《3.1热力学第一定律 同步练习（Word版含解析） (2).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.1热力学第一定律 同步练习（Word版含解析） (2).docx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、粤教版（2019）选择性必修三3.1热力学第一定律一、单选题1.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3到状态。温度升高，气体对外界做功，不断吸热2 .如图a,侧放在水平面上的气缸和一质量不可忽略的光滑活塞，封闭了一定质量的 气体，处于平衡状态。现逆时针缓慢转动气缸，至如图b所示的状态。气缸和活塞的 导热性能良好，不计缸内气体的分子势能，则在此过程中缸内气体（）（a）（b）A.对外界放热B.对
2、外界做正功C.分子平均动能增加D.内能增加3 .下列说法正确的是（）A.气体膨胀对外做功，其内能一定减小B.内能是物体中所有分子热运动动能的总和C.气体温度升高，分子的平均动能有可能不变D.水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的4 .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）（）定律AU=W + AQ可知气体不断放热，故D错误。故选C。2. A【解析】【详解】当汽缸由图a位置缓慢转到图b位置时，在活塞的重力作用下，气体被压缩，体积减小， 外界对气体做功；由于气缸和活塞的导热性能良好，则气体
3、的温度不变，气体分子的动能 不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外放热。故选Ao3. D【解析】【详解】A.根据热力学第一定律气体膨胀时对外界做功W0,但。不明确，其内能不一定减小，A错误；B.内能是物体中所有分子热运动动能与势能的总和，B错误；C.温度是分子的平均动能的标志，气体的温度升高，则分子的平均动能一定增大，C错 、口 厌；D.布朗运动是悬浮在水中的花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生 的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，D正确。故选Do4. C【解析】【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
4、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。答案第2页，共12页5. B【解析】【分析】【详解】A.由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高， 内能增加，A错误；B.在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状 态方程T气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；CD.由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定 律U = W + Q由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。故选Bo6. D【解析】【详解】A.由p 二 R7可得V = TPV-T
5、图线的斜率不变，则压强不变，故A错误；B.理想气体不考虑势能，温度升高气体分子的平均动能增大，则气体内能增大，故B错 误；C.气体体积增大，气体对外界做正功，故c错误；D.气体对外界做正功，且气体的内能增大，由热力学第一定律可知气体一定从外界吸收 热量，故D正确。故选Do7. D【解析】答案第3页，共12页【详解】外力使活塞缓慢下降的过程中，由于温度保持不变，则气体的内能保持不变，气体的体积 逐渐减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，又由玻意耳 定律可知，气体体积减小，气体的压强增大，由以上分析可知D正确ABC错误。故选Do8. D【解析】【详解】A.由图可知，a -
6、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，人fc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T可知，一的过程中，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T可知，人fc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Do9. D【解析】【详解】B.根据理想气体状态方程可得蹩二盥Ta 几代入数据可得7b =37；故B错误；A.从状态A变化到状态B,气体温度升高，气体分子的平均动能增大，并不是每个分子 的动能都增大，故A错误；C.从状态A变化到状态B,气体体积增大，外界对气体做负功，故C
7、错误；答案第4页，共12页D.根据p-V图像，外界对气体做功为W = -1(0.4 + 0.6) x 105 x 2.0 x 103 J= -100J气体从状态A变化到状态B的过程中增加的内能为U = W + Q = 180J故D正确。故选Do10. C【解析】【详解】A.由于图中虚线为过么人两点的双曲线，可知图中虚线是等温线，则由状态。变化到状 态b过程中，气体温度先升高后降低，A错误；B.由于图中虚线为过小力两点的双曲线，可知图中虚线是等温线，气体由状态由匕状态 到状态。的过程中，气体温度先降低后升高，故平均动能先减小后增大，所以气体分子的 平均速率先减小后增大，B错误；C.根据W = p
8、W可知，图像与坐标轴围成的面积等于气体做功，由图可知从b到。外界对理想气体做的功 小于从。到匕理想气体对外做的功；整个循环过程W 0即整个循环过程，理想气体吸收的热量大于放出的热量，C正确；D.由于图中虚线为过么人两点的双曲线，可知图中虚线是等温线，气体由状态由状态 到状态。的过程中，气体温度先降低后升高，而理想气体的内能完全由温度决定，所以内 能先减小后增大，D错误。故选Co11. D【解析】【详解】A.由图可知/-3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；答案第5页，共12页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
9、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，。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，Z3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5-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8-C过程和4-8过程温度的变化相等，则内能的变化相等，所以46过程中气体放出 的热量大于3一。过程中吸收的热量，/一8一。过程中，气体放热，D正确。故选Do12. D【解析】【分析】【详解】A.从c到d为绝热膨胀，有根据热力学第一定律U。即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则6一
10、过程中增加的内能大于d一过 程中减少的内能，BC错误；D.在6过程中为绝热压缩，外界对气体做功W0Q = 0根据热力学第一定律u = w即外界对其做的功全部用于增加内能，D正确。故选Do13. C【解析】【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。14. C【解析】答案第
11、7页，共12页【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。15. C【解析】【详解】A. D4直线反向延长过坐标原点，由理想气体实验定律TpV乘积增大，知此过程温
12、度T升高，故A错误；B. CZ）为双曲线，说明此过程是等温变化，气体内能不变，体积减小说明外界对气体做 功，由热力学第一定律U=W + Q知。到。过程放出的热量等于外界对气体做的功，故B错误；C. 8c过程体积不变，压强减小，则温度降低，从微观的角度讲，3。过程压强减小是由 于分子平均动能减小，故C正确；D. 图像中图线与坐标轴所围的面积表示外界对气体做的功，气体经全过程回到A,内 能没变，但由于全过程中气体体积增大过程对外做的功（图线与坐标轴围的面积）大于体 积减小过程外界对气体做的功，由热力学第一定律可知，全过程吸热，故D错误。故选C。16. 吸热 【解析】【详解】答案第8页，共12页1理
13、想气体在3、C两个状态时，体积相同，由题图可知Pb Pc根据Pb_=Pc_Tb Tc则Tb则其内能变化量气体从状态C变到A,由图可知，压强不变，体积增大，则气体对外做功根据匚匕Tc Ta可知温度升高，则内能增加，由AU = W + Q可知，气体吸收热量，且吸收的热量大于气体对外做的功。17. 1.5x104J 增大【解析】【详解】口2根据热力学第一定律得 U=Q+W=2.5x 104J-1.0x 104J= 1.5xlO4J, U0气体内能增加，气体温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，所以分子的平均动能 一定增大；18. 吸收增加【解析】【详解】从。到b等容升压，根据T可知温度升高，一定
14、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，根 据热力学第一定律答案第9页，共12页AU = W + Q可知，气体不做功，气体从外界吸收热量。在过程。一中压强不变，体积减小，则温度降低，则单位时间内碰撞器壁单位面积的 分子数增加。19. 瓶子变瘪，内能减少【解析】【详解】把一空的矿泉水瓶拧紧瓶盖后放入冰箱，经过一段时间取出，会发现瓶子被压瘪；此过程 中瓶内气体温度降低，分子平均动能减少，由于不计分子势能，所以内能减少。20. 增加了 220J【解析】【详解】由题图可知，气体从状态A变化到状态B的过程是等压膨胀过程，外界对气体做功w = -pSd = -pV = -0.4x105x
15、(4.0-2.0)xW3J = -80J根据热力学第一定律可知，密闭气体的内能变化量AU = Q + W = 300 + (-80) J = 220J即在此过程中密闭气体的内能增加了 220Jo321. (1) 2.2577)； (2) Q = AU+”()SH【解析】【详解】(1)初态Pi= PoVl=SH末态：对活塞分析，根据共点力平衡可得G 3Pi = Po+ = PokJ 乙H匕二(+方)答案第10页，共12页根据理想气体状态方程得解得PM = P2V2Z 一7； =2.257；(2)全过程外界对气体做的功由热力学第一定律解得22. (1) p-po+- , T = - T ； S 4
16、【解析】【分析】【详解】(1)根据活塞受力平衡可得H qW = -p2S = -p.SH(2)3Q = AU-p()SH何(pS + mg) hpS=mg+pQSmgP = P加热过程中，缸内气体做等压变化,根据盖吕萨克定律(2)加热过程中，气体对外界做的功为W = pSx 4加热过程中，气体吸收的热量为根据热力学第一定律有答案第11页，共12页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5 .如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好 的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松 开后，小
17、瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（）A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量6 . 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,它的体积V随热力学温度7的变化关系如图所示。在这个过程中（）A.气体压强不断变大B.气体内能保持不变C.气体对外界做负功D.气体从外界吸收热量7 .如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。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（）AU=Q-WkT。(PoS + mg)h答案第12页，共12页A.气体体积逐渐减小，内能增加B.气体压
18、强逐渐增大，内能变大C.气体压强逐渐增大，吸收热量D.外界对气体做功，气体内能不变8 .如图所示，一定量的理想气体从状态。开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态匕和如下列说法正确的是（）A.在43人过程中气体对外界做功B.在bfc过程中气体对外界做功C.在Q过程中气体的内能逐渐变大D.在人一。过程中气体的内能逐渐变小9 .如图所示，一定质量的理想气体沿直线从状态A变化到状态B。已知在此过程中, 气体吸收了 280J的热量。则该理想气体在此过程中（）A.每个气体分子的动能均增大B.状态B的热力学温度是状态A的2倍C.外界对气体做正功D.内能增加180J10 .如图，为一定质量理想气体状态变化的
19、pV图像，理想气体由状态。变化到状态 b,再由状态匕变化到状态。，图中虚线为过。、。两点的双曲线。在整个循环过程中，下列说法中正确的是（）A.由状态。变化到状态b过程中，气体温度先降低后升高B.由状态人变化到状态。过程中，气体分子运动的平均速率先增大后减小C.在整个循环过程中，气体从外界吸收的热量大于向外界放出的热量D.由状态变化到状态过程中，气体内能先增大后减小11 .如图所示，A3CA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( )M PCLOTA.在力过程中，气体对外做了功 B. 8-C过程中，气体内能不变C. Cr/过程中，气体内能减少D. /-8一。过程中，气体放热12.
20、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B.在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量C. bc过程中增加的内能小于da过程中减少的内能D.在。一人过程中，外界对其做的功全部用于增加内能13.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14 .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
21、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15 . 一定质量的理想气体密封在容器内，其初状态从A开始，经B、。又回到初始状态，变化过程如图所示，其中D4直线反向延长通过坐标原点，AB和8为双曲线，3c平行于纵轴.下列说法正确的是（）A. D4直线反向延长过坐标原点，故其过程是等温变化B. C到。过程放出的热量大于外界对气体做的功C.从微观的角度讲，
22、过程压强减小是由于分子平均动能减小D.气体经全过程回到A时，不吸热也不放热二、填空题16 .如图所示，一定质量的理想气体从状态3或。按图示规律变为状态A,垂直于横轴，AC平行于横轴.在两种变化过程中，气体内能变化量二 （填或=） AEca,从状态C到状态A的过程中 （填“吸热”或放热）其热量Qca与做功的绝对值Wca比较大小；Qca（填“”“V或“ = ） Wca。17 . 一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5xl（）4J,气体对外界做功1.0x10,则该理想气体的内能增加了 J；气体分子的平均动能o （填“增大，“减小或不变”）18 .如图所示，一定质量的理想气体从状态人经过
23、等温过程到状态。，经等压过程到状 态。，再经等容过程回到状态人 从状态到状态匕的过程中气体 （填“吸收”或 “放出”）热量；从状态c到状态。的过程中，单位时间内碰撞单位器壁面积的分子个 数 （填“增加”或“减少”）。三、解答题19 .把一空的矿泉水瓶拧紧瓶盖后放入冰箱，经过一段时间取出，可以观察到什么现象？此过程中瓶内气体的内能如何变化？（不计分子势能）20 .如图，一定质量的理想气体从状态A变化到状态5,已知在此过程中，气体吸收了 300J的热量，则该过程中气体内能变化了多少？f p/105Pa02.04.0W1O-3m321 .某同学设计的气压升降机如图所示，在竖直圆柱形汽缸内用活塞封闭了
24、一定质量 的气体，汽缸内壁光滑，活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为S,活塞 及其上方装置总重力大小为G,活塞停在内壁的小支架上(图中未画出)，与缸底的距 离为H,气体的温度为To时，压强等于大气压强P。，已知外=半。现给电热丝通 电，经过一段时间，活塞缓慢上升了3。上述过程中，气体可视为理想气体，若整个 过程中封闭气体内能的变化为AU,求：(1)气体的最高温度A(2)整个过程中气体吸收的热量Q。LLzLD电热丝pAAAAAA-接电源22 .如图所示，用活塞将热力学温度为To气体封闭在竖直汽缸里，活塞的质量为相、横截面积为S,活塞到汽缸底部的距离为儿 现对缸内气体缓慢加热一段时间，使活
25、塞 h上升;后立即停止加热。已知气体吸收的热量。与其温度差的关系为(中攵 4为正的常量)，大气压强为po,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)加热过程中气体内能改变量U。参考答案:1. c【解析】【详解】AB.由图可知，状态A到状态3是一个等压过程，根据Ta 因为VbVa则有TbTa而状态8到状态C是一个等容过程，则有或一”因为PBPC则有TbTc对状态A和。依据理想气体状态参量方程，则有一匕_ c匕即33-pox2已 JFa一解得Ta=Tc故AB错误；C.从状态A到状态3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U=W + AQ可知气体不断吸热，故C正确；D.从状态3到状态。温度降低，内能减少，体积不变，气体不做功，根据热力学第一答案第1页，共12页