4.1热力学第一定律
跟踪训练（含解析)
1．如图所示，固定容器及可动活塞
P
都是绝热的，中间有一导热的固定隔板
B,B
的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞
P
缓慢地向
B
移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动
P
的过程中
A．外力对乙做功；甲的内能不变
B．外力对乙做功；乙的内能不变
C．乙传递热量给甲；乙的内能增加
D．乙的内能增加；甲的内能不变
2．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
3．如图所示，一导热性能良好的金属气缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（ ）
A．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
B．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大
C．气缸内大量分子的平均动能增大
D．气体的内能增大
4．如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中把柱塞向下缓慢按压使气柱体积变小（保持空气柱质量和温度不变），若玻璃管中封闭的气体可视为理想气体，对于这个过程下列分析正确的是（ ）
A．对管壁单位面积的平均作用力增大
B．分子间平均距离增大
C．分子平均动能增大
D．气体从外界吸收热量，内能增大
5．以下说法正确的是
。
A．表面张力使液体的表面有拉伸的趋势
B．压缩气体，气体的内能不一定增加
C．当气体分子热运动的剧烈程度减弱时，气体分子的平均动能减小
D．已知阿伏伽德罗常数为NA，氧气的摩尔质量为M、密度为ρ，则每个氧气分子的质量为，每个氧气分子的体积为
E.有两个相距较远的分子甲和乙，设乙分子固定不动，现让甲分子以一定的初速度向乙运动且两分子始终在同一直线上，当甲分子到达r=r0处时，甲、乙分子系统的分子势能最小
6．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，AB、BC、CD、DA这四段过程在p－T图象中都是直线，其中CA的延长线通过坐标原点O，下列说法正确的是( )
A．A→B的过程中，气体对外界放热，内能不变
B．B→C的过程中，单位体积内的气体分子数减少
C．C→D的过程中，气体对外界做功，分子的平均动能减小
D．C→D过程与A→B过程相比较，两过程中气体与外界交换的热量相同
7．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆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，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，则下列说法正确的是
A．充气过程中外界对储气室内气体做功，气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大，压强增大
C．只要储气室内气体压强大于外界大气压强，消毒液就能从喷嘴处喷出
D．喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功
E.喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小
8．气闸舱是载人航天航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置；其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员由太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体并没有对外做功，气体内能不变
B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
C．气体体积增大，压强减小，温度减小
D．气体分子单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数将减少
9．关于内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体的内能大小与它整体的机械运动无关
B．达到热平衡状态的两个系统内能一定相等
C．质量和温度相同的氢气和氧气内能一定相等
D．100°C水的内能可能大于100°C水蒸气的内能
E.一定量的理想气体压强不变、体积减小，其内能一定减小
10．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中气体的内能增加
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
11．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V的图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．
(1)气体状态从A到B是______过程(填“等容”、“等压”或“等温”)；
(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度______(填“升高”、“不变”或“降低”)；
(3)状态从C
到D的变化过程中，气体______(填“吸热”或“放热”)；
(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．
12．如图所示，密闭绝热的轻质活塞B将一定质量的理想气体封闭在绝热气缸内，轻质活塞A与活塞B通过一轻质弹簧连接，两活塞之间为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计。用外力F使活塞A静止不动。现增大外力F，使活塞A缓慢向右移动，则此过程气体的温度______。（填“升高”、“降低”或“不变”），外力F做的功______（填“大于”、“等于”或“小于”）气体内能的变化量，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数______（填“增加”、“不变”或“减少”）。
13．如图所示，一根两端开口、横截面积为
S＝2cm2
足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．
管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长
L＝21cm
的气柱，气体的温度为＝7
℃，外界大气压取
Pa(相当于
75
cm
高的汞柱压强)．
（1）若在活塞上放一个质量为
m＝0.1
kg
的砝码，保持气体的温度不变，则平衡后气柱为多长？
(g＝10)
（2）若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到＝77
℃，此时气柱为多长？
（3）若在(2)过程中，气体吸收的热量为
10J，则气体的内能增加多少？
14．如图所示，气缸开口向上放在水平地面上，缸内有一固定的导热板和一个可自由移动的活塞，开始时导热板上、下封闭气体、的压强相等、温度均为，气柱气体的体积为气柱气体体积为，已知大气压强为，活塞的质量为，活塞的横截面积为，气缸足够长，气缸和活塞都是绝热材料制成，给气体缓慢加热，当气体体积相等时，电热丝发出的热量为，重力加速度为。求：
（1）当气体体积相等时，中气体的压强多大？
（2）当气体体积相等时，两段气体增加的总内能是多少？
15．如图所示，p—V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J。当气体从状态B经过程II回到状态A时，外界压缩气体做功200J。求：
(1)由状态A经过程I变至状态B过程中，气体内能的变化量；
(2)当气体从状态B经过程II回到状态A的过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少。
参考答案
1．C
【解析】
活塞P压缩气体乙，则外力对气体乙做功，因P与外界隔热，可知乙的内能增加，因B是导热的隔板，可知乙的热量将传给甲，最终甲、乙的内能都增加，故选C.
2．C
【解析】
A．气体的体积是气体分子所能充满的整个空间，不是所有气体分子的体积之和，故A错误；
B．大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强，与气体重力无关，故B错误；
C．气体压强不变时，体积增大，气体温度升高，则分子的平均动能增大，故C正确；
D．气体膨胀时，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体对外做功同时可能吸收更多的热量，内能可以增加，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
A．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故A正确；
B．气缸内封闭气体被压缩，体积减小，压强增大，大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力增大，大量分子撞击气缸壁的平均作用力却不一定增大，故B错误；
C．温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变，故C错误；
D．金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温压缩，温度不变，气体的内能不变，故D错误。
故选A。
4．A
【解析】
该过程为等温变化，根据
可知压缩后气体压强增大。
A．对管壁单位面积的平均作用力增大即是压强增大，故A正确；
B．分子间平均距离增大即体积变大，不符合分析，故B错误；
C．分子平均动能增大意味着温度升高，但该过程为等温变化，故C错误；
D．该过程外界对气体做功，但内能不变，根据热力学第一定律可知，释放热量，故D错误。
故选A。
5．BCE
【解析】
A．表面张力使液体的表面有收缩的趋势，A错误；
B．压缩气体，对气体做功，如果气体放出热量，根据热力学第一定律，气体的内能可能增力也可能减小，B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，当气体分子热运动的剧烈程度减弱时，气体温度降低，气体分子的平均动能减小，C正确；
D．已知阿伏伽德罗常数为NA，氧气的摩尔质量为M、密度为ρ，则每个氧气分子的质量为，每个氧气分子连同它周围空间的体积为，由于氧气分子距离很大，根据题目，无法求出每个氧气分子的体积，D错误；
E．有两个相距较远的分子甲和乙，设乙分子固定不动，现让甲分子以一定的初速度向乙运动且两分子始终在同一直线上，当
时分子力为引力，因此当甲分子靠近乙分子的过程中，分子力做正功，分子势能减小，甲分子到达r=r0处时，甲、乙分子系统的分子势能最小，E正确。
故选BCE。
6．AB
【解析】
A．A→B的过程中，气体温度不变，则内能不变，压强变大，体积减小，则外界对气体做功，由ΔU＝W＋Q可知气体对外界放热，选项A正确；
B．B→C的过程中，气体的压强不变，温度升高，体积变大，则单位体积内的气体分子数减少，选项B正确；
C．C→D的过程中，温度不变，压强减小，体积变大，则气体对外界做功，分子的平均动能不变，选项C错误；
D．C→D过程与A→B过程相比较，内能都不变，气体与外界交换的热量等于做功的大小，由于做功不同，故两过程中气体与外界交换的热量不同，选项D错误；
故选AB。
7．ADE
【解析】
A．气体内能由温度决定，
气体温度不变，因此虽然充气过程中外界对储气室内气体做功，但气体内能不变，A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变，B错误；
C．只有当储气室内气体压强大于外界大气压强与喷嘴到液面这段液体产生的压强之和时，消毒液才能从喷嘴处喷出，C错误；
D．喷液过程中，气体膨胀，对外做功，但气体内能不变，根据热力学第一定律，一定从外界吸收热量，D正确；
E．喷液过程中，气体体积膨胀，由于温度不变，根据玻意耳定律，气体压强减小，即储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小，E正确。
故选ADE。
8．AD
【解析】
ABC．气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据
可知内能不变，气体的温度也不变。故A正确，BC错误；
D．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知
可知扩散后压强p减小，体积V增大，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故D正确。
故选AD。
9．ADE
【解析】
A．物体的内能大小与它整体的机械运动无关，选项A正确；
B．达到热平衡状态的两个系统温度一定相等，内能不一定相等，选项B错误；
C．温度相同的氢气和氧气分子的平均动能相同，质量相同的氢气和氧气分子数不同，则内能一定不相等，选项C错误；
D．物体的内能与物体的温度、体积以及物体的量等因素都有关，则100°C水的内能可能大于100°C水蒸气的内能，选项D正确；
E．一定量的理想气体压强不变、体积减小，则温度降低，则其内能一定减小，选项E正确。
故选ADE。
10．ABD
【解析】
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正确；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；在过程ab中气体体积不变，根据W=p△V可知，气体对外界做功为零，故C错误；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ABD.
点睛：本题主要是考查了理想气体的状态方程和热力学第一定律的知识，要能够根据热力学第一定律判断气体内能的变化与哪些因素有关（功和热量）；热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义；△U为正表示内能变大，Q为正表示物体吸热；W为正表示外界对物体做功．
11．
(1)等压
(2)降低
(3)放热
(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)
【解析】（1）由题图可知，气体状态从A到B的过程为等压过程．
（2）状态从B到C的过程中，气体发生等容变化，且压强减小，根据p/T=C（常量），则气体的温度降低．
（3）状态从C到D的过程中，气体发生等压变化，且体积减小，外界对气体做功，即W＞0，根据V/T=C（常量），则气体的温度T降低，气体的内能减小，由△U=Q+W，则Q=△U-W＜0，所以气体放热．
（4）状态从A→B→C→D的变化过程中气体对外界所做的总功W=p2（V3-V1）-p1（V3-V2）．
点睛：此题关键是知道p-V图象中的双曲线表示等温线，图线与V轴所围的“面积”等于气体做功的大小，能熟练运用气态方程和热力学第一定律进行研究这类问题．
12．升高
大于
增加
【解析】
[1][2][3]外力做的功一部分转化为弹簧的弹性势能，一部分转化为气体的内能，故气体内能增大，温度升高，外力F做的功大于气体内能的增量；气体体积减小、温度升高、压强增大，故气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数增加。
13．（1）20cm；（2）25cm；(3)8.95J
【解析】
（1）被封闭气体的初状态为：
?
P1=P0=1.0×105Pa=75cmHg，V1=LS=21S，T1=280K
末态为：
V2=L2S，T2=T1=280K
根据玻意耳定律，有：P1V1=P2V2
即：P1L1=P2L2
得：
（2）对气体加热后，气体的状态变为：P3=P2，V3=L3S，T3=350K?
根据盖?吕萨克定律，有
即：
得：
（3）气体对外做功为：
W=P2Sh=P2S（L3-L2）=1.05×105×2×10-4×（0.25-0.20）J=1.05J
根据热力学第一定律有：△U=W+Q=-1.05+10=8.95J
【点睛】
解决本题的关键是判断气体的变化过程，确定气体的状态，分析各状态下的状态参量，再根据气体状态方程列式求解．并且熟练的掌握热力学第一定律的应用．
14．①；②
【解析】
①开始时，中气体的压强
对气体研究，当气体的体积增大为原来2倍，气体发生等压变化
得
对气体研究，气体发生等容变化，则
得
②活塞向上移动过程对外做功为
根据热力学第一定律，两部分气体增加的内能
15．(1)增加120J；(2)放热320
J
【解析】
(1)由状态A经过程Ⅰ变至状态B，由热力学第一定律得
ΔU＝Q1－W1＝420
J－300
J＝120
J
即内能增加120J。
(2)由状态B经过程Ⅱ回到状态A，由热力学第一定律得
Q2＝ΔU′－W2＝（－120
J）－200
J＝－320
J
即放热320
J。4.1热力学第一定律
跟踪训练（含解析)
1．一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功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
2．如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭气体（ ）
A．外界对气体做功
B．气体分子平均动能不变
C．气体压强保持不变
D．单位体积内气体分子个数不变
3．如图所示，水平放置的密闭绝热气缸，被绝热隔板K分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，此时a、b的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb，则下列正确的是（ ）
A．Va=Vb，Ta=Tb
B．VaVb，Ta=Tb
C．VaVb，TaTb
D．Va=Vb，TaTb
4．飞机在万米高空飞行，这时机舱外的气温往往在零下50℃以下。在研究大气现象时，可以把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，这一部分气体称作气团，气团直径往往可达几千米，由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。则高空气团温度很低的原因可能是（ ）
A．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低
B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，使周围温度降低
C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放出热量，使气团自身温度降低
D．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，使气团内能大量减少，气团温度降低
5．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（
）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气的内能增加1.5×105J，则空气从外界吸热0.5×105J
C．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律
D．一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小，则压强越大
6．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。则________。
A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E.C状态到D状态，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
7．图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变
B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量
C．气体从状态c到d的过程，外界对气体做功
D．气体从状态d到a的过程，气体对外界做功
8．如图所示，绝热气缸固定在水平面，用锁定的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，解除锁定后活塞向右运动，不计活塞与气缸间的摩擦，活塞稳定后关于气缸内的气体，以下说法正确的是（ ）
A．所有气体分子的运动速率都减小
B．内能减小
C．一定时间内撞击气缸单位面积器壁的分子数减少
D．一定时间内气缸单位面积器壁受到分子的撞击力减小
E.温度不变
9．下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离减小时，分子势能一定增大
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．在绝热压缩和等温压缩过程中，气体内能均不变
D．知道某物质的摩尔尔质量和阿伏加德罗常数，一定可求其分子的质量
E.悬浮在空气中含有新冠病毒的气溶胶做布朗运动，气温越高，运动越剧烈
10．一定量的理想气体在密闭容器内从状态a开始，经历ab、bc、cd、da四个过程回到初始状态，T－V图像如图，其中ab平行于V轴、cd平行于T轴、da的延长线过原点O，下列判断正确的是
。
A．a→b过程，气体放出的热量等于外界对气体做的功
B．b→c过程，气体分子的平均动能变小
C．c→d过程，气体放出的热量等于气体内能的减少量
D．d→a过程，气体压强不变
E.容器壁单位时间内单位面积被气体分子撞击的次数，b状态比d的少
11．密闭气缸内的理想气体经历了如图所示的AB、BC两个过程，其中AB与BC、水平轴均垂直，则从A→B→C的过程中，气缸内气体分子的平均动能____________（选填“先减小后增大”“先增大后减小”或“一直增大”），气缸内气体_____________（选填“一直吸热”“先吸热后放热”或“先放热后吸热”）。
12．一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p—V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态M、N的温度分别为TM、TN。则TM
__TN（选填
“>”、“<”或“=”），在过程1、2中气体对外做功分别为W1、W2，则W1
____W2（选填“>”、“<”或“=”）。
13．一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，其P—V图象如图所示。已知气体在状态的压强为、体积为、温度为，气体在状态b的温度，气体在状态c的温度，求
(1)气体在状态b时的体积；
(2)分析说明气体由状态c到状态a是吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量。
14．如图所示，竖直放置的汽缸内有一个质量m=6.8kg、横截面积S=0.01m2的活塞，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通，汽缸内封闭了一段高为80cm的气柱（U形管内的气体体积不计）。已知此时缸内气体温度为27℃，大气压强Pa，水银的密度，重力加速度g取10m/s2。
(1)求此时汽缸内气体的压强；
(2)若汽缸内气体温度缓慢升到87，此过程气体吸收了350J的热量，求汽缸内气体内能的变化；
(3)若汽缸内气体温度升到87后保持不变，在活塞上缓慢添加沙粒，使活塞回到原来位置，求最终U形管内水银面的高度差。
15．某简易火情报警装置如图所示，导热良好的玻璃管竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度升高，水银柱上升到一定高度时，电路接通，蜂鸣器发出火情警报。已知玻璃管中的导线下端距离玻璃管底部60cm，环境温度为27时，玻璃管中封闭气柱长度为10cm；当环境温度上升到177时，蜂鸣器发出火情警报。
(1)求水银柱的长度；
(2)请分析说明在环境温度升高过程中，管中封闭气体是吸热还是放热。
参考答案
1．D
【解析】
一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功7.0×104
J，气体内能减少1.3×105
J，根据热力学第一定律可知，Q=?U-W=(-1.3×105)+7.0×104=-6.0×104
J，即气体向外界放出热量6.0×104J；
A.
气体从外界吸收热量2.0×105
J，与结论不相符，选项A错误；
B.
气体向外界放出热量2.0×105
J，与结论不相符，选项B错误；
C.
气体从外界吸收热量6.0×104
J，与结论不相符，选项C错误；
D.
气体向外界放出热量6.0×104
J，与结论相符，选项D正确；
2．B
【解析】
A．气体的体积变大，则气体对外界做功，选项A错误；
B．气体温度不变，则气体分子平均动能不变，选项B正确；
C．根据可知，气体体积变大，温度不变，则气体压强减小，选项C错误；
D．气体体积变大，则单位体积内气体分子个数减小，选项D错误。
故选B。
3．C
【解析】
当电热丝对气体a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与气缸壁的接触是光滑的，绝热隔板K将向b气体移动
依题意，a、b可视作相同的理想气体，一方面据热力学第一定律，a对b做功，又无热交换，故b内能增加，b气体温度升高，另一方面，a气体压强等于b气体压强，但a气体体积大于b气体体积，则a的内能大于b的内能，亦即
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
地面的气团上升到高空的过程中压强减小，气团膨胀，对外做功，W＜0，由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略，即Q=0，根据热力学第一定律
得知，内能减小，温度降低，故D正确，ABC错误。
故选D。
5．CD
【解析】
A．布朗运动就是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子热运动的表现，故A错误；
B．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气的内能增加1.5×105J，则
空气向外界放热0.5×105J，故B错误；
C．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，故C正确；
D．一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小，根据，则压强越大，故D正确。
故选CD。
6．ADE
【解析】
A．气体从状态A到状态B体积不变，发生的是等容变化，气体不做功W=0，温度升高，内能增加△U＞0，根据热力学第一定律△U=W+Q，知Q＞0，气体吸收热量，故A正确；
B．由状态B变到状态C的过程中，温度不变，内能不变△U=0，体积变大，气体对外界做功W＜0，根据热力学第一定律知Q＞0，气体从外界吸收热量，故B错误；
C．气体从C到D发生等容变化，根据查理定律知p∝T，TC>TD，所以pC>pD，即C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错误；
D．A点和D点在过原点的连线上，说明气体由A到D压强不变，体积增大，分子的密集程度减小，状态D温度高，分子的平均动能大，状态A和状态D压强相等，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故D正确；
E．C状态到D状态，体积不变，压强减小，温度降低，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，选项E正确。
故选ADE。
7．AB
【解析】
A．因ab的延长线过原点，根据，则从状态a到b，气体发生的是等容变化，气体的体积不变，故A正确；
B．从状态b到c，温度升高，压强不变，根据理想气体状态方程，体积增加，气体对外做功；温度升高，则内能增加，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体吸收热量，故B正确；
C．从状态c到d，根据，各点与原点连线的斜率变小，体积变大，体积变大说明气体对外做功，故C错误；
D．从状态d到a，根据，各点与原点连线的斜率变大，体积变小，外界对气体做功，故D错误。
故选AB。
8．BCD
【解析】
本题考查对理想气体方程和热力学定律的理解应用。
【详解】
本体为绝热过程，无热传递。气体对外做功，内能减小。故温度降低，气体分子平均速率减小。体积变大，压强变低，故一定时间内撞击气缸单位面积器壁的分子数减少，一定时间内气缸单位面积器壁受到分子的撞击力减小。AE错误，BCD正确。
故选BCD。
9．BDE
【解析】
A．当时，分子力表现为引力，随着r的减小，分子引力做正功，分子势能减小，故A错误；
B．内能包括分子动能与分子势能，内能不同但分子热运动的平均动能可能相同，则B正确；
C．根据热力学第一定律，在绝热（）压缩（）过程中，内能增大，等温（）压缩，内能不变，故C错误；
D．由摩尔质量和阿伏加德罗常数，一定可求其分子的质量，故D正确；
E．当温度越高时，分子运动越激烈，导致做布朗运动的颗粒运动得越剧烈，故E正确。
故选BDE。
10．ACD
【解析】
A．a→b过程为等温变化，气体内能不变，体积减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量等于外界对气体做的功，故A正确；
B．由图像可知，b→c过程气体温度升高，则气体分子的平均动能变大，故B错误；
C.
c→d过程为等容变化，温度降低，气体内能减小，体积不变，由热力学第一定律可知，气体放出的热量等于气体内能的减少量，故C正确；
D．由图可知，d→a过程为等压变化，故D正确；
E．d→a过程为等压变化即a状态压强等d状态压强，a→b过程为等温过程且体积减小，则a状态压强小于b状态压强，即d状态压强小于b状态压强，则容器壁单位时间内单位面积被气体分子撞击的次数，b状态比d的大，故E错误。
故选ACD。
11．先减小后增大
先放热后吸热
【解析】
[1]A→B过程气体等压压缩，根据盖—吕萨克定律知，温度降低，B→C过程气体等容升压，根据查理定律知，温度升高，即气体温度先降低后升高，温度是气体分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能先减小后增大；
[2]A→B过程气体温度降低，理想气体的内能只与温度有关，温度降低，内能减小，体积减小说明外界对气体做功，由热力学第一定律知气体放热；B→C过程气体温度升高，内能增大，体积不变说明外界对气体不做功，由热力学第一定律知气体吸热，则气体先放热后吸热。
12．>
>
【解析】
[1][2]．在1的过程中，从M到N，体积变大，对外做功，由于与外界无热交换，可知内能减小，温度降低，即TM>TN；根据可知气体对外做功等于p-V图像与坐标轴围成的面积大小，由图像可知W1
>W2。
13．(1)；(2)放热，
【解析】
(1)a到b是等压变化则有
解得
(2)由于，c到a过程，，由热力学第一定律可知，气体体积减小，外界对气体做功即，则需要放热，b到c有
得
c到a过程外界对气体做功
则
14．(1)Pa；(2)△U=179.12J；(3)h=20.7cm
【解析】
(1)对活塞进行受力分析，根据力的平衡有
解得
Pa
(2)活塞上升过程，气体的压强不变，设温度为87℃时，气柱高度为l2，根据等压变化规律有
其中T1=300K，T2=360K，解得
cm
气体对活塞做功
根据热力学第一定律，代入数据解得
△U=179.12J
(3)当活塞回到原来位置，汽缸内气体的体积不变，根据等容变化规律有，并且
解得
h=20.7cm
15．(1)h=45cm；(2)封闭气体吸热
【解析】
(1)设T1=300K，T2=450K，L=60cm，l=10cm，玻璃管截面积为S，有
解得
h=45cm
(2)封闭气体温度升高，内能增大，气体膨胀对外做功，据热力学第一定律，封闭气体吸热
