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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 . 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、C、。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，45和为双曲线，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，8C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2 . 一种气压式玩具水枪的储水罐如图所示，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强 后，关闭充气口。将阀门M打开，水迅速从枪口喷出。若在迅速喷水过程中，罐内
2、气 体为理想气体，则（ ）充气口4气体A.气体内能不变B.外界对气体做功C.气体分子之间的斥力使水被排出D.单位时间与单位面积碰撞的气体分子数减少3 .“百脉寒泉珍珠滚”为章丘八大景之一。假如泉水深5m,底部温度为17, 一个体 积为5.8xl0-7m3的气泡从底部缓慢上升，到达泉水表面时温度为27,气泡内气体的 内能增加了 2xl0-2j。不计气体分子间的相互作用，glOm/s2,外界大气压强取 1.0xl05Pa,水的密度取lxl（）3kg/m3。下列说法正确的是（）A.气泡内所有分子动能都增大8 .气泡上升过程中对外做功，放出热量C.气泡到达泉水表面时的体积为9x104n3D.气体被压缩
3、过程中，外界对气体做功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知气 体向外界放热，故D错误。故选Ao5. A【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Ao6. A【详解】AB.由题图知A-3过程，气体压强不变，体积膨胀，气体对外做功（W0）,根据热力学第一定律可知该过程气体吸收热量（。），故A正确，B错误；CD.由题图知3-C过程，气体体积不变，则外界对气体不做功；温度升高，根据查理定 律，可知压强增大，故CD错
4、误。故选Ao7. C【详解】A、B升高相同的温度，根据Q = ctrxAt可知，升温需要的能量是相同的。由于受热膨胀，A的重心升高，重力势能增加，吸收的热量Qa一部分用于升温，剩余部分用于增加重力势能综人 即答案第3页，共10页B受热膨胀重心降低，重力势能减小，吸收的热量QB和减少的重力势能八综8共同用于升温，即Q = Qb+M)b显然Qa Qb故C正确，ABD错误。故选C。8. B【详解】A.两物体没有发生传热是因为两物体温度相等，故A错误；B.做功和传热递都是改变物体内能的方式，故B正确；C.物体温度从力升高到，2,内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是对物体做了功，吸引的热量不一定相同
5、，与过程有关，故C错误；D.高温物体分子的平均动能大，但内能不一定大，故D错误。故选B.9. C【详解】A.根据T可知V CT P坐标原点。与上各点的连线斜率与压强成反比，由图可知，气体从状态。到状态。是压强减小，A错误；B.由图可知，气体从状态人到状态c等温变化，气体内能不变，同时体积变小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，B错误；C.气体从状态。到状态人过程中，根据图像可知为等容变化，气体不做功，但温度升高内答案第4页，共10页能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，C正确；D.根据上=C可知，由于cd的延长线经过坐标原点。，则气体从状态c到状态d是等压 T变化，D
6、错误。故选C。10. C【详解】A.状态。一为等温变化，所以理想气体内能不变，所以A错误；BC.状态b-c为等压变化，且体积减小，外界对气体做正功，分子数密度增大，则单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变大，所以B错误，C正确；D.状态C-Q为等容变化，即体积不变，由mp = 一V可知，一定质量的理想气体的密度不变，所以D错误。故选C。11. A【详解】气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，因此分子平均动能不变，气体的内能不变，根据AU = W + Q可知，气体吸收热量，故A正确，BCD错误。故选Ao12. A【详解】气体绝热膨胀，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，因此
7、尸V乘积减小，故等温线靠近坐标轴，故A正确，BCD错误。故选Ao答案第5页，共10页13. B【详解】AD.气泡内气体的压强为P = Po + Pgh因为大气压强P。恒定，且气泡缓慢上升过程中%减小，所以减小，则气泡内分子单位时 间内对气泡壁单位面积的撞击次数减少，故AD错误；B.根据理想气体状态方程T可知当p减小且T增大时，V一定增大，所以气泡内气体对外界做功，故B正确；C气泡内气体温度升高，则内能增大，且对外界做功，根据热力学第一定律可知气体吸 热，故C错误；故选B。14. C【详解】速率在某一范围内的分子数占总分子数的百分比总是一定的，这个比值只与气体的种类及 温度有关。由图像可知，由状
8、态变为，分子速率变大的分子数占总分子数的百分比在 增加，说明气体温度升高，对于理想气体，不计分子势能，所以温度升高内能一定增大； 由于容器是封闭的，所以气体体积不变，气体无法对外做功，由一定质量理想气体状态变 化规律半二C （。为定值）可知其压强一定增大，故ABD错误，C正确。故选C。15. B【详解】A.以气缸和活塞为研究对象，受到重力和悬线对其的拉力，根据平衡条件可知重力和悬 线对其的拉力大小相等，方向相反，所以当环境温度缓慢升高时，悬线的拉力不变，故A 错误；答案第6页，共10页B.由于气缸的导热良好，当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的温度缓慢升高，所 以被封闭理想气体的内能增大，故
9、B正确；C.以活塞为研究对象，根据平衡条件可知PiS + mg = pS解得被封闭理想气体的压强大小mg P、= P -大 J故C错误；D.当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得被封闭 理想气体的体积增大，气体对外界做正功，故D错误。故选B。16. 1500 放出 500【详解】1改变物体内能的方法是做功与热传递，若只对一定质量的理想气体做1500 J的功，可 使其温度升高5 K,内能增加1500L改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K, 则需要吸收1500J的热量；23如果对该气体做了 2000 J的功,使其温度升高了 5 K,内能仍然增加1500J,
10、则还需 要放出500 J的热量。17. 变大减少【详解】1由题意根据盖吕萨克定律3二奉可得，压强不变，体积膨胀时温度升高，因为一定质量 的理想气体内能只与温度有关，即温度越高内能越大，故内能变大；根据压强的微观表达式尸= N（，根据动量定理得瓦加= 因为温度升高，分子的 平均动能增大，则单位时间内撞击在容器单位面积上的平均力变大，因为压强不变，所以 单位时间内撞击在容器单位面积上的气体分子数减少。18. 吸热 3V答案第7页，共10页【详解】1汽缸开口向上时,则PS = mg + pS汽缸开口向下时，则p?S + mg=pS则由玻意耳定律可得py = p2V解得气体体积变大，对外做功，即WvO
11、,温度不变，则内能不变，U=3根据AU=W+Q可知。0,气体吸热。19. 138.6J【详解】设整个过程中，外界对气体做功为卬=%+%由图可知，。到A过程为等压压缩，外界对气体做功为wca = pa(vc-va)整个过程由A又回到4温度相同，内能不变，由热力学第一定律可得U = Q + W = O即% = _(Q+%)代入数据解得w =-138.6JAd即气体对外界做的功为138.6J答案第8页，共10页55920. (1) AU + poVo (W取一7P0V0)； (2) T = T0220【详解】(1)由PV图象可知，A到C过程气体膨胀对外做功值为J (p()+ 2po)V()+ p(y
12、 V()=p()V()幺2由热力学第一定律得出Q = AU-W = AU+ poVo (W取一|poVo)(2)由图分析知，直线A3方程为o V、P =(3-j)Po%由一定质量的理想气体状态方程得2PM 二 T联立解得(3-V)V当3%-V=V时-，即丫 =当时、T有最大值，解得21. (1) po； (2)吸热56【详解】(1)设升温后气体的压强为0,由查理定律得A = AT. T代入数据得6Pf=Po由玻意耳定律得(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为匕piVo=poV联立得答案第9页，共10页6V=-VoJ设剩余气体的质量与原来总质量的比值为攵，由题意得仁及V联立得
13、k=，6因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热 力学第一定律可知剩余气体要吸热.22.瓶子变瘪，内能减少【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。答案第10页，共10页D.上升过程中气泡吸收热量大于6.8xl0-2j4 .将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是( )A.气体的内能不变B.气体的压强不变C.气体分子的平均动能减小D.气体与外界无热交换5 .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，
14、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.对外界做正功C.分子平均动能增加D.内能增加6.如图所示，一定质量理想气体经历八一3的等压过程，5-C的等容过程，则( )A. /一3过程，气体吸收热量B. 4一3过程，气体内能不变C. 8一C过程，气体压强减小D. 3一。过程，外界对气体做功7 .如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂。现 只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为Q4 QB, 则()ABA
15、. QA=QBB. QAQBD.无法确定8 .下列说法正确的是（）A.若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等B.做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变C. 一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从力升高到亥.则在这些过程中物体 一定从外界吸收相同的热量D.高温物体内能多，低温物体内能少9 . 一定质量的理想气体，从状态。开始，经历ab, be, cd,八四个过程又回到状态 其体积V与热力学温度7的关系图像如下图所示，的延长线经过坐标原点。，ab.秘分别与横轴、纵轴平行，e是必与由的交点，下列说法正确的是（）A.气体从状态到状态。是压强增大B.气体从状态b到状态。是气体对外
16、做功同时吸热C.气体从状态，到状态人过程中吸热D.气体从状态。到状态d是等容变化10 .如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为其中纵坐标表示气体压强P、横坐标表示气体体积V, 一人是以P轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（）腌 2%3 ro 4FoA.状态q-A理想气体的内能减小B.状态b-c,单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少C.状态6一的外界对理想气体做正功D.状态cm理想气体的密度增大11 .恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，下列说法中正确的是（）A.气泡内的气体对外界做功B.气泡内的气体内能增加C.气
17、泡内的气体与外界没有热传递D.气泡内气体分子的平均动能减小一定质量理想气体某温度下的等温线如图中虚线所示，该气体在此温度下的状态12.C.D.13.夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近 水面，湖内水的温度越高，大气压强恒定，视气泡内气体为理想气体。则气泡缓慢上升过程中，以下说法正确的是（）A.气泡内气体的压强可能不变B.气泡内气体对外界做功C.气泡内气体温度升高导致放热D.气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数增大14 .绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布由状态变为，如图所示。则（）各速率区间的分子数 占总分子数的百分比A.气体的内能
18、一定减小B.气体的体积一定增大C.气体的压强一定增大D.气体一定对外界做功15 .如图所示，一导热良好且足够长的气缸，倒置悬挂于天花板下。气缸内被活塞封 闭一定质量的理想气体。活塞质量为加，气缸横截面积为S,当地大气压为且不随 温度变化，重力加速度为g,忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确 的是（）/A.悬线的拉力变大B.被封闭理想气体的内能增大C.被封闭理想气体的压强大小不变，且始终为P + WD.外界对气体做正功二、填空题16 .若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K,那么气体吸收 J的热量。如果对该气
19、体做了 2 000J的功，使其温度升高了 5K,表明在该过程中，气体还（选填“吸收”或“放出”）热量Jo17 . 一定质量的理想气体在体积可变的容器中等压膨胀，内能 （选填“变大，“，不变，或，变小，），单位时间内撞击在容器单位面积上的气体分子数（选填“增多”“不变”或“减少”）O18 .如图甲所示，一开口向上的导热气缸内封闭了一定质量的理想气体，气体体积为V、压强为1.5po,活塞可无摩擦滑动且不漏气，气缸外大气压强为po,环境温度不 变。现将气缸倒立挂起稳定后如图乙所示，该过程中气体 （选填“吸热”或 “放热”），气体体积变为 o三、解答题19 .如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强
20、为2.0xl（）5pa,经历AfB4的过程，整个过程中对外界放出61.4J热量，求该气体在A到B过程 中对外界所做的功。F7(10-3m3)! T/K015u 150 30020 .题图为某一定质量理想气体状态变化的-丫图象，AB. 为直线，对应状态的 压强P、体积丫均已在图中标出。已知气体在状态A时的温度为，由状态A到状态 。的内能增加量为AU,求：（1）状态A到状态。过程中吸收的热量Q（2）状态A到状态5过程中的最高温度兀21 . 一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积 为Vo,开始时内部封闭气体的压强为po.经过太阳强烈曝晒，气体温度由To=3OOK升 至
21、 T/ = 360Ko(1)求此时气体的压强.(2)保持。= 360K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p。，求集热器内 剩余气体的质量与原来总质量的比值；判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热， 并说明原因。22 .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)参考答案:1. c【详解】A. 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，由热力学第一定律知C到。过程放出的热量等于外
22、界对气体做的功，故B错误；c.过程体积不变，压强减小，则温度降低，从微观的角度讲，过程压强减小是由于分子平均动能减小，故C正确；D. p-V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4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Co2. D【详解】AB.由于气体体积膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律时间极短，来不及热量交换，等效于绝热，Q =。，内能减小，气体温度减小，故A、B错 误。C.理想气体分子间的作用力忽略不计，是因为气体压强导致水被排出，故
23、C错误。D.随着水向外喷出，气体的体积增大，分子总数不变，单位体积内分子数减少，温度减 小，压强减小，单位时间到达单位面积上的气体分子数减少，故D正确。故选D。3. C答案第1页，共10页【详解】A.由于不计气体分子间的相互作用，则气泡内的气体为理想气体，内能增大即气体分子 的平均动能增大，不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；B.上升过程中，气体内能增加，体积增大，对外做功，由可知，上升过程中气体吸收热量，故B错误；C.由理想气体的状态方程PM 二 2匕工 T2代入数据（l.OxlO5 +lxlO3 xl0x5j ptzx5.8xl0-7m3 IxlO5 paxV2（273 + 17）K（273+27）K求得气泡到达泉水表面时的体积为匕=9x10故C正确；D.由气体对外做功的表达式W = pSx可得W = pV当压强不变时，可求得气体对外做功等于4.8X10-2J,由于上升过程中气体压强减小，所以 对外做功小于4.8xl（）-2j,由可得上升过程中气泡吸收热量小于6.8X10-2J,故D错误。故选Co4. A【详解】AC.理想气体温度保持不变，则气体内能不变，分子的平均动能不变，故A正确，C错 误；B.理想气体经历等温压缩过程，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，故B错误；答案第2页，共10页