还剩11页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律2 热力学第一定律一课一练
展开
这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律2 热力学第一定律一课一练，共14页。试卷主要包含了2热力学第一定律 分层作业等内容，欢迎下载使用。
题组一 热力学第一定律
1. （2022春·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考阶段练习）如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下缓慢压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定（ ）
A．从外界吸热B．内能增大
C．向外界放热D．内能减小
2．在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )
A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程
B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量
C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功
D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和
题组二 热力学第一定律的应用
3．（2022·全国·高三专题练习）在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（ ）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
4．（2022春·甘肃武威·高二民勤县第一中学期中）一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是（ ）
A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160J
B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量
C．从A到B的过程中吸热280J，并对外界做功120J
D．从A到B的过程中放热280J，外界对气体做功120J
5．（2023·北京·高三专题练习）恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
6．（2022春·北京·高二期末）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1−Q2=W2−W1B．Q1=Q2C．W1=W2D．Q1>Q2
7．（2021·全国·高三专题练习）（多选）指出下面例子中哪些是通过做功过程来改变物体内能的（ ）
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些
D．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点
题组三 做功与气体体积变化的关系
8．（2023·天津·高三专题练习）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p−T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C．在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
9．（2023春·河南三门峡·高二灵宝市第一高级中学校考阶段练习）如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm=1.01×105Pa，则以下说法正确的是（ ）
A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功
B．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
C．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度一直保持不变
10．（2023春·河北·高三统考阶段练习）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A．其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体对外做功与从外界吸收的热量相等
B．B→C过程中，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小
C．状态A气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能
D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功大于该图像围成的面积
11．（2021·全国·高三专题练习）（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C．一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少
D．一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少
12．（2023春·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习）一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p−V图线描述，气体在状态A时温度为TA=300K，气体在B→C过程中气体内能减少了200J，则以下说法错误的是（ ）
A．气体在状态B时的温度TB=1200K
B．气体在状态C时的温度TC=600K
C．A到C过程中外界对气体做功为800J
D．B到C过程中放热600J
13．（2023·浙江·模拟预测）（多选）一定质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．过程da中气体一定放热
B．过程ab中气体既不吸热也不放热
C．过程bc中外界对气体做的功小于气体所放出的热量
D．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
14．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热
15．（2022·重庆·高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）
A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功
3.2热力学第一定律 分层作业
题组一 热力学第一定律
1. （2022春·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考阶段练习）如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下缓慢压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定（ ）
A．从外界吸热B．内能增大
C．向外界放热D．内能减小
【答案】C
【详解】BD．由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以温度不变，气体内能不变，所以BD错误；
AC．由热力学第一定律ΔU=W+Q
在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W为正，又气体内能不变ΔU=0
所以Q为负，即气体向外界放热，所以C正确，A错误。故选C。
2．在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )
A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程
B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量
C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功
D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和
【答案】D
【详解】水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故D正确。
题组二 热力学第一定律的应用
3．（2022·全国·高三专题练习）在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（ ）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
【答案】C
【详解】外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负。故选C。
4．（2022春·甘肃武威·高二民勤县第一中学期中）一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是（ ）
A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160J
B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量
C．从A到B的过程中吸热280J，并对外界做功120J
D．从A到B的过程中放热280J，外界对气体做功120J
【答案】D
【详解】根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，A、B、C均有可能。而D选项，最后内能减小160J，D错误。故选D。
5．（2023·北京·高三专题练习）恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
【答案】D
【详解】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据
p1V1=p2V2
可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W
其中W<0
可知Q>0
气泡从外界吸热，故D正确，ABC错误。故选D。
6．（2022春·北京·高二期末）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1−Q2=W2−W1B．Q1=Q2C．W1=W2D．Q1>Q2
【答案】A
【详解】一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，说明整个变化过程内能的变化为零，根据热力学第一定律可得
ΔU=W1−W2+Q1−Q2=0
可得Q1−Q2=W2−W1
因为没有具体的变化过程，所以无法判断W1与W2的大小关系，也无法判断Q1与Q2的大小关系，A正确，BCD错误。故选A。
7．（2021·全国·高三专题练习）（多选）指出下面例子中哪些是通过做功过程来改变物体内能的（ ）
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些
D．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点
【答案】BCD
【详解】A．A种情况中是通过传热（太阳辐射）使衣服温度升高，故A错误；
B．B种情况中，通过压缩气体做功，增加气体内能，温度升高，故B正确；
CD．C、D两种情况都是摩擦生热，通过做功增加内能，故CD正确。故选BCD。
题组三 做功与气体体积变化的关系
8．（2023·天津·高三专题练习）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p−T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C．在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
【答案】D
【详解】A．状态a与状态b的温度相同，则内能相同，故A错误；
B．状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
C．在a→b过程中，体积减小，外界对气体做功为Wab=pab(Va−Vb)
在b→c过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为Wbc=−pb(Vc−Vb)
在c→a过程，体积不变，则有Va=Vc
由于pab即在a→b→c过程中，外界对气体做的总功为负功，故C错误；
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，ΔU=0，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0
则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热，故D正确。故选D。
9．（2023春·河南三门峡·高二灵宝市第一高级中学校考阶段练习）如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm=1.01×105Pa，则以下说法正确的是（ ）
A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功
B．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
C．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度一直保持不变
D．由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功
【答案】A
【详解】A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为
W＝pΔV＝1.01×105×3−1×10－3J＝202J
故A正确；
B．由状态C到状态A的过程中，压强增大，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加量，故B错误；
C．因为pAVA＝pBVB,所以气体在A、B两状态时的温度相等。由图像可知，由状态A到状态B的过程中，气体温度先升高后降低，故C错误；
D．因为气体在A、B两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q
可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，故D错误。故选A。
10．（2023春·河北·高三统考阶段练习）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A．其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体对外做功与从外界吸收的热量相等
B．B→C过程中，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小
C．状态A气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能
D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功大于该图像围成的面积
【答案】B
【详解】A．A→B过程中，气体压强不变，体积变大，温度升高，气体从外界吸收的热量大于对外做功，选项A错误；
B．B→C过程中，气体体积不变，压强减小，温度降低，气体的平均速率减小，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小，选项B正确；
C．状态A和状态C，气体的温度相同，则气体分子平均动能相同，选项C错误；
D．根据W=pΔV
可知，A→B气体对外做的功W1=4p0(4V0−V0)=12p0V0
B→C气体体积不变，则W2=0
C→A气体体积减小，外界对气体做的功W3=−pΔV
其值等于曲线与横轴围成的面积，则气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像围成的面积，选项D错误。故选B。
11．（2021·全国·高三专题练习）（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C．一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少
D．一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少
【答案】BC
【详解】A．内能的改变不仅仅决定于温度的变化，还与物体的比热、质量、体积等因素有关，由于两物体比热可能不同，所以内能增量可能不同，故A错误；
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，要放出热量，内能一定减少，故B正确；
C．在无传热的情况下，气体膨胀对外做功，内能一定减少。故C正确；
D．气体体积不变，即意味着气体不对外界做功，外界也不对气体做功，气体吸收热量，则内能一定会增加，故D错误。故选BC。
12．（2023春·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习）一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p−V图线描述，气体在状态A时温度为TA=300K，气体在B→C过程中气体内能减少了200J，则以下说法错误的是（ ）
A．气体在状态B时的温度TB=1200K
B．气体在状态C时的温度TC=600K
C．A到C过程中外界对气体做功为800J
D．B到C过程中放热600J
【答案】D
【详解】AB．根据题意，由理想气体状态方程有pAVATA=pBVBTB=pCVCTC
代入图中数据解得TB=1200K
TC=600K
故AB正确；
CD．根据图可知，A→B过程中，气体体积不变，气体与外界之间不做功，B→C过程中，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，大小为W=pΔV=800J
则A到C过程中外界对气体做功为800J，由热力学第一定律B到C过程中有
ΔU=W+Q
解得Q=−1000J
即B到C过程中放热1000J，故D错误，C正确。
本题选不正确的，故选D。
13．（2023·浙江·模拟预测）（多选）一定质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．过程da中气体一定放热
B．过程ab中气体既不吸热也不放热
C．过程bc中外界对气体做的功小于气体所放出的热量
D．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
【答案】CD
【详解】A．d→a过程中，温度升高，则内能增大，ΔU>0，根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知Q+W>0
温度升高，压强不变，则体积增大，外界对气体做负功，W<0，则Q>0，气体一定吸热，A错误；
B．a→b过程中温度不变，内能不变，即ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W
可知Q=−W
温度不变，压强降低，则体积增大，外界对气体做负功，则Q>0，气体一定吸热，B错误；
C．过程b→c温度降低，则内能减小，ΔU<0，又压强不变，则体积减小，外界对气体做正功，W>0，因为ΔU=Q+W
所以Q<0，且Q>W，即外界对气体做的功小于气体所放出的热量，C正确；
D．理想气体的内能只由温度决定，由题图可知Ta>Tc
所以气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能，D正确。故选CD。
14．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热
【答案】D
【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律pT=C，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；
CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据VT=C，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。故选D。
15．（2022·重庆·高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）
A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功
【答案】C
【详解】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据pVT=C
可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU=W+Q
可知气体放出热量。故选C。
题组一 热力学第一定律
1. （2022春·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考阶段练习）如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下缓慢压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定（ ）
A．从外界吸热B．内能增大
C．向外界放热D．内能减小
2．在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )
A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程
B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量
C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功
D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和
题组二 热力学第一定律的应用
3．（2022·全国·高三专题练习）在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（ ）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
4．（2022春·甘肃武威·高二民勤县第一中学期中）一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是（ ）
A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160J
B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量
C．从A到B的过程中吸热280J，并对外界做功120J
D．从A到B的过程中放热280J，外界对气体做功120J
5．（2023·北京·高三专题练习）恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
6．（2022春·北京·高二期末）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1−Q2=W2−W1B．Q1=Q2C．W1=W2D．Q1>Q2
7．（2021·全国·高三专题练习）（多选）指出下面例子中哪些是通过做功过程来改变物体内能的（ ）
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些
D．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点
题组三 做功与气体体积变化的关系
8．（2023·天津·高三专题练习）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p−T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C．在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
9．（2023春·河南三门峡·高二灵宝市第一高级中学校考阶段练习）如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm=1.01×105Pa，则以下说法正确的是（ ）
A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功
B．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
C．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度一直保持不变
10．（2023春·河北·高三统考阶段练习）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A．其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体对外做功与从外界吸收的热量相等
B．B→C过程中，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小
C．状态A气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能
D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功大于该图像围成的面积
11．（2021·全国·高三专题练习）（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C．一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少
D．一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少
12．（2023春·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习）一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p−V图线描述，气体在状态A时温度为TA=300K，气体在B→C过程中气体内能减少了200J，则以下说法错误的是（ ）
A．气体在状态B时的温度TB=1200K
B．气体在状态C时的温度TC=600K
C．A到C过程中外界对气体做功为800J
D．B到C过程中放热600J
13．（2023·浙江·模拟预测）（多选）一定质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．过程da中气体一定放热
B．过程ab中气体既不吸热也不放热
C．过程bc中外界对气体做的功小于气体所放出的热量
D．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
14．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热
15．（2022·重庆·高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）
A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功
3.2热力学第一定律 分层作业
题组一 热力学第一定律
1. （2022春·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考阶段练习）如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下缓慢压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定（ ）
A．从外界吸热B．内能增大
C．向外界放热D．内能减小
【答案】C
【详解】BD．由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以温度不变，气体内能不变，所以BD错误；
AC．由热力学第一定律ΔU=W+Q
在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W为正，又气体内能不变ΔU=0
所以Q为负，即气体向外界放热，所以C正确，A错误。故选C。
2．在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )
A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程
B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量
C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功
D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和
【答案】D
【详解】水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故D正确。
题组二 热力学第一定律的应用
3．（2022·全国·高三专题练习）在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（ ）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
【答案】C
【详解】外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负。故选C。
4．（2022春·甘肃武威·高二民勤县第一中学期中）一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是（ ）
A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160J
B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量
C．从A到B的过程中吸热280J，并对外界做功120J
D．从A到B的过程中放热280J，外界对气体做功120J
【答案】D
【详解】根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，A、B、C均有可能。而D选项，最后内能减小160J，D错误。故选D。
5．（2023·北京·高三专题练习）恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
【答案】D
【详解】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据
p1V1=p2V2
可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W
其中W<0
可知Q>0
气泡从外界吸热，故D正确，ABC错误。故选D。
6．（2022春·北京·高二期末）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1−Q2=W2−W1B．Q1=Q2C．W1=W2D．Q1>Q2
【答案】A
【详解】一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，说明整个变化过程内能的变化为零，根据热力学第一定律可得
ΔU=W1−W2+Q1−Q2=0
可得Q1−Q2=W2−W1
因为没有具体的变化过程，所以无法判断W1与W2的大小关系，也无法判断Q1与Q2的大小关系，A正确，BCD错误。故选A。
7．（2021·全国·高三专题练习）（多选）指出下面例子中哪些是通过做功过程来改变物体内能的（ ）
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些
D．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点
【答案】BCD
【详解】A．A种情况中是通过传热（太阳辐射）使衣服温度升高，故A错误；
B．B种情况中，通过压缩气体做功，增加气体内能，温度升高，故B正确；
CD．C、D两种情况都是摩擦生热，通过做功增加内能，故CD正确。故选BCD。
题组三 做功与气体体积变化的关系
8．（2023·天津·高三专题练习）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p−T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C．在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
【答案】D
【详解】A．状态a与状态b的温度相同，则内能相同，故A错误；
B．状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
C．在a→b过程中，体积减小，外界对气体做功为Wab=pab(Va−Vb)
在b→c过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为Wbc=−pb(Vc−Vb)
在c→a过程，体积不变，则有Va=Vc
由于pab
D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，ΔU=0，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0
则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热，故D正确。故选D。
9．（2023春·河南三门峡·高二灵宝市第一高级中学校考阶段练习）如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1atm=1.01×105Pa，则以下说法正确的是（ ）
A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202J的功
B．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
C．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度一直保持不变
D．由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功
【答案】A
【详解】A．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为
W＝pΔV＝1.01×105×3−1×10－3J＝202J
故A正确；
B．由状态C到状态A的过程中，压强增大，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加量，故B错误；
C．因为pAVA＝pBVB,所以气体在A、B两状态时的温度相等。由图像可知，由状态A到状态B的过程中，气体温度先升高后降低，故C错误；
D．因为气体在A、B两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q
可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，故D错误。故选A。
10．（2023春·河北·高三统考阶段练习）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A．其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体对外做功与从外界吸收的热量相等
B．B→C过程中，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小
C．状态A气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能
D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功大于该图像围成的面积
【答案】B
【详解】A．A→B过程中，气体压强不变，体积变大，温度升高，气体从外界吸收的热量大于对外做功，选项A错误；
B．B→C过程中，气体体积不变，压强减小，温度降低，气体的平均速率减小，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小，选项B正确；
C．状态A和状态C，气体的温度相同，则气体分子平均动能相同，选项C错误；
D．根据W=pΔV
可知，A→B气体对外做的功W1=4p0(4V0−V0)=12p0V0
B→C气体体积不变，则W2=0
C→A气体体积减小，外界对气体做的功W3=−pΔV
其值等于曲线与横轴围成的面积，则气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像围成的面积，选项D错误。故选B。
11．（2021·全国·高三专题练习）（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C．一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少
D．一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少
【答案】BC
【详解】A．内能的改变不仅仅决定于温度的变化，还与物体的比热、质量、体积等因素有关，由于两物体比热可能不同，所以内能增量可能不同，故A错误；
B．一定量0℃的水结成0℃的冰，要放出热量，内能一定减少，故B正确；
C．在无传热的情况下，气体膨胀对外做功，内能一定减少。故C正确；
D．气体体积不变，即意味着气体不对外界做功，外界也不对气体做功，气体吸收热量，则内能一定会增加，故D错误。故选BC。
12．（2023春·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习）一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p−V图线描述，气体在状态A时温度为TA=300K，气体在B→C过程中气体内能减少了200J，则以下说法错误的是（ ）
A．气体在状态B时的温度TB=1200K
B．气体在状态C时的温度TC=600K
C．A到C过程中外界对气体做功为800J
D．B到C过程中放热600J
【答案】D
【详解】AB．根据题意，由理想气体状态方程有pAVATA=pBVBTB=pCVCTC
代入图中数据解得TB=1200K
TC=600K
故AB正确；
CD．根据图可知，A→B过程中，气体体积不变，气体与外界之间不做功，B→C过程中，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，大小为W=pΔV=800J
则A到C过程中外界对气体做功为800J，由热力学第一定律B到C过程中有
ΔU=W+Q
解得Q=−1000J
即B到C过程中放热1000J，故D错误，C正确。
本题选不正确的，故选D。
13．（2023·浙江·模拟预测）（多选）一定质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．过程da中气体一定放热
B．过程ab中气体既不吸热也不放热
C．过程bc中外界对气体做的功小于气体所放出的热量
D．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
【答案】CD
【详解】A．d→a过程中，温度升高，则内能增大，ΔU>0，根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知Q+W>0
温度升高，压强不变，则体积增大，外界对气体做负功，W<0，则Q>0，气体一定吸热，A错误；
B．a→b过程中温度不变，内能不变，即ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W
可知Q=−W
温度不变，压强降低，则体积增大，外界对气体做负功，则Q>0，气体一定吸热，B错误；
C．过程b→c温度降低，则内能减小，ΔU<0，又压强不变，则体积减小，外界对气体做正功，W>0，因为ΔU=Q+W
所以Q<0，且Q>W，即外界对气体做的功小于气体所放出的热量，C正确；
D．理想气体的内能只由温度决定，由题图可知Ta>Tc
所以气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能，D正确。故选CD。
14．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热
【答案】D
【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律pT=C，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；
CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据VT=C，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。故选D。
15．（2022·重庆·高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（ ）（视为理想气体）
A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功
【答案】C
【详解】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据pVT=C
可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU=W+Q
可知气体放出热量。故选C。
相关试卷
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子复习练习题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163338_t7/?tag_id=28" target="_blank">5 “基本”粒子复习练习题</a>，共11页。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核4 核裂变与核聚变课后练习题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163336_t7/?tag_id=28" target="_blank">第五章 原子核4 核裂变与核聚变课后练习题</a>，共12页。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能当堂达标检测题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163334_t7/?tag_id=28" target="_blank">3 核力与结合能当堂达标检测题</a>，共14页。
