熱力學(xué)第一定律 同步練習(xí)- 高二下學(xué)期物理粵教版（2019）選擇性必修第三冊

3.1熱力學(xué)第一定律同步練習(xí)（解析版）一、選擇題1．下列說法正確的是（）A．一個熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量后，其內(nèi)能一定增加B．一個熱力學(xué)系統(tǒng)對外做功后，其內(nèi)能一定減少C．理想氣體的質(zhì)量一定且體積不變，當(dāng)溫度升高時其壓強(qiáng)一定增大D．理想氣體的質(zhì)量一定且體積不變，當(dāng)溫度升高時其壓強(qiáng)一定減小2．如圖所示為內(nèi)燃機(jī)的示意圖，其原理結(jié)構(gòu)簡化模型就是一個汽缸活塞模型，活塞上部封閉一定質(zhì)量的理想氣體。如果活塞向上運動，關(guān)于內(nèi)部氣體（忽略與外界熱交換）的說法正確的是（）A．體積減小，壓強(qiáng)不變，溫度升高 B．外界對氣體做功，內(nèi)能增大C．體積減小，壓強(qiáng)增大，溫度不變 D．氣體對外界做功，內(nèi)能增大3．下列說法中正確的是（）A．溫度低的物體內(nèi)能小B．溫度低的物體分子熱運動的平均速率小C．做加速運動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大D．物體的體積改變，內(nèi)能不一定改變4．下列說法中正確的是（）A．氫氣球飛到高空會破裂是因為氣球內(nèi)部氣體分子間斥力增大的緣故B．浴室玻璃隔斷上當(dāng)水珠凝結(jié)到一定程度時會沿玻璃下落，說明水不浸潤玻璃C．海邊比較潮濕、洗了衣服不容易晾干，是因為空氣的絕對濕度大D．恒溫水池中，小氣泡由底部緩慢上升過程中，氣泡中的理想氣休內(nèi)能不變，對外做功，吸收熱量5．地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該空氣團(tuán)在上升過程中（不計空氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢能）（）A．體積減小，溫度降低 B．體積減小，溫度不變C．體積增大，溫度降低 D．體積減小，溫度升高6．一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變,將氣泡內(nèi)氣體視為理想氣體,氣泡從湖底上升到湖面的過程中,對外界做了0.6J的功,此過程中下列說法正確的是()A．氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能增加B．氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能減少C．氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6J的熱量D．氣泡內(nèi)氣體向外界放出了0.6J的熱量7．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中過程為等壓變化，過程為等容變化。已知狀態(tài)A的溫度與狀態(tài)C的溫度相同，下列說法正確的是（）A．過程氣體溫度升高，密度減小B．過程外界對氣體做功，氣體溫度降低C．過程氣體與外界的熱交換為0D．過程氣體吸收的熱量小于過程氣體放出的熱量8．如圖所示，水平放置的密閉絕熱氣缸，被絕熱隔板K分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸是光滑的。兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體a加熱一段時間后，a、b各自達(dá)到新的平衡，此時a、b的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb，則下列正確的是（）A．Va=Vb，Ta=Tb B．VaVb，Ta=TbC．VaVb，TaTb D．Va=Vb，TaTb9．如圖所示，p－V圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B時，從外界吸收熱量420J，同時做功300J。當(dāng)氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時，做功200J，求此過程中氣體吸收或放出的熱量是（）A．吸熱80J B．吸熱220J C．放熱520J D．放熱320J10．李寧氣墊鞋是籃球愛好者們很喜歡的運動鞋。某款李寧氣墊鞋底部裝有一種由小分子鑄膜材料制作的氣墊，氣墊內(nèi)封閉著一定量的氣體。一同學(xué)穿著該款鞋子打籃球時，他跳躍起一定高度搶到籃板球后雙腳穩(wěn)穩(wěn)落地。研究他雙腳著地的短暫過程，不計氣墊內(nèi)氣體分子間的相互作用則（）A．氣墊內(nèi)的氣體對外做功，氣體密度減小B．外界對氣體做功等于氣體向外傳遞的熱量C．氣墊內(nèi)的氣體的溫度升高，氣墊內(nèi)所有氣體分子熱運動的速率均增大D．外界對氣墊內(nèi)的氣體做功，氣體內(nèi)能增大11．天然氣水合物是20世紀(jì)科學(xué)考察中發(fā)現(xiàn)的一種新的礦產(chǎn)資源．它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合時產(chǎn)生的一種固態(tài)物質(zhì)，外貌極像冰雪或固體酒精，點火即可燃燒，有“可燃水”、“固體瓦斯”之稱，開采時只需將固體的“天然氣水合物”升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體，可燃冰的形成過程可簡化為把甲烷氣體壓縮到低溫的“容器”中，開采時通過升溫再把甲烷氣體從“容器”中釋放出來，甲烷可視為理想氣體，以下說法中正確的是（）A．可燃冰在開采時甲烷氣體對外做功，內(nèi)能變小B．可燃冰在開采時甲烷氣體對外做功，又從外界吸熱，內(nèi)能變大C．可燃冰在形成時外界對氣體做功，內(nèi)能變大D．可燃冰在形成時外界對氣體做功，氣體又對外放熱，內(nèi)能變小12．將冰塊打碎后放在燒杯中，碎冰慢慢熔化成水，再逐漸蒸發(fā)。下列說法正確的是（）A．打碎后的冰沒有規(guī)則的幾何形狀，不再是晶體B．冰熔化成水的過程中，水分子的平均動能不變，分子勢能增大C．在水的表面層，分子比較稀疏，分子間作用力表現(xiàn)為斥力D．水變成水蒸氣，分子間距增大，分子勢能增大E.水蒸發(fā)成同質(zhì)量水蒸氣的過程中，吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量13．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)歷等容過程①到狀態(tài)b，再經(jīng)歷等壓過程②到狀態(tài)c，最后經(jīng)歷過程③又回到狀態(tài)a，其中狀態(tài)a和狀態(tài)c氣體的溫度相同。下列說法正確的是（）A．在過程①中氣體向外界放熱B．在過程①中氣體對外界做功C．在過程②中氣體從外界吸收熱量D．在過程③中氣體的內(nèi)能始終保持不變E.在過程①和②中氣體對外界做的總功小于過程③中外界對氣體做的功二、解答題14．如圖所示，某同學(xué)制作了一個簡單的溫度計，一個容器連接橫截面積為S的足夠長的直管，用一滴水銀封閉了一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度T0時水銀滴停在O點，封閉氣體的體積為V0，大氣壓強(qiáng)不變，不計水銀與管壁間的摩擦．①設(shè)上述氣體某過程從外界吸熱5.0J，內(nèi)能增加3.5J，求氣體對外了多少功？②若環(huán)境溫度緩慢變化，求水銀滴相對O點移動距離x隨封閉氣體熱力學(xué)溫度T的變化關(guān)系．15．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷A→B的等溫過程，B→C的等壓過程，其中A狀態(tài)時氣體溫度為300K，A→B過程中氣體吸收熱量400J。求:(1)C狀態(tài)時的溫度；(2)A→B→C過程中氣體對外界做的總功；(3)若氣體在C狀態(tài)時密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)n為多少?參考答案1．C【詳解】AB．一個熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能增量等于氣體從外界吸收的熱量與外界對它所做的功的和，所以AB錯誤；CD．理想氣體的質(zhì)量一定且體積不變，當(dāng)溫度升高時，根據(jù)可知，壓強(qiáng)一定增大，故C正確，D錯誤。故選C。2．B【詳解】活塞向上運動,封閉氣體體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知所以內(nèi)能增大，氣體溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有可知氣體壓強(qiáng)增加。故選B。3．D【詳解】A．因為內(nèi)能與物體物質(zhì)的量，溫度和體積都有關(guān)，由于物質(zhì)的量和體積不確定，故溫度低的內(nèi)能不一定小，故A錯誤；B．溫度低的物體分子的平均動能小，但由于分子的質(zhì)量不能明確，故不能說明溫度低的物體分子平均速率就小，故B錯誤；C．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，與物體是否運動無關(guān)，故C錯誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能的變化與外界對物體做功以及吸收的熱量有關(guān)，即△U=W+Q，物體體積改變，內(nèi)能可能不變。故D正確。故選D。4．D【詳解】A．大氣壓隨著高度的增加而減小，當(dāng)氣球升到高空時，外界的氣壓減小，內(nèi)部氣壓大于外部氣壓，氣球體積增大，將氣球脹破。故A錯誤；B．浴室玻璃隔斷上當(dāng)水珠凝結(jié)到一定程度時會沿玻璃下落，因為重力的作用，水浸潤玻璃，故B錯誤；C．海邊比較潮濕、洗了衣服不容易晾干，是因為空氣的相對濕度大，蒸發(fā)緩慢，故C錯誤；D．恒溫水池中，小氣泡由底部緩慢上升過程中，氣泡中的理想氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)減小，溫度不變，則體積變大，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，吸收熱量，故D正確。故選D。5．C【詳解】空氣團(tuán)與外界的熱交換忽略不計，大氣壓強(qiáng)隨高度上升逐漸減小，空氣團(tuán)體積逐漸增大，對外界做功，所以內(nèi)能逐漸減小，則溫度逐漸降低，故選項C正確，選項ABD錯誤。故選C。6．C【詳解】AB.一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則氣體內(nèi)能不變，故AB錯誤；CD.根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：△U=W+Q．則Q=△U-W=0-（-0.6）J=0.6J，即氣泡內(nèi)氣體從外界吸收了0.6J的熱量，故C正確，D錯誤．7．A【詳解】A．根據(jù)等壓變化有可知，過程氣體體積增大，溫度升高，密度減小，所以A正確；B．過程氣體體積增大，氣體對外界做功，氣體溫度升高，所以B錯誤；C．過程氣體的溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有由于氣體膨脹對外界做功，則氣體從外界吸引熱量，所以C錯誤；D．由于過程氣體從外界吸引熱量，則過程氣體吸收的熱量大于過程氣體放出的熱量，所以D錯誤；故選A。8．C【詳解】當(dāng)電熱絲對氣體a加熱時，氣體a的溫度升高，壓強(qiáng)增大，由于K與氣缸壁的接觸是光滑的，絕熱隔板K將向b氣體移動依題意，a、b可視作相同的理想氣體，一方面據(jù)熱力學(xué)第一定律，a對b做功，又無熱交換，故b內(nèi)能增加，b氣體溫度升高，另一方面，a氣體壓強(qiáng)等于b氣體壓強(qiáng)，但a氣體體積大于b氣體體積，則a的內(nèi)能大于b的內(nèi)能，亦即故ABD錯誤，C正確。故選C。9．D【詳解】由題意知一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時，為負(fù)功，為正（吸收的熱量），根據(jù)熱力學(xué)第一定律則有內(nèi)能增加120J；當(dāng)氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程II回到狀態(tài)A時，為正，內(nèi)能減小120J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律則有所以放出熱量320J，故A、B、C錯誤，D正確；故選D。10．D【詳解】A．腳著地的短暫過程，外界對氣墊內(nèi)的氣體做功，氣體質(zhì)量不變，體積減小，所以氣體密度增大，故A錯誤；BD．研究他雙腳著地的短暫過程，外界對氣體做功，氣體的溫度升高，所以氣體內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，外界對氣體做功大于氣體向外傳遞的熱量，故D正確，B錯誤；C．氣墊內(nèi)的氣體的溫度升高，氣墊內(nèi)氣體分子的平均動能增大，但不是所有分子的動能都增大，即不是所有分子的速率增大，故C錯誤。故選D。11．BD【詳解】AB．由題意可知，可燃冰在開采過程中要對其加熱升溫，氣體體積變大對外做功，同時內(nèi)能變大，從外界吸熱，故A錯誤，B正確；

CD．可燃冰形成條件是低溫壓縮，所以形成可燃冰過程中外界對氣體做功，同時內(nèi)能減少，則氣體對外放熱，故C錯誤，D正確。

故選BD。12．BDE【詳解】A．冰塊有固定的熔點，所以冰塊是晶體，與冰塊的幾何形狀無關(guān)，故A錯誤；B．冰熔化成水的過程中，溫度保持不變，所以水分子的平均動能不變，但融化過程中要吸收熱量，所以內(nèi)能增加，體積減小，分子勢能增大，故B正確；C．在水的表面層，分子比較稀疏，分子間作用力表現(xiàn)為引力，故C錯誤；D．水吸收熱量變成水蒸氣，分子間距增大，內(nèi)能增加，但溫度不變，故分子平均動能沒有增加，所以是分子勢能增加，故D正確；E．水蒸發(fā)成同質(zhì)量水蒸氣的過程，吸收熱量體積變大，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律所以其吸收的熱量大于內(nèi)能增加量，故E正確。故選BDE。13．ACE【詳解】AB．理想氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b，屬于等容過程，即體積不變，氣體對外界和外界對氣體都沒有做功。由理想氣體狀態(tài)方程可得由圖像可得所以即溫度降低，所以氣體內(nèi)能減少，由熱力學(xué)第一定律可得其中所以氣體向外界放熱，A正確，B錯誤；C．理想氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)c，屬于等壓過程，即壓強(qiáng)不變。由理想氣體狀態(tài)方程可得由圖像可得所以可知，理想氣體對外界做功，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知理想氣體從外界吸收熱量，C正確；D．理想氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)a，由題意可知，由理想氣體狀態(tài)方程可得由圖像可得即外界對氣體做功。又由題意可知已知，在p-V圖像中的等溫線是一條反比例函數(shù)圖像，又a、c兩點在同意條等溫線上，多畫幾條等溫線，可知離原點越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，所以可知，從c到a溫度先升高再降低，所以內(nèi)能先增加后減少，D錯誤；E．已知p-V圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示氣體做功情況，所以由圖像可知，在過程①和②中氣體對外界做的總功小于過程③中外界對氣體做的功，E正確。故選ACE。14．（1）W=1.5J