鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3章 热力学定律第1节 热力学第一定律课后练习题

3.1热力学第一定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如图所示为内燃机的示意图，其原理结构简化模型就是一个汽缸活塞模型，活塞上部封闭一定质量的理想气体。如果活塞向上运动，关于内部气体（忽略与外界热交换）的说法正确的是（　　）

A．体积减小，压强不变，温度升高 B．外界对气体做功，内能增大

C．体积减小，压强增大，温度不变 D．气体对外界做功，内能增大

2．下列说法正确的是（   ）

A．悬浮在空气中的PM2.5颗粒的运动是分子热运动

B．一定质量的晶体在熔化过程中，其内能保持不变，分子势能增大

C．由于液体表面层分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，液体表面存在张力

D．在温度不变的条件下，增大饱和汽的体积，最终会减少饱和汽的压强

3．如图所示为一定质量理想气体状态变化的p-t图像。图中BA的延长线过（–273，0）点，CB平行于t轴，则下列说法正确的是（　　）

A．气体由状态A变为状态B，外界对气体做功

B．气体由状态C变为状态A，气体吸收热量

C．气体在状态B时的分子数密度比在状态C时的大

D．气体在状态B时的分子数密度比在状态A时的大

4．关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A．扩散现象说明分子间存在引力

B．布朗运动是液体分子的无规则运动

C．一定质量0°C的冰融化成0°C的水，其内能没有变化

D．一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少

5．要使0℃的冰融化，以下所采用的方法中无效的是（　　）

A．使冰块互相摩擦 B．用锤子敲击冰块

C．用炉火加热 D．浸入0℃的水中

6．关于气体的内能，下列说法正确的是（　　）

A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定减小

7．北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压强都会变大。若这段时间胎内气体质量不变，且可将其视为理想气体，那么从早晨到中午这段时间内，车胎内的气体（　　）

A．对外界做功，内能减小

B．对外界做功，内能不变

C．吸收热量，内能不变

D．吸收的热量大于对外所做的功

8．在下列叙述中正确的是 (　     　)

A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大

B．布朗运动就是液体分子的热运动

C．对一定质量的气体加热，其内能一定增加

D．当分子间距r<r0时，分子间斥力比引力变化得快；当r>r0时，引力比斥力变化得快

9．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出，罐内气体可看作理想气体，若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则罐内气体（　　）

A．压强变大 B．对外界不做功 C．从外界吸热 D．分子平均动能变小

10．下列说法中正确的是（　　）

A．氢气球飞到高空会破裂是因为气球内部气体分子间斥力增大的缘故

B．浴室玻璃隔断上当水珠凝结到一定程度时会沿玻璃下落，说明水不浸润玻璃

C．海边比较潮湿、洗了衣服不容易晾干，是因为空气的绝对湿度大

D．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量

11．如图所示，为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是（　　）

A．三个状态的压强相等

B．从到气体的内能减小

C．从到气体吸收热量

D．从到与从到气体对外界做功的数值相等

12．一定质量的理想气体从状态A开始，经历四个过程AB、BC、CD、DA回到原状态，其p-V图像如图所示，其中DA段为双曲线的一支。下列说法正确的是（　　）

A．A→B外界对气体做功

B．B→C气体对外界做功

C．C→D气体从外界吸热

D．D→A容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数变多

13．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态；然后经过过程到达状态或经过过程到达状态，、状态温度相同，如图所示。设气体在状态和状态的压强分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和，则（    ）

A．， B．，

C．， D．，

14．如图所示，一定质量的氢气(可看作理想气体)由状态A经状态B变化到状态C，设由A到B、由B到C的过程外界对气体做的功分别为W1、W2，气体从外界吸收的热量分别为Q1、Q2，则

A．，

B．，

C．

D．

15．如图所示，一绝热容器被隔板K隔成两部分。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．外界对气体做功，内能增加

C．气体压强变小，温度降低

D．气体压强变小，温度不变

二、填空题（共4题）

16．如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功200J，同时气体向外界放热100J，则缸内气体的温度将_______（填“升高”、“降低”或 “不变”）、内能将_________（填“增加”、“减少”）_____________J

17．热力学第一定律△U=_____。

18．（1）某同学设计的气压升降机如图所示，竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的气体，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G＝，活塞停在内壁的小支架上，与缸底的距离为H，气体温度为T0，压强为大气压强p0．现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升．上述过程中，气体可视为理想气体，则气体分子的平均速率_____（选填“不断增大”“先增大后减小”或“先减小后增大”）；除分子碰撞外，气体分子间作用力为_____（选填“引力”“斥力”或“零”）．

（2）在（1）的情况下，若整个过程中封闭气体内能的变化为△U，求：

①气体的最高温度T______；

②整个过程中气体吸收的热量Q _________ ．

19．（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J。试问：此压缩过程中，气体___________(填“吸收”或“放出”)的热量等于____________J。

（2）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化

其中表示等压变化的是________(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能__(填“增加”、“减少”或“不变”)。

（3）设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子。(已知1mol，水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字) ____

三、综合题（共4题）

20．在一个密闭的气缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A变化到状态B的图象，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强为p＝1.0×105 Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量△U．

21．如图所示，一竖直放置、内壁光滑的柱形绝热气缸内置加热丝，用质量不计的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，开始时气体温度为27℃，活塞距气缸底部的高度为h1=0.5m，现给气缸内气体缓慢加热，当气缸内气体吸收了450J的热量时温度升高了。已知活塞的横截面积为S=5.0×10－3m2，外界大气压为p0=1.0×105Pa，求：

①温度升高了时活塞距离气缸底部的高度h2；

②此加热过程中气缸内气体增加的内能。

22．一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）气体在状态A时的热力学温度多少？

（2）该气体在状态B、C时的温度分别为多少？

（3）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？

23．有一导热气缸，缸内有一定质量的密封活塞，气缸内密封一部分稀薄气体，如图气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为 L ，现将气缸竖立起来，活塞缓慢下降，稳定后，活塞距离气缸底部的距离为，若气缸活塞的横截面积为 S，大气压强为p0．

（1）求活塞的质量；

（2）当气缸竖起，活塞缓慢下降过程中，判断气缸内气体是吸热还是放热，并简述原因．

参考答案

1．B

2．C

3．B

4．D

5．D

6．C

7．D

8．A

9．C

10．D

11．C

12．D

13．B

14．B

15．D

16．升高    增加    100J   

17．Q+W

18．不断增大    零    T=2T0       

19．放出    5×104    C    增加    7×103（6×103～7×103都算对）   

20．

21．①0.8m；②300J。

22．（1）300K（2）100K、300K；（3）吸热，200J

23．（1） （2）放热；根据热力学第一定律，活塞下降过程对气体做功，而气体内能不变，所以应是放热