人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律2 热力学第一定律课时训练

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第三章分层作业13　热力学第一定律A级 必备知识基础练1.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少了1.2×105 J,则下列各式正确的是(　　)A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 JB.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 JC.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×105 JD.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105,Q=-4×104 J2.如图所示,给旱区送水的消防车停于水平地面。在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体(　　)A.从外界吸热  B.对外界做负功C.分子平均动能减小 D.内能增加3.如图所示,一个内壁光滑、导热良好的汽缸悬挂在天花板上,轻质活塞上方封闭着理想气体,外界环境温度不变,若用向下的力F缓慢将活塞向下拉动一小段距离,则(　　)A.缸内气体的温度可能降低B.缸内气体分子的平均动能会减小C.缸内气体会吸热D.若拉力F对活塞做的功为W,则缸内气体的内能减少了W4.一个充气气球用绳子系着一块石头正在湖水中缓慢下沉,越往下水温越低,气球导热良好,则气球内气体(　　)A.内能增加B.对外界做正功C.减少的内能小于放出的热量D.减少的内能大于放出的热量5.(多选)某款瓶罐式鼻腔喷雾器如图所示,它通常借用瓶内气压将生理盐水送入鼻孔,借助于生理盐水自身的杀菌作用及水流的冲击力,将鼻腔内污垢排出,从而使鼻腔恢复正常的生理环境,达到保护鼻腔的目的。瓶内气体可看作理想气体,下列说法正确的是(　　)A.向外喷雾时,因为气体对外做功,瓶身温度略降B.向外喷雾时,因为气体向外散热,瓶身温度略降C.使用后放置一小段时间,瓶内气体内能较使用前减少D.使用后放置一小段时间,瓶内气体内能与使用前相同6.(2023湖南邵阳高二模拟)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B,再经过等容变化到状态C,最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中,气体吸收了300 J的热量。关于从A到B过程,下列说法正确的是(　　)A.气体内能增加220 JB.气体内能增加380 JC.气体内能减少380 JD.气体内能减少220 J7.绝热汽缸倒扣在水平地面上(汽缸顶部侧壁有一小口),缸内装有一电热丝,缸内有一光滑的绝热活塞,封闭一定质量的理想气体,活塞下吊着一重力为G的重物,活塞重力为G0,活塞的截面积为S,开始时封闭气柱的高为h,气体的温度为T1,大气压强为p0。现给电热丝缓慢加热,若气体吸收热量Q时,活塞下降了h,问: (1)气体的温度升高多少?(2)气体的内能增加多少?B级 关键能力提升练8.一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d,其体积V与热力学温度T关系如图所示,O、a、d三点在同一直线上,ab和cd平行于横轴,bc平行于纵轴,则下列说法正确的是(　　)A.从状态a到状态b,气体放热B.从状态a到状态b,每个气体分子的动能都增大C.从状态b到状态c,气体对外做功,内能减小D.从状态a到状态d,气体内能增加9.一定质量的理想气体p-V变化图像如图所示,气体从1→2→3的过程对外做的功为W1,从外界吸收的热量为Q1,气体内能的变化量为ΔU1;气体从1→4→3的过程对外做的功为W2,从外界吸收的热量为Q2,气体内能的变化量为ΔU2,则它们之间的关系正确的是(　　)A.W1<W2,Q1<Q2,ΔU1>ΔU2B.W1<W2,Q1>Q2,ΔU1<ΔU2C.W1>W2,Q1>Q2,ΔU1=ΔU2D.W1>W2,Q1<Q2,ΔU1=ΔU210.(2023广东汕头高二期末)肠粉店师傅把一勺刚出炉、热气腾腾的卤汁倒入一小塑料袋中,然后快速打结,袋中密封了一定质量的空气(视为理想气体)如图所示。一小段时间后,塑料袋会鼓起来。下列说法正确的是(　　)A.外界对气体做正功B.气体从袋外吸热C.相比原来,袋内气体内能减少D.相比原来,袋内气体压强增大11.飞船在航天员出舱前先要“减压”,在航天员从太空返回进入飞船后要“升压”,因此在飞船上专门设立一个“气闸舱”,其原理如图所示,相通的舱A、B之间装有阀门K,指令舱A中充满气体(视为理想气体),气闸舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,A中的气体进入B中,最终达到平衡,则舱内气体(　　)A.对外做功,内能减小B.分子势能增大,内能增大C.分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将增多D.分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少12.(2023北京东城高二期末)一定质量的理想气体从状态A开始,经历B、C、A三个状态变化完成循环,其压强p与体积V的关系图像如图所示。已知A(V0,2p0),B(2V0,p0),C(3V0,2p0),状态A的温度为T0。(1)求状态C的温度TC。(2)类比直线运动中根据速度—时间图像求位移的方法,求过程B→C中,气体对外界做的功W。(3)求过程A→B中,气体从外界吸收的热量Q。   分层作业13　热力学第一定律1.B　外界对气体做了8×104J的功,则W=8×104J,气体内能减少了1.2×105J,则ΔU=-1.2×105J,由热力学第一定律ΔU=W+Q可得Q=-2×105J,故B正确,A、C、D错误。2.A　缓慢放水过程中,胎内气体压强减小,气体膨胀对外界做正功,选项B错误;胎内气体温度不变,故分子平均动能不变,选项C错误;由于不计分子间势能,气体内能只与温度有关,温度不变,内能不变,选项D错误;ΔU=W+Q,ΔU=0,W<0,故Q>0,气体从外界吸热,选项A正确。3.C　缓慢向下拉动活塞,缸内气体对外做功,温度会降低,但由于导热良好的汽缸会吸热,最终温度与外界相同,分子平均动能不变,气体内能不变,故A、B错误,C正确;根据以上分析结合热力学第一定律知,若拉力F对活塞做的功为W,则缸内气体吸热,内能不变,故D错误。4.C　充气气球用绳子系着一块石头正在湖水中缓慢下沉,越往下水温越低,内能降低,A错误;充气气球用绳子系着一块石头在下沉的过程中,水温越来越低,压强逐渐增大,根据理想气体状态方程=C,气球体积减小,对外界做负功,B错误;气球下沉时,气球内气体内能减小,外界对气球做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,由于外界对气球做功,因此放出的热量大于减小的内能,C正确,D错误。5.AC　向外喷雾时,瓶内液体减少,瓶内气体体积增大,气体对外做功,气体内能减少,故而气体吸热,瓶身温度略降,A正确,B错误;使用后放置一小段时间,瓶内外温度相同,平均动能不变,但质量减小,相同体积内的分子数减小,导致瓶内气体内能较使用前减小,D错误,C正确。6.A　从状态A到状态B的过程中,气体对外做功W=pΔV=80J,气体吸收了300J的热量,根据热力学第一定律可知ΔU=Q-W=220J,气体内能增加220J。故选A。7.答案 (1)T1(2)Q-(p0S-G-G0)h解析 (1)活塞下降的过程,气体发生的是等压膨胀则即,求得T2=2T1气体的温度升高了ΔT=T2-T1=T1。(2)汽缸内气体的压强为p=p0-活塞向下运动的过程中,对外做功W=pSh=p0Sh-(G+G0)h根据热力学第一定律可知,气体的内能增加量为ΔU=Q-W=Q+(G+G0)h-p0Sh=Q-(p0S-G-G0)h。8.D　气体从状态a到状态b体积不变,发生的是等容变化,气体不做功W=0,温度升高,内能增加ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q>0,气体吸收热量,故A错误;气体从状态a到状态b,温度升高,分子平均动能增大,但不是每个气体分子的动能都会增大,故B错误;由状态b变到状态c的过程中,温度不变,内能不变,ΔU=0,故C错误;从状态a到状态d温度升高,故气体内能增加,故D正确。9.C　初态和末态温度相同,因此两个热力学过程内能变化相同;在p-V图像中,图线与横轴所围面积表示气体对外界做功的多少,故W1>W2,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可得Q1>Q2,C正确。10.D　一小段时间后,塑料袋会鼓起来,可知袋内气体的体积变大,外界对袋内气体做负功,A错误;一小段时间后,热气腾腾的卤汁使得袋内气体温度升高,由于袋内气体的温度高于外界温度,可知袋内气体向袋外放热,B错误;一小段时间后,热气腾腾的卤汁使得袋内气体温度升高,可知相比原来,袋内气体内能增大,C错误;倒入热气腾腾的卤汁前,袋内气体压强等于外界大气压强,一小段时间后,塑料袋会鼓起来,说明袋内气体压强大于外界大气压强,故相比原来,袋内气体压强增大,D正确。11.D　打开阀门K后,A中的气体进入B中,由于B中为真空,所以气体不对外做功,A错误;气体分子间作用力忽略不计,所以气体分子间没有分子势能,又因为系统与外界无热交换,且气体没有做功现象,则气体的温度不变,所以气体内能不变,B错误;气体体积变大,温度不变,气体压强减小,所以气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少,C错误,D正确。12.答案 (1)3T0(2)p0V0(3)p0V0解析 (1)根据题意,由理想气体状态方程有解得TC=3T0。(2)根据题意可知,p-V图像中图线与横轴围成面积表示气体做的功,过程B→C中,气体对外界做的功为W=(p0+2p0)(3V0-2V0)=p0V0。(3)根据题意可知,过程A→B中,气体对外界做的功为W1=(p0+2p0)(2V0-V0)=p0V0由理想气体状态方程有可得TB=T0则气体的内能不变,由热力学第一定律ΔU=W+Q可得,气体从外界吸收的热量Q=W1=p0V0。