化以及变化量)。
14．一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图象如图，AB、BC分别与p轴、T轴平行，气体在状态A时体积为V0，则在状态C时的体积为
；从状态A经状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功为W，内能增加了ΔU，则此过程中该气体吸收的热量为
。
15．
一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强p0=1.0×105Pa，线段AB与V轴平行。
①求状态B时的压强为多大？
②气体从状态A变化到状态B过程中，对外界做的功为10J，求该过程中气体吸收的热量为多少？
16．【选修3-3】（8分）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程变化到状态B，此过程中气体吸收的热量，求：
①该气体在状态A时的压强；
②该气体从状态A到状态B过程中内能的增量。
17．如图所示，有一质量为m，带电荷量为＋q的小球(可视为质点)，自竖直向下、场强为E的匀强电场中的P点静止下落．在距离P点正下方h处有一弹性绝缘挡板S(挡板不影响匀强电场的分布)，小球每次与挡板S相碰后电荷量均减少到碰前的(k>1)，而碰撞过程中小球的机械能不发生损失．
（1）设匀强电场中，挡板S处电势φs＝0，则电场中P点的电势φp为多少？小球在P点时的电势能Ep为多少？
（2）小球从P点出发后到第一次反弹到最高点的过程中电场力对小球做了多少功？
（3）求在以后的运动过程中，小球距离挡板的最大距离L.
18．【选修3-3】（6分）如题10图所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在圆柱形气缸内，活塞与气缸之间无摩擦，先将气缸放在的冰水混合物中气体达到平衡状态，测得气体的体积为，然后将气缸从冰水混合物中移出后，在室温（）中达到平衡状态，外界大气压强保持不变．求：
①气缸内气体在平衡状态的体积；
②气缸内气体从状态到状态过程是从外界吸热还是向外界放热？
19．（1）（6分）下列说法正确的是（
）
A．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
B．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间斥力大于引力
D．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
（2）（6分）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C．其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．求：
①该气体在状态C时的温度是多少
②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热 传递的热量是多少
20．（1）（6分）如图1所示气缸内密封的气体（可视为理想气体），在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是
A．气体内能可能减少
B．气体会向外界放热
C．气体吸收热量大于对外界所做的功
D．气体平均动能将减小
（2）（6分）一定质量的理想气体，由状态A经过等压变化到状态B，再经过等温变化到状态C，如图2所示，已知气体在状态A的温度=300K。求气体在状态B的温度和在状态C的体积。
参考答案
1．ACE
【解析】
试题分析：根据公式可得，若气体的压强和体积都不变，则其问题不变，故内能也不变，A正确；若气体从外界吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一定律，则内能不一定变化，温度不第一升高，B错误E正确；若气体的温度随时间不断升高，根据公式可得PV乘积变大，其压强不一定不断增大；C正确；改变内能的两种方式，一种是做功，另一种是热传递，D错误；
考点：：理想气体的状态方程；热力学第一定律；气体的内能。
2．ACE
【解析】
试题分析：温度是分子热运动的平均动能标志，两个物体只要温度相等，那么他们分子热运动的平均动能就相等，A选项正确；虽然在自然界能的总量是守恒的，在能的转化和转移具有方向性，所以B错；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，C正确；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它的变化”D错；1kg的0oC的冰变成1kg的0oC的水要吸收热量，所以E选项正确。
考点：热力学定律
3．
BDE
【解析】
试题分析：导热汽缸的环境温度升高是，汽缸内气体温度升高，分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都增大，A错误；封闭气体压强不变温度升高，膨胀对外做功，B正确；封闭气体压强不变温度升高，膨胀体积变大，汽缸内单位体积内的分子数减少，C错误；封闭气体温度升高内能增加，同时对外做功，由热力学第一定律可知，封闭气体吸收热量，D正确；封闭气体压强不变，体积变大，汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，E正确。
故选:BDE
考点：热力学第一定律；封闭气体压强
4．BC
【解析】
试题分析:
分子间距离为时，分子间存在引力和斥力，但是分子间引力和斥力相等，合力为零，选项A错误。油膜为单分子紧密排列的，因此单分子油膜的厚度被认为是油分子的直径，B正确。晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列，C正确。猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功，选项D错误。故选BC。
考点：本题考查了分子力、油膜法测分子直径、固体的特点、热力学第一定律。
5．D
【解析】
试题分析:
布朗运动时固体微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则热运动，选项A错误。由热力学第一定律可知改变内能有做功和热传递两种方式，选项B错误。由热力学第二定律知一切热现象都是不可逆的，功转变成热能自发发生，但热转化为功要引起其它的变化，选项C错误。由理想气体状态方程可知，压强不变时，温度降低，则体积减小，即增加，选项D正确。故选D。
考点：本题考查了布朗运动、热力学第一定律、热力学第二定律、理想气体状态方程。
6．B
【解析】
试题分析:
气体向真空中扩散，气体体积增大是分子力扩散的结果，无需克服外界做功，不会消耗气体本身能量，故内能不变，选项A错误。温度是物体热运动分子平均动能的标志，温度相同，分子平均动能一定相同，选项B正确。由热力学第一定律，若压缩气体同时又散热（），内能可以增大或不变、减小，即温度可以升高、不变或降低，选项C错误。气体容易充满整个空间是因为气体分子的热运动发生扩散现象的结果，气体分子间距大，分子斥力完全可以忽略不计，选项D错误。故选B。
考点：本题考查了气体的扩散、分子动理论、热力学第一定律。
7．ACE
【解析】
试题分析：活塞缓慢地向右移动的过程中，气体的温度始终和环境的温度相同，所以气体的内能不变，气体分子平均动能不变A正确，B错误；气体的内能不变，却对外做功，有热力学第一定律可以知道，气体一定吸收热量，C正确，
D错误；气体是从外界环境中吸收热，全部用来对外做功，但对外界有一定影响，此过程不违反热力学第二定律，E正确。
考点：本题考查了热力学第一定律
8．BDE
【解析】
试题分析：在大气压保持不变，环境温度缓慢升高的过程中，气体做等压变化，温度升高，体积增大，所以内能增大，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，A错误；体积增大，气体对外做功，B正确；单位体积内的分子数减少，C错误；由热力学第一定律知，内能增大，对外做功时，气体一定吸收热量，D正确；气体的压强不变，而分子的平均动能增大，汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数一定减少，E正确。
考点：本题主要考察了热力学第一定律和气体压强的微观解释
9．D
【解析】
试题分析：气泡体积增大，对外做功；由于温度不变，因此分子的平均动能不变，气泡内气体的内能不变；根据
EMBED
Equation.DSMT4
可知，气体吸收热量，故ABC错误，D正确．故选D．
考点：本题考查了热力学第一定律，气体做功和平均动能、内能的概念。
10．C
【解析】
试题分析：布朗运动不是分子的热运动，它是分子热运动的表现；根据
EMBED
Equation.DSMT4
,物体吸收热量，内能不一定增大；温度升高，物体内分子的平均动能一定增加；气体能够充满容器的整个空间,是由于气体分子都在做无规则自由运动。选项C正确。
考点：布朗运动、热力许第一定律、温度及气体的性质。
11．见解析
【解析】
试题分析：①由理想气体的状态方程＝
得气体在状态B的温度TB＝＝1200
K.
(2分)
②由状态B到状态C，气体做等容变化，由查理定律得：＝，则TC＝TB＝600
K
故气体由状态B到状态C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小．根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU＜0，W＝0，故Q＜0，可知气体要放热．(2分)
考点：理想气体的状态方程，气体实验定律，热力学第一定律
12．D
【解析】
试题分析：气体的内能由温度决定，当温度降低时，内能减小，而塑料瓶变扁，内部气体体积减小，外界对它做了功，根据热力学第一定律，它会放出热量，D正确。，A、B、C错误
考点：热力学第一定律
13．
N＝，增加了1.5J
【解析】
试题分析：容器内气体分子数为N＝nNA＝
根据热力学第一定律可知密闭容器内气体内能变化为ΔU＝Q＋W＝－2.5J＋4J＝1.5J＞0，即气体内能增加了1.5J
考点：本题主要考查了有关阿伏伽德罗常数的计算和热力学第一定律的应用问题，属于中档偏低题。
14．
V0，W＋ΔU
【解析】
试题分析：根据理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体在由状态A变化至状态C的过程中有：＝，解得：VC＝V0；
根据热力学第一定律有：ΔU＝Q＋(－W)
该气体在从状态A经状态B变化到状态C的过程中，吸收的热量为：Q＝W＋ΔU
考点：本题主要考查了理想气体状态方程和热力学第一定律的应用问题，属于中档偏低题。
15．①Pa
②10J
【解析】
试题分析：①AB:
Pa
1分
②AB:
1分
1分
考点：玻意耳定律、热力学第一定律
16．
①
②
【解析】
试题分析:
①对气体发生等容变化：由，
（3分）
得：
（2分）
②由A到B，体积不变，即气体与外界间无做功（）（1分）
由热力学第一定律可得：
（2分）
考点：本题考查了理想气体状态方程、热力学第一定律。
17．（1）
；
（2）
（3）
【解析】
试题分析：（1）由电场力做功与电势能变化的关系可得，
由题设条件知挡板S处电势，可得小球在P点时电势，电势能
（2）设第一次与挡板碰撞后能达到的高度为，由能量守恒可知
小球从P点出发到第一次碰撞后到达最高点过程中电场力对小球做的功为：
解得
（3）小球与挡板碰撞后小球所带电荷量逐渐减小，最终电荷量减小为零，整个过程中能量守恒，由能量守恒得：，解得小球离挡板的最大距离
考点：本题主要考查了带电小球在电场中运动的问题，要求同学们能正确分析带电小球的受力情况，判断小球的运动情况，结合能量守恒定律解题．
18．
①
②气体从外界吸热
【解析】
试题分析:
①设气缸内气体在平衡状态b的体积为，对一定质量的理想气体等压变化得：
（2分）
解得：
（2分）
②气体从状态到状态，由热力学第一定律：
其中温度升高，则内能增加（）；气体体积增大，对外作功（）
可得，即气体从外界吸热
（2分）
考点：本题考查了理想气体状态方程、热力学第一定律。
19．（1）
B
（2）吸热，热量为2000J
【解析】
试题分析：（1）晶体融化时需要吸收热量，但温度不一定升高，所以分子平均动能不一定增大，选项A错误。固体小颗粒做布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，选项B正确。由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，也有斥力，不过引力较显著，液体表面表现为具有收缩的趋势，选项C错误。在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较小，但绝对湿度不一定小，选项D错误。故选B。
（2）①对理想气体从状态A到状态C，由理想气体状态方程：
（2分）
其中:
解得：
（1分）
②因为状态A和状态C温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，
所以在这个过程中：
（1分）
由热力学第一定律得：故：
在整个过程中，气体在B到C过程对外做功所以：
（1分）
即：Q=2000J，是正值，故在这个过程中为吸热，热量为2000J.
（2分）
考点：本题考查了晶体的性质、布朗运动、表面张力、相对湿度；理想气体状态方程、热力学第一定律。
20．（1）C
（2），
【解析】
试题分析：(1)气体做等压膨胀，即压强不变，而体积增大，由理想气体状态方程可知温度升高，平均动能增大；而理想气体的内能，由温度决定，则内能增大，选项A错误、选项D错误。由热力学第一定律，内能增大，对外膨胀，则气体要从外界吸热，选项B错误。由于，则，选项C正确。故选C。
（2）由理想气体状态方程，可得
（2分）
解得：
（2分）
同样由理想气体状态方程
解得：
（2分）
考点：本题考查了热力学第一定律、理想气体状态方程、图象。
p
T
B
A
p0
2p0
O
T0
2T0
C
V
T
T0
V0
2V0
O
A
B
O
T/（×102K）
A
B
1.2
4.0
6.0
P/（×105Pa）
图1
图2