4.1热力学第一定律
课时作业（含解析)
1．如图所示，一绝热容器与外界没有热交换被隔板K隔开成a、b两部分，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．气体对外界做功，内能增加
C．气体不做功，内能不变
D．外界对气体做功，内能增加
2．关于物体内能的变化，以下说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，内能一定减少
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
3．为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂（装一定配比的84消毒液）对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。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处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则阀门（ ）
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
4．水库的底部产生了一气泡，在气泡从库底上升到库面的过程中温度保持不变，对外界做了的功，将气泡内气体视为理想气体。则此过程中下列说法正确的是（ ）
A．气泡内气体的内能减少
B．气泡内气体的内能保持不变
C．气泡内气体向外界放出了的热量
D．气泡内气体从外界吸收了的热量
5．下列说法正确的有________。
A．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加
D．降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽
6．关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是（ ）
A．气体体积增大时，其内能一定减少
B．外界对气体做功，气体内能可能减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．气体温度升高，其分子平均动能一定增加
7．下列说法正确的是
.
A．两分子组成的系统，其势能E随两分子间距离r增大而增大
B．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的微粒在不停地运动
C．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现
D．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
E.有的物质微粒能够按照不同规则在空间分布，在不同条件下能够生成不同的晶体
8．将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是（ ）
A．几何形状不规则的冰块不是晶体
B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能不变
C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力
D．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大
E.水蒸发成同质量水蒸气的过程，其吸收的热量与内能增加量一定相等
9．如图所示，一定质量的理想气体从状态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为等压过程，D→A为等容过程，该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体放出热量
B．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
10．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历过程①、②、③、④到达状态。则下列说法正确的是（ ）
A．状态的压强比状态的压强小
B．整个过程中状态的压强最大
C．过程③中气体从外界吸收热量，内能不变
D．过程④中外界对气体做正功，同时气体向外界放出热量
11．一定量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。则状态时气体的体积______状态时气体的体积，过程中外界对气体所做的功_______气体所放的热。若b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的平均次数分别为N1、N2，则N1_______N2。（填“大于”、“小于”或“等于”）
12．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置，在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等，如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系
(1)关于瓶内气体，下列说法中正确的有_______________.
A．温度升高时，瓶内气体体积增大,压强不变
B．温度升高时，瓶内气体分子的动能都增大
C．温度升高，瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多
D．温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体
(2)改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积V与对应温度T的值，作出V－T图象如图所示.已知大气压强p0=1×105Pa，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为_____J，若此过程中气体吸收热量60
J，则气体的内能增加了________J
13．如图所示，用活塞将热力学温度为T0的气体封闭在竖直汽缸里，活塞的质量为m、横截面积为S，活塞到汽缸底部的距离为h。现对缸内气体缓慢加热一段时间，使活塞上升后立即停止加热。已知气体吸收的热量Q与其温度差T的关系为Q=kT（中k为正的常量），大气压强为（n为常数），重力加速度大小为g，活塞、汽缸均用绝热材料制成，缸内气体视为理想气体，不计一切摩擦。求:
（1）停止加热时，缸内气体的压强p和热力学温度T；
（2）加热过程中气体的内能改变量U。
14．如图所示，一定质量的理想气体从A状态经过一系列的变化，最终回到A状态，求C状态的温度以及全过程中气体吸收（放出）的热量（已知A状态的温度为300K）。
15．一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20
kg，横截面积S＝100
cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始时汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12
cm，离汽缸口的距离L2＝3
cm．外界气温为27
℃，大气压强为1．0×105
Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，取g＝10
m/s2，求：
（1）此时气体的温度为多少？
（2）在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370
J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？
参考答案
1．C
【解析】
稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0；绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0，W=0，则根据热力学第一定律得知内能不变，故C正确，ABD错误．
2．D
【解析】
A．根据热力学第一定律，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能有可能不变甚至增加，选项A错误；
B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项B错误；
C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项C错误；
D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项D正确。
故选D。
3．C
【解析】
AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，故气体内能增大，故AB错误；
C．喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变，,根据
?E=W+Q
可知，储气室内气体吸热，故C正确；
D．喷水过程中，储气室内气体体积增大，温度不变，则根据
可知压强减小，选项D错误；
故选C。
4．BD
【解析】
AB．一气泡从库底上升到库面的过程中温度保持不变，则气泡内气体内能不变，故A错误，B正确；
CD．根据热力学第一定律则有
解得
即气泡内气体从外界吸收了0.4J的热量，故C错误，D正确；
故选BD。
5．CD
【解析】
A.
温度升高，物体分子的平均动能增加，但并非每个分子的动能都增加，故A错误；
B.
温度是气体分子平均动能的标志，气体压强越大，温度不一定越大，故分子的平均动能不一定越大，故B错误；
C.
在绝热过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律得气体的内能增大，故C正确；
D.
饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，则降低温度可使使未饱和汽变成饱和汽，故D正确；
故选：CD。
6．BD
【解析】
A．气体体积增大时，气体对外界做功，若同时气体从外界吸热，且，根据热力学第一定律可知气体内能增加，故A错误；
B．外界对气体做功，若气体同时放热，且放出的热量大于外界对气体做的功，根据热力学第一定律可知气体的内能减少，故B正确；
C．气体从外界吸收热量，若气体同时对外做功，且吸收的热量小于气体对外界做的功，根据热力学第一定律可知气体的内能减少，故C错误；
D．温度是分子平均动能标志，气体温度升高，分子平均动能一定增加，故D正确；
故选BD。
7．CDE
【解析】
A．若两分子间距离小于r0，随着间距增大（未到r0），分子间作用力做正功，分子势能减小，故A项错误；
B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒排列是不规则的；晶体内部的微粒与非晶
体内部的物质微粒一样，都是不停地热运动着的，故B项错误；
C．浸润现象中，附着层的分子力表现斥力；不浸润现象中，附着层的分子力表现为引力，所以浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现，故C项正确；
D．在绝热条件下压缩气体时，由于外界对气体做功，没有热交换，则有热力学第一定律可知，内能一定增加，故D项正确；
E．有的物质微粒能够按照不同规则在空间分布，在不同条件下能够生成不同的晶体，例如石墨和金刚石；故E项正确.
故选CDE。
8．BCD
【解析】
A．晶体有固定的熔点，所以冰块是晶体，故A错误；
B．冰熔化成水的过程中，吸收热量，温度不变，所以水分子的平均动能不变，故B正确；
C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力，故C正确；
D．水变成水蒸气，其内能增加，但分子的平均动能没有增加，所以是分子之间的势能增加，故D正确；
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程，体积变大，对外做功，所以其吸收的热量大于内能增加量，故E错误。
故选BCD。
9．AD
【解析】
A．因为A→B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，气体一定放出热量，故A正确；
B．D→A为等容过程，体积不变，压强变小，由查理定律可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，故B错误；
C．C→D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，故C错误；
D．因为B→C为等压过程，由于体积增大，由盖—吕萨克定律可知，气体温度升高，内能增加，故气体分子的平均动能增大，故D正确；
故选AD。
10．BD
【解析】
A．根据盖—吕萨克定律可知，A错误；
B．根据变形可知状态与原点连线斜率最小，压强最大，B正确；
C．过程③气体体积不变，所以做功，温度升高，增大，内能增大，根据热力学第一定律可知增大，气体从外界吸收热量，C错误；
D．过程④气体体积减小，外界对气体做功，，温度不变，，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，D正确。
故选BD。
11．等于
小于
大于
【解析】
[1]由图像可知，过程中即为等容变化，所以状态时气体的体积等于状态时气体的体积
[2]由图可知，过程为等压降温，则气体内能减小，由可知，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，外界对气体所做的功小于气体所放的热
[3]b和c两个状态中，温度相等，则分子平均动能相同，由图可知，，则
12．AD
50
10
【解析】
(1)[1]
．A．根据，压强不变，温度升高时，瓶内气体体积增大，选项A正确；
B．温度升高时，瓶内气体分子的平均动能变大，但不是所有分子的动能都增大，选项B错误；
C．温度升高，压强不变，体积变大，则瓶内气体分子数密度减小，而分子平均速率变大，则单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减小，选项C错误；
D．温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体，选项D正确。
故选AD。
(2)[2][3]．则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为
若此过程中气体吸收热量60
J，则气体的内能增加了
13．（1）；；（2）
【解析】
（1）活塞受力平衡，有
pS=mg+p0S
其中
解得
加热过程中，缸内气体做等压变化，有
解得
（2）加热过程中，气体对外界做的功为
加热过程中，气体吸收的热量为
Q=k（T-T0）
根据热力学第一定律有
△U=Q-W
解得
14．2400K；1.5×103J。
【解析】
气体由A到C过程，由理想气体状态方程∶
可得
TC＝2400K
气体最终又回到A状态，故有ΔU＝Q＋W＝0，由图像可得整个过程中，外界对气体做的功等于四边形ABCD的面积，所以
W＝（0.5×10×10－3×1×105＋0.5×10×10－3×2×105）J＝1.5×103J
则
Q＝－1.5×103J
即气体放出的热量为1.5×103J。
15．(1)
T1＝450
K
(2)
ΔU＝300
J
【解析】
（1）当汽缸水平放置时，p0＝1．0×105Pa，V0＝L1S，T0＝（273＋27）K
当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有
p1S＝p0S＋mg
则
p1＝p0＋＝1．0×105Pa＋Pa＝1．2×105Pa
V1＝（L1＋L2）S
由理想气体状态方程得
则T1＝450
K．
（2）当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得
p0L1S＝p1LS
则
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为
W＝－p1（L1＋L2－L）S－mg（L1＋L2－L）＝－60
J
根据热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
得ΔU＝300
J．4.1热力学第一定律
课时作业（含解析)
1．下列说法正确的是（ ）
A．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
2．如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸右端的距离为0.2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为（
）
A．400J
B．1200J
C．2000J
D．2800J
3．如图所示，一定质量的理想气体从状态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，这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体和外界无热交换
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
4．对于在一个大气压下100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热
B．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热
C．水的内能增加，对外界做功，向外界放热
D．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热
5．已知理想气体的内能与温度成正比．如图所示的实线汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能
A．先增大后减小
B．先减小后增大
C．单调变化
D．保持不变
6．如图所示，一个内壁光滑、导热良好的汽缸悬挂在天花板上，轻质活塞上方封闭着理想气体，若用向下的力F缓慢将活塞向下拉动一小段距离，则（ ）
A．缸内气体的温度可能降低
B．缸内气体分子的平均动能会减小
C．缸内气体会吸热
D．若拉力F对活塞做的功为W，则缸内气体的内能减少了W
7．如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中( )
A．气体对外界做正功，气体内能增加
B．外界对气体做正功，气体内能增加
C．气体的温度升高，压强不变
D．气体的体积减小，压强不变
8．一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是（ ）
A．状态C的温度为
B．从A→B，分子的平均动能减少
C．从D→A，气体压强增大、内能减小
D．经历A→B→C→D→A一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量
9．如图所示，用横截面积为S=10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在导热良好的汽缸内，汽缸平放到光滑的水平面上。劲度系数为k=1000N/m的轻质弹簧左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上。不考虑活塞和汽缸之间的摩擦，系统处于静止状态，此时弹簧处于自然长度，活塞距离汽缸底部的距离为L0=18cm。现用水平力F向右缓慢推动汽缸，当弹簧被压缩x=5cm后再次静止(已知大气压强为p0=1.0×105Pa，外界温度保持不变)，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外界放热
B．气体分子的平均动能变大
C．再次静止时力F的大小为50N
D．汽缸向右移动的距离为11cm
10．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（ ）
A．气体A所有分子的运动速率都增大
B．气体A吸热，内能增加
C．气体B吸热，对外做功，内能不变
D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少
11．如图所示，一定质量的理想气体沿不同过程I、II，由状态A变到状态B，状态A和状态B的温度相同。则过程I对外做的功_____（选填“大于”、“等于”或“小于”）过程II对外做的功；过程I吸收的热量_____（选填“大于”、“等于”或“小于”）过程II吸收的热量。
12．如图所示，绝热的轻质活塞2将一定质量的理想气体封闭在水平放置的固定绝热气缸内，轻质活塞1与2通过一水平轻质弹簧连接，两活塞之间为真空，活塞与气缸壁的摩擦忽略不计，用水平外力F使活塞1静止不动。现增大外力F，使活塞1缓慢向右移动，则此过程中气体的温度_____（填“升高”“降低”或“不变”）；外力F做的功及大气压力做的功_____（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气缸内壁单位面积上的次数_____（填“增加”“不变”或“减少”）。
13．如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，在距汽缸底部处有一与汽缸固定连接的卡环，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的气体。当气体的温度、大气压强时，活塞与汽缸底部之间的距离，不计活塞的质量和厚度。现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求：
(1)活塞刚到卡环处时封闭气体的温度；
(2)封闭气体温度升高到时的压强p2；
(3)汽缸内的气体从升高到的过程中对外界做了多少功？（活塞的面积为）若此过程吸收热量50J，则气体内能变化了多少？
14．一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B、C时的温度分别为多少摄氏度？
（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？
15．如题图甲，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量m=1kg、横截面积，原来活塞处于A位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的V?T图象如图乙，已知大气压强p0=1.0×105Pa，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积；
（2）若缸内气体原来的内能U0=70J，且气体内能与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。
参考答案
1．C
【解析】
2．B
【解析】
由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为
由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为
故ACD错误，B正确。
故选B。
3．C
【解析】
A．A→B过程中，等温膨胀，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A错误；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．D→A过程，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
水变成同温度的水蒸气的过程中，体积变大对外做功，即克服分子力做功，分子势能增加，而分子的平均动能不变，故内能增加，一定是从外界吸收热量，故D正确，ABD错误。
故选D。
5．B
【解析】
试题分析：由为恒量，由图象与坐标轴围成的面积表达乘积，从实线与虚线等温线比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T先减小后增大，而理想气体的内能完全由温度决定，所以内能先将小后增大．
故选B．
6．C
【解析】
AB.
内壁光滑、导热良好的汽缸,
在力F缓慢将活塞向下拉动一小段距离的过程中，缸内气体的温度保持不变，缸内气体分子的平均动能也保持不变，故AB错误；
C.由热力学第一定律知，在力F缓慢将活塞向下拉动一小段距离的过程中，气体对外做功，而温度保持不变，则，所以，缸内气体会吸热，故C正确；
D.
拉力F对活塞做的功与缸内气体内能的变化无关，故D错误。
故选C。
7．B
【解析】压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧，即外界对气体做正功，气体内能增加，故B正确，ACD错误。
8．AD
【解析】
A．过程为等压过程，则有
即有
解得
过程也为等压过程，则有
即
解得，
故A正确；
B．从A→B从A→B，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；
C．从D→A，由图可知，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，故C错误；
D．经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变；在p-V图像中，图像与坐标轴围成面积表示功，所以，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故D正确。
故选AD。
9．ACD
【解析】
A．设末态汽缸内气体的压强为p，对活塞受力分析，则有
解得p=1.5×105Pa
气体温度保持不变，由玻意耳定律得
解得L=12cm，即气体体积减小；因温度不变，故气体的内能不变，而此过程气体体积减少，外界对气体做功，为保持内能不变，故气体对外界放热，故A正确；
B．此过程温度不变，故气体分子平均动能不变，故B错误；
C．对汽缸受力分析，根据平衡条件有
故C正确；
D．设汽缸向右移动的距离为，则有
代入数据解得，故D正确。
故选ACD。
10．BD
【解析】
A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，则分子平均速率增大，但不是所有分子的运动速率都增大，故A错误；
B．气体A等容变化，则W=0，温度升高，内能增加，根据
可知气体A吸热，故B正确；
C．气体B做等压变化，温度升高，则体积增大，气体对外做功，W＜0，温度升高，内能增加，根据
可知气体B吸热，故C错误；
D．由气体B压强不变，温度升高，体积增大，则单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减小，故D正确。
故选BD。
11．大于
大于
【解析】
[1]过程I、II气体对外做的功分别为
，
由p
?
V图可知，、，所以，即过程I对外做的功大于过程II对外做的功。
[2]理想气体在状态A和状态B的温度相同，内能不变（ΔU
=
0），由热力学第一定律得
，
解得
，
因为，所以，即过程I吸收的热量大于过程II吸收的热量。
12．升高
大于
增加
【解析】
[1]根据题意可知外界对理想气体做正功，理想气体与外界无热交换，根据热力学第一定律得
所以理想气体内能增大，温度升高。
[2]外力F做的功及大气压力做的功等于气体内能的增加量和弹簧弹性势能的增加量，所以外力F做的功及大气压力做的功大于气体内能的变化量。
[3]理想气体温度升高，体积减小，所以气体分子在单位时间内撞击气缸内壁单位面积上的次数增加。
13．(1)360K；(2)；(3)30J，20J
【解析】
(1)设气缸的横截面积为S，由活塞缓慢上升可知气体是等压膨胀，根据盖-吕萨克定律有
代入数据解得
(2)封闭气体从360K上升到540K的过程中是等容变化，根据查理定律有
解得
(3)缸内气体对外做功的过程是活塞从图中位置上升至固定卡环的过程，根据功的公式有
由热力学第一定律得
14．（1）-73℃与27℃；（2）200J．
【解析】
（1）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，发生等容变化，则有：，
已知该气体在状态A时的温度为TA=300K；pA=3×105Pa；pB=2×105Pa；
解得：TB=200K，即为：tB=-73℃
；
从B到C过程发生等压变化，则有：，
解得：TC=300K，即为：tC=27℃
；
（2）该气体从状态A到状态C的过程中，体积增大，气体对外做功，而内能不变，则吸热．
吸收的热量为：．
15．（1）1.5×105Pa
，6×10-4m3；（2）65J
【解析】
（1）活塞从A位置缓慢运动到B位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象
解得
由盖—吕萨克定律有
解得
（2）由气体的内能与热力学温度成正比，即
解得
外界对气体做功
由热力学第一定律
得气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为4.1热力学第一定律
课时作业（含解析)
1．下列关于内能的说法中，正确的是（
）
A．不同的物体，若温度相等，则内能也相等
B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C．对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能
D．冰熔解成水，温度不变，则内能也不变
2．下列关于理想气体的说法正确的是（
）
A．一定质量的理想气体体积增大时，气体分子的内能一定减小
B．一定质量的理想气体做等容变化时，若压强变大，则气体分子热运动加剧
C．一定质量的理想气体，若压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增多
D．一定质量的理想气体等温膨胀时，一定要向外放热
3．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定放热
B．pc＝pb﹤pa
C．过程bc中分子势能不断增大
D．过程ca中气体吸收的热量等于对外做的功
4．气缸中一定质量的理想气体内能增加了180,下列说法中正确的是(
)
A．—定是外界对物体做了180的功
B．—定是气体吸收了180的热量
C．一定是气体分子总动能增加了180
D．物体的分子平均动能可能不变
5．气体膨胀对外做功100
J，同时从外界吸收了120
J的热量，它的内能的变化是
A．减小20
J
B．增大20
J
C．减小220
J
D．增大220
J
6．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p—T图象如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定吸热
B．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
C．过程bc中气体既不吸热也不放热
D．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
7．下列说法中正确的是（ ）
A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
D．若封闭气体从外界吸热，则气体的内能一定增加
8．如图所示，在斯特林循环P-V图像中，一定质量的理想气体从状态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，该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体从外界吸收热量
B．B→C过程中，气体分子的热运动变得更激烈
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化
9．下列说法中正确的是（ ）
A．温度越高布朗运动越剧烈，说明液体分子的热运动与温度有关
B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
C．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力
D．热量可以从低温物体传递到高温物体
E.物体的内能增加，温度一定升高
10．一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等容过程ab、bc、cd、da回到原状态，其V-T图象如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O，下列判断正确的是（ ）
A．气体在状态b时的压强大于它在状态d时的压强
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程ab中外界对气体做的功等于在过程cd中气体对外界做的功
D．在过程cd中气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功
11．如V—T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。则：过程①中，气体压强________（填“增大”、“减小”或“不变”）；过程②中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数_______（填“增加”、“减少”或“不变”）；过程③中，气体_______（填“对外界放热”、“从外界吸热”或“既不吸热也不放热”）。
12．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①②③到达状态d。过程①中气体_____（选填“放出”或“吸收”）了热量。在③状态变化过程中，lmol该气体在c状态时的体积为10L，在d状态时压强为c状态时压强的，求该气体在d状态时每立方米所含分子数_____。（已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1，结果保留一位有效数字）
13．如图所示，一定质量的理想气体从A状态经过一系列的变化，最终回到A状态，求C状态的温度以及全过程中气体吸（放）热量，已知A状态的温度为27oC．
14．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA＝300
K，试求：
①气体在状态C时的温度TC；
②若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？
15．如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量，横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度。开始时活塞距气缸底距离，此时温度℃。给气缸缓慢加热至，活塞上升到距离气缸底处，同时缸内气体内能增加250J，已知外界大气压，取。求：
(1)缸内气体加热后的温度；
(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q。
参考答案
1．C
【解析】
A．内能包括分子动能和分子势能，与物质的量也有关系，A催；
B．分子平均动能只与温度有关，与物体的宏观运动无关，B错；
C．由热力学第一定律可得做功和热传递都可以改变物体的内能，Ｃ正确；
D．冰熔解成水，体积减小，分子势能增大，内能增大，D错；
故选C。
2．B
【解析】
A．一定质量的理想气体体积增大时，温度不一定降低，即气体分子的内能不一定减小，选项A错误；
B．根据可知，一定质量的理想气体做等容变化时，若压强变大，则温度升高，气体分子热运动加剧，选项B正确；
C．一定质量的理想气体，若压强不变，温度升高时，体积变大，气体分子数密度减小，则气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数减小，选项C错误；
D．一定质量的理想气体等温膨胀时，内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一定吸热，选项D错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．过程ab中气体的体积不变，没有做功；温度升高，内能增大，所以气体一定吸热，故A错误；
B．由理想气体的状态方程可知
所以
pb=pc=3pa
故B错误；
C．理想气体分子间没有作用力，理想气体分子势能为零，b→c过程分子势能不变，故C错误；
D．由图可知过程ca中气体等温膨胀，内能不变，对外做功；根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于对外做的功，故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
做功和热传递都能改变物体的内能，气体的内能增加了180J，由热力学第一定律知，可能是外界对气体做了180J的功，也可能是气体吸收了180J的热量，也可能既有做功，又有热传递，两者代数和为180J，故AB错误．理想气体的内能是所有分子动能的总和，故内能增加了180J，则分子总动能增加了180J，而分子数没有变，故分子的平均动能不变，故C正确，D错误；故选C．
【点睛】改变物体内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律分析做功和热量．而理想气体的内能只与分子总动能有关．
5．B
【解析】
由热力学第一定律得：
△U=W+Q=-100J+120J=20J
则气体内能增加了20J
故选B。
6．AB
【解析】
A．由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；
B．a、b和c三个状态中，状态a温度最低，则分子的平均动能最小，故B正确；
C．由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律△U=Q+W可知，气体吸热，故C错误；
D．由图象可知，ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故D错误。
故选AB。
7．AB
【解析】
A．
根据热力学第一定律△U=W+Q，Q=0，W＞0，所以在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加，故A正确；
B．
当分子力表现为引力时，分子间距离的增大引力做负功，分子势能增大，故B正确；
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，分子撞击器壁时对器壁的平均作用力增大，但是当气体的体积增大时，单位时间内在单位面积上的撞击的分子的个数可能减小，压强不一定增大，故C错误；
D．若封闭气体从外界吸热，如果对外做功，则气体的内能不一定增加，故D错误。
故选AB。
8．ACD
【解析】
A．A→B为等温过程，一定质量的理想气体的温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；
B．B→C过程中为等容变化，一定质量的理想气体的压强减小，温度降低，分子的平均动能减小，气体分子的热运动变慢，故B错误；
C．C→D过程为等温过程，一定质量的理想气体的压强增大，体积减小，分子密集程度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．D→A过程为等容变化，一定质量的理想气体的压强增大，温度升高，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D正确。
故选ACD。
9．ABD
【解析】
A．布朗运动说明了液体分子永不停息地做无
规则运动。温度越高布朗运动越剧烈，说明液
体分子的热运动与温度有关。故A正确；
B．对于一定质量的理想气体，分子势能忽略
不计，气体的内能只包含分子动能，温度升高
分子的平均动能增大，气体内能一定增大。
故B正确；
C．气体总是充满容器，是分子气体分子做永
不停息的热运动的结果，并不能够说明气体分
子间存在斥力。故C错误；
D．根据热力学第二定律，热量可以从低温物
体传递到高温物体，但会引起其它的一些变化。
故D正确；
E．物体的内能增加，可能是分子势能增大，
也可能是温度升高，分子平均动能增大。故E
错误。
10．ABD
【解析】
A．根据气体状态方程
得
V-T图象的斜率
bO连线的斜率小于dO连线的斜率，所以气体在状态b时的压强大于它在状态d时的压强，故A正确；
B．理想气体在状态a的温度大于状态c的温度，理想气体的内能只与温度有关，温度高，内能大，故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能，故B正确；
C．根据线的斜率的倒数与压强成正比，可知ab段的压强始终都比cd段的压强大，而两段体积变化相同，根据
可知过程ab中外界对气体做的功应大于在过程cd中气体对外界做的功，故C错误；
D．在过程cd中，等温变化，内能不变，，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，故D正确。
故选ABD。
11．增大
减少
从外界吸热
【解析】
[1]由图可知，过程①中，体积不变，气体发生等容变化，温度升高，故压强增大；
[2]由图可知，过程②中，根据理想气体状态方程有
变形得
即V-T图线是一条过原点的等压直线，故过程②中，压强一直不变，气体发生等压变化，气体体积增大，则分子数密度减小，温度升高，则分子平均动能增大，而气体的压强取决于分子数密度和平均动能，故与b态相比，c态的气体分子在单位时间内对容器壁单位面积撞击的次数减少；
[3]由图可知，过程③中，温度不变，发生等温变化，理想气体的内能只与温度有关，故此过程内能不变。现体积增大，气体对外做功，减少内能，故为保持内能不变，所以气体要从外界吸热。
12．吸收
【解析】
[1]．过程①中气体体积不变，做功为零；温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸热；
[2]．③过程，气体做等温变化，根据玻意耳定律得
pcVc=pdVd
又，解得
Vd=15?L
即该气体在d状态时每立方米所含分子数4×1025个.
13．2400K
，气体放出热量为1.5×103J
【解析】
气体由A到B过程：
初状态：
末状态：
由理想气体状态方程得
可得
TB=1200K
B到C过程为等容变化
可得
TC=2400K
整个过程中A温度不变
因为外界对气体做功
则
Q=-1.5×103J
即气体放出热量为1.5×103J。
14．（i）375K
（ii）气体内能增加了
【解析】
A与D状态的温度相同，借助D到C得过程确定C的温度，根据体积的变化确定气体变化中做功的正负，结合热力学第一定律确定内能的变化；
【详解】
①
D→A为等温线，则
C到D过程由盖吕萨克定律得：
得：
②A到B过程压强不变，由
有热力学第一定律
则气体内能增加，增加400J
15．(1)；(2)
【解析】
(1)根据盖吕萨克定律可得
代入数据可得
(2)缸内气体压强
根据热力学第一定律有
其中
代入数据
