卷子答案网-一个不只有答案的网站第三章热力学定律第二节热力学第一定律配套练习（含解析）
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大
C．物体做加速运动，物体内分子的动能一定增大
D．物体对外做功，物体内能一定减小
2．一定质量的理想气体，在体积保持不变的条件下，若气体温度升高，则（ ）
A．气体中每个分子热运动的动能一定都变大
B．气体中每个分子对器壁撞击的作用力都变大
C．气体的压强可能不变
D．气体一定从外界吸收热量
3．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（ ）
A．60J B．-60J
C．-140J D．140J
4．一定质量的理想气体的体积V随摄氏温度t变化的关系图像如图所示，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能不变
B．气体的压强减小
C．气体的压强不变
D．外界对气体做功，同时气体从外界吸收能量
5．住在海边的小明，跟几个朋友自驾去某高原沙漠地区游玩，下列相关说法正确的是（ ）
A．出发前给汽车轮胎充气，气压不宜过高，因为汽车高速行驶时胎压会增大
B．小明在下雨时发现，雨水流过车时留有痕迹，说明水对玻璃是不浸润的
C．到了高原地区，小明发现，尽管气温变化不大，但车上带的矿泉水瓶变得更鼓胀了，这是瓶内空气压强变大的缘故
D．白天很热时，开空调给车内降温，此时空调机从车内吸收的热量多于向车外排放的热量
6．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知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．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变大，温度降低
7．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p T图像如图所示，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a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
8．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图像如图所示。下列说法正确的有 （ ）
A．A→B的过程中，气体对外界做功
B．B→C的过程中，每个气体分子的动能都减小
C．A→B的过程中，气体放出热量
D．A→B→C的过程中，气体内能增加
9．一定质量理想气体的状态变化如图所示，该气体从状态a沿圆形线到状态b、c、d，最终回到状态a，则（ ）
A．状态b到状态d的过程是等温变化过程
B．状态a的压强大于状态b的压强
C．从状态c到状态d，体积减小
D．从状态a到状态c，内能增大
10．一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，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，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多
C．C→D的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热
D．D→A的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变
11．一定质量的理想气体在体积可变化的气缸中，从状态开始经过状态、、又回到状态，其状态变化的图象如图所示。已知状态对应的压强为，热力学温度与摄氏温度间的关系为，完成一个循环的过程中，外界对气体做的功为（ ）。
A． B． C． D．
12．如图所示，固定的绝热气缸内用活塞（活塞与气缸壁无摩擦，不漏气，且不导热）密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中。现用力F使活塞向左缓慢移动，密闭气体的状态发生了变化。用n表示单位体积内气体的分子数，p、V分别表示该气体的压强、体积，表示该气体分子的平均动能，U表示内能，下列四个图象（图中a、b为双曲线，c、d为直线）符合上述过程的是（ ）
A． B． C． D．
二、填空题
13．如图，导热气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸内壁光滑。当外界温度升高时，密封气体体积________（选填“增大”、“不变”或“减小”），密封气体内能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
14．如图所示为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。则
(1)大气压强p0= __________________(用“cmHg”做压强单位)
(2)此过程中外界对烧瓶内的气体_____(填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将_____(填“吸热”或“放热”)。
15．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”）。
16．如图，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。过程①中，气体体积_____________（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”）；过程②中，气体__________（填“从外界吸热”“向外界放热”或“不吸热也不放热”）；过程③中，外界对气体做功的大小_________气体向外界放热的大小（填“大于”“小于”或“等于”）。
三、解答题
17．如图，一个质量为m=2kg的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h1=10cm处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体温度为T1=360K，活塞距离气缸底部为h2=15cm，两边水银柱存在高度差．已知大气压强为p0=1×105Pa，气缸横截面积为S=1×10-3m2，活塞竖直部分长为L=12cm，重力加速度为g取10m/s2，求：
(1)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
(2)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体对外界的放出的热量为6J，气体内能的变化量ΔU。
18．如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、两部分理想气体，中间用水银柱隔开。玻璃管静止时，A部分气柱长度为，压强为，部分气柱长度为，水银柱产生压强为。已知大气压强为，环境温度保持不变。
（1）若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过，待稳定后，求气体的压强；
（2）若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，当气体从外界吸收的热量为时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体内能的增量。
19．如图所示为一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C过程的p- V图象，且AB∥V轴，BC∥p轴，已知气体在状态C时的热力学温度为300K，在状态C时的内能比在状态A时的内能多1200J。
（1）求气体在状态A、B时的热力学温度；
（2）请通过计算判断气体从状态A变化到状态C的过程是吸热还是放热，同时求出传递的热量。
20．如图所示在绝热汽缸内，有一绝热轻质活塞封闭一定质量的气体，开始时内气体温度为27℃，封闭气柱长，活塞横截面积，现通过汽缸底部电阻丝给气体加一段时间。此过程中气体吸热，稳定后气体温度变为127℃。已知大气压强等于，求：
（1）加热后活塞到汽缸底端的距离；
（2）此过程中气体对外界做的功；
（3）此过程中气体内能增量。
参考答案
1．B
【解析】A．布朗运动是液体中的固体小颗粒的无规则的运动，故A不符合题意；
B．分子间引力和斥力都是存在，当两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大，故B符合题意；
C．物体做加速运动，温度不一定升高，所以物体内分子的平均动能不一定越来越大，故C不符合题意；
D．物体对外做功，若同时吸收热量，则物体内能不一定减小，故D不符合题意。
故选B。
2．D
【解析】AB．气体的温度升高，则分子的平均动能变大，但是并非每个分子热运动的动能都变大，也不是气体中每个分子对器壁撞击的作用力都变大，选项AB错误；
C．根据
可知，体积不变，温度升高，则气体的压强增大，选项C错误；
D．气体体积不变，则W=0，温度升高，则 U>0，根据
U=W+Q
可知，Q>0，即气体一定从外界吸收热量，选项D正确。
故选D。
3．C
【解析】由热力学第一定律得
故选C。
4．B
【解析】A．由题图可知，理想气体从状态A到状态B的过程中，温度升高，内能增大，故A错误；
BC．如图所示
两条虚线为等压线，斜率越大，压强越小，故气体从状态A到状态B的过程中，压强减小，故B正确，C错误；
D．从状态A到状态B，体积增大，气体对外做功
W<0
温度升高，内能增大
ΔU>0
根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知
Q>0
即气体从外界吸收热量，故D错误。
故选B。
5．A
【解析】A．出发前给汽车轮胎充气，气压不宜过高，因为汽车高速行驶时，温度会升高，由气态方程可得，胎压会增大，A项正确；
B．雨水流过车窗时留有痕迹，说明水对玻璃是浸润的，B项错误；
C．高原地区，气压较低，瓶内的气体压强会大于瓶外的压强使得车上带的矿泉水瓶变得更鼓胀，C项错误；
D．白天很热时，开空调给车内降温，因空调本身也要产生热量，则此时空调机从车内吸收的热量少于向车外排放的热量，D项错误。
故选A。
6．B
【解析】AB．由于b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，气体不做功，内能不变，选项A错误，B正确；
CD．由于气体体积增大，温度不变，气体压强变小，选项CD错误。
故选B。
7．A
【解析】A．由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，A正确；
B．理想气体的内能由其温度决定，a状态时温度较高，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，B错误；
C．过程cd是等温变化，气体内能不变，由理想气体状态方程可知，压强增大，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，C错误；
D．过程da气体温度升高，内能增大，由理想气体状态方程可知，温度升高，体积变大，气体对外做功，故从外界吸收的热量应大于气体对外界做的功，D错误。
故选A。
8．C
【解析】A．A→B的过程中，体积减小，则外界对气体做功，选项A错误；
B．B→C的过程中，温度降低，分子平均动能减小，但不是每个气体分子的动能都减小，选项B错误；
C．A→B的过程中，温度不变，内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，选项C正确；
D．A→B过程内能不变，从B→C的过程中，温度降低，则气体内能减小，选项D错误。故选C。
9．D
【解析】A．状态b到状态d的过程，温度先升高后降低，不是等温变化过程，选项A错误；
B．根据
可得
则因为a点与O点连线斜率大于b点与O点连线的斜率，可知状态a的压强小于状态b的压强，选项B错误；
C．由图线可知，从状态c到状态d，体积增加，选项C错误；
D．从状态a到状态c，温度升高，则内能增大，选项D正确。
故选D。
10．D
【解析】A．A→B的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才可能保持内能不变，故A错误；
B．B→C的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，压强增大，故B错误；
C．C→D过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热才可能内能减小，故C错误；
D．D→A的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】状态对应的压强为，状态到状态发生等容变化，由题图可得
解得
由图象分析可知气体从状态A到状态B，状态到状态均发生等容变化，故有
从状态B到状态C发生等压变化，外界对气体做的功为
从状态D到状态A发生等压变化，外界对气体做的功为
故一个循环内外界对气体做的功为
故选B。
12．A
【解析】A．一定质量的理想气体，单位体积内气体的分子数为，N为所有气体的分子数，所以n-V图象是双曲线，故A正确；
B．气缸和活塞都绝热，现用力F使活塞缓慢地向左移动，密闭气体的压强变大，体积变小，活塞对气体做功，根据热力学第一定律知，气体内能增大，温度升高，但气体不是发生等温变化，所以p-V图象不是双曲线，故B错误；
C．温度是分子平均动能变化的标志，所以该气体分子的平均动能随着气体体积的减小而增大，故C错误；
D．气缸内气体温度升高，则气体的内能增大，故D错误。
故选A。
13．增大 增大
【解析】[1]由于气缸是导热的，当外界温度升高时，密封气体发生等压升温变化，根据
可知密封气体的体积增大。
[2]一定质量的理想气体的内能由温度决定，密封气体的温度升高，内能增大。
14．75 cmHg 做正功 放热
【解析】（1）[1]初始时，烧瓶中气体压强与大气压强相等，即，体积为，注入水后，烧瓶内气体压强为，体积为，由波意耳定律
解得，大气压强为
（2）[2][3]此过程中，烧瓶中气体体积减小，故外界对烧瓶内气体做正功；由与气体温度不变，由热力学第一定律，气体放热。
15．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。
16．保持不变 向外界放热 小于
【解析】[1][2][3]由图可知，斜率表示气体体积，在过程①中，斜率不变，则气体体积保持不变。过程②为等温变化，故内能不变，气体压强增大，则体积减小，外界对气体做功，根据
可知气体向外界放热。过程③中作等压变化，温度降低，根据
可知气体体积减小，即外界对气体做功。因温度降低，内能减小，根据
可知外界对气体做功的大小小于气体向外界放热的大小。
17．(1)240K；(2)
【解析】(1)初态时，对活塞受力分析，可求气体压强为
体积为
要使两边水银面相平，气缸内气体的压强为
此时活塞下端一定与气缸底接触，则有
设此时温度为T2，由理想气体状态方程有
可得
(2)从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
由热力学第一定律有
可得气体内能的变化量
18．（1）；（2）
【解析】（1）转动前B部分气体压强为
设转过180°后B部分气体长度为LB，则A部分气体的长度为
设B部分气体压强为pB2，则A部分气体压强为
由玻意耳定律可得，对A部分气体有
对B部分气体有
联立解得
（2）由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，水银上升，这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为
气体对外界做功为
根据热力学第一定律，可得该过程气体内能的增量为
19．（1）225K，900K；（2）见解析，2100J
【解析】（1）气体从状态B变化到状态C经历等容变化，根据查理定律有
解得气体在状态B的温度为TB=900K。
气体从状态A变化到状态B经历等压变化，根据盖—吕萨克定律有
解得气体在状态A的温度为TA=225K。
（2）从状态A变化到状态C的过程，外界对气体做的功为
W=－pAΔV=－3×105×（4×10－3－1×10－3）J=－900J
由题意可知从状态A变化到状态C的过程，气体内能的变化量为
ΔU=1200J
根据热力学第一定律有
ΔU=Q＋W
解得Q=2100J，Q为正值，说明气体在该过程中吸热。
20．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）气体发生等压变化，根据
解得
（2）此过程中气体对外做功
（3）根据热力学第一定律
可得内能增量
转载请注明出处卷子答案网-一个不只有答案的网站 » 3.2 热力学第一定律 习题 人教版（2019）高中物理选择性必修第三册（含解析）