2022届高考物理一轮复习热学---热力学第一定律能力提升（1）

2022届高考物理一轮复习热学---热力学第一定律能力提升（1）

练习

一、单选题，共10小题

1．下列说法正确的是（　　）

A．对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小

B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小

C．物体对外做功，同时放热，物体的内能一定减小

D．物体对外做功，同时吸热，物体的内能一定减小

2．如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　）

A．过程中，气体始终放热

B．过程中，气体的温度先升高后降低

C．过程中，气体的温度先降低后升高

D．过程中，气体对外界做功

3．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（　　）

A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律

B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力

C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大

D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大

4．如图所示，A、两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热传递，则下列说法正确的是（　　）

A．A中水银的内能增量大于中水银的内能增量

B．中水银的内能增量大于A中水银的内能增量

C．A和中水银体积相同，故内能增量相同

D．A和中水银温度始终相同，故内能增量相同

5．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不计。现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土，环境温度保持不变，在此过程中（　　）

A．气体的内能增大

B．气缸内分子的平均动能增大

C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数一定增多

D．因为外界对气体做了功，所以气体一定吸热

6．下列有关热和能的说法中，正确的是（　　）

A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体

B．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质

C．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大

D．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能

7．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．该气体在体积缓慢增大的过程中，温度可能不变

B．该气体在压强增大的过程中，一定吸热

C．如果该气体与外界没有发生热量交换，则其分子的平均动能一定不变

D．该气体经等温压缩后，其压强一定增大，且此过程一定吸收热量

8．下列说法正确的是（　　）

A．物体放出热量，分子的平均动能一定减小

B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性减少的方向进行

C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能不可能自发地全部转化为机械能

D．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-273℃

9．如图所示为理想的狄塞尔内燃机循环过程，它是由两个绝热过程AB和CD、等压过程BC以及等容过程DA组成．则该气体（　　）

A．在B到C过程中，放出热量

B．在A到B过程中，外界对其做的功大于增加的内能

C．在状态A和C时的内能可能相等

D．在一次循环过程（）中吸收的热量大于放出的热量

10．如图所示为一定质量的理想气体的图像，其中段为双曲线，则下列有关说法正确的是（　　）

A．由b到c过程中，气体从外界吸收热量

B．由c到a过程中，气体内能增加且外界对气体做功

C．由a到b过程中，外界对气体不做功，气体分子的平均动能增大

D．由b到c过程中，气体分子单位时间内对容器壁的撞击次数增加

二、多选题，共3小题

11．下列有关热学现象的说法正确的是（　　）

A．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大

B．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水主要是由于表面张力的作用

C．晶体都能表现为各向异性，非晶体表现为各向同性

D．一定质量的理想气体，吸热的同时对外界做功，其内能可能不变

E.密闭在汽缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少

12．如P－T图所示，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。对此气体，下列说法正确的是（　　）

A．过程①中，气体体积不断增大

B．过程②中，气体从外界吸收热量

C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加

D．状态a的体积大于状态d的体积

13．如图所示为一定质量的理想气体发生状态变化的p－V图象，图线1、2是两条等温线，A、B是等温线1上的两点，C、D是等温线2上的两点，图线AD、BC均与V轴平行，则下列说法正确的是（　　）

A．等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度高

B．从状态A变化到状态B，气体一定吸收热量

C．从状态B变化到状态C，气体吸收的热量比气体对外界做功多

D．从状态C变化到状态D，单位体积的气体分子数增大，但气体分子的平均动能不变

三、填空题，共4小题

14．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p-T图像和V-T图像如图所示，此过程中气体的内能增加了100J，则此过程中气体_______________（选填“吸收”或“放出”）的热量为___________J。

15．一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①②③④到达状态e，它的V-T图像如图所示，图中ab、de与V轴平行，cd与T轴平行，bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b，________（填“放出”或“吸收”）热量，由状态b到状态c，________（填“放出”或“吸收”）热量。气体在状态a的压强________（填“大于”“小于”或“等于”）在状态e的压强。

16．一定量的理想气体从状态开始，经历、、三个过程回到原状态，其图像如图所示。则过程中气体一定___________（选填“吸热”或“放热”），过程中容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定___________（选填“减小”或“增大”），、过程中，压强逐渐___________（选填“减小”或“增大”）。

17．如图，一定质量的理想气体从a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。在过程ab中气体_______________（选填“吸收”或“放出”）热量；在过程ca中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数________________。（选填“增加”或“减少”）

四、解答题，共4小题

18．如图所示，导热性能良好的圆筒形气缸开口向上放在水平地面上，缸内两个活塞A、B将缸内封闭成两段气柱Ⅰ、Ⅱ，静止时两段气柱的高均为h，活塞截面积均为S，质量均为m。两活塞与气缸内壁无摩擦且气密性好，大气压强为p0，环境温度为，保持大气压不变，缓慢降低环境温度，使活塞A下降的高度。重力加速度为g，不计活塞的厚度，求：

（i）降低后稳定时的环境温度为多少；

（ii）若此过程两段气柱减少的内能总量为，则两段气柱放出的总热量为多少。

19．给你一小段细铁丝、一盒火柴和一小块粗糙的布片，请你用两种不同的方式使铁丝的温度升高。体验它们的效果，说出其中的道理。

20．如图所示，A、B两个相同且内壁光滑的导热气缸固定在水平地面上，气缸内的两活塞（重力忽略不计）用轻杆连接，一个移动时另一个也会同时移动，总保持两气缸内封闭的气体体积相同。当环境温度为时，两气缸内封闭气体的体积均为，压强均为。现对A气缸缓慢加热，使其温度升高至T，而B气缸仍保持原来的温度。则：

（1）两气缸中的压强将分别为多少？

（2）若此过程中A气缸内气体的内能增加了，则两气缸需从外界吸收多少热量？

21．某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个气缸通过活塞封闭质量相等的两部分同种气体A、B，活塞通过轻弹簧相连如图所示静置在水平面上，已知气缸的质量为M，封闭气体的初始高度均为L、初始环境温度为T0，轻弹簧的劲度系数为k、原长为L0，大气压强为P0，重力加速度为g，活塞的横截面积为S、质量和厚度不计，弹簧形变始终在弹性限度内，活塞始终未脱离气缸。

（1）求初始时A气体的压强；

（2）若环境温度缓慢升至1.2 T0，求稳定后活塞a离水平面的高度；

（3）若环境温度缓慢升至1.2 T0，A、B气体总内能增加U，求A气体从外界吸收的热量Q。

参考答案

1．C

【详解】

A．对物体做功，同时物体放热，根据热力学第一定律可知，当对物体做的功大于物体放出的热量时，物体的内能将增大，故A错误；

B．对物体做功，同时物体吸热，根据热力学第一定律可知，物体的内能一定增大，故B错误；

C．物体对外做功，同时放热，根据热力学第一定律可知，物体的内能一定减小，故C正确；

D．物体对外做功，同时吸热，根据热力学第一定律可知，当物体吸收的热量大于对外做的功时，物体的内能将增大，故D错误。

故选C。

2．B

【详解】

A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则，而压强增大，由

可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由

可知，气体一直吸热，故A错误；

BC．由

可知，图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故B正确，C错误；

D．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，故D错误；

故选B。

3．D

【详解】

A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；

B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；

C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；

D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。

故选D。

4．B

【详解】

在水银进入管状容器的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、中的水银柱在稳定后高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同。但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由题图可知装置中水银的重力势能较小，所以装置中水银的内能增量较大。

故选B。

5．C

【详解】

AD．金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，向外放热，温度不变，气体的内能不变，故AD错误；

BC．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故B错误，C正确。

故选C。

6．C

【详解】

A．发生热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体，故A错误；

B．夏天在室内洒水降温，利用了水蒸发吸热的特点，故B错误；

C．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，虽然温度不变，但是熔化过程中吸热，故内能变大，故C正确；

D．内燃机的压缩冲程，主要通过做功增加了汽缸内物质的内能，故D错误。

故选C。

7．A

【详解】

A．该气体在体积缓慢增大的过程中，若吸收的热量与气体对外做的功相同，则该气体的内能不变，温度不变，选项A正确；

B．该气体在压强增大的过程中，若体积不变，则温度升高，内能增加，气体吸热;若温度不变，则体积减小，内能不变，气体放热，选项B错误；

C．如果该气体与外界没有发生热量交换，但外界对该气体做功或气体对外做功，由热力学第一定律知，该气体的内能变化，分子的平均动能变化，选项C错误；

D．由玻意耳定律知，该气体经等温压缩后，压强一定增大，由热力学第一定律知，外界对气体做功，内能不变，该过程定放热，选项D错误。

故选A。

8．C

【详解】

A．根据热力学第一定律

可知，物体放出热量，物体的内能不一定减小，所以物体分子的平均动能不一定减小，故A错误；

B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故B错误；

C．机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能，故所以C正确；

D．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，制冷机却也无法可以使温度降到-273℃，故D错误；

故选C。

9．D

【详解】

A．在B到C过程中，压强不变，体积变大，根据理想气体状态方程

可知气体的温度升高，由热力学第一定律可知它一定从外界吸收热量，故A错误；

B．在A→B过程中为绝热压缩，外界对气体做功

W>0

Q=0

则

ΔU=W

即外界对其做的功等于增加内能，故B错误；

C．从C到D为绝热膨胀，内能减小，温度降低；从D到A，体积不变，压强减小，温度降低，则状态C的温度高于A态温度，所以在状态A和C时的内能不可能相等，故C错误；

D．在一次循环过程中，封闭图像围成的面积等于气体对外做的功，由于总体对外做功，根据热力学第一定律，可知总体吸热，也就是气体吸收的热量大于放出的热量，故D正确。

故选D。

10．A

【详解】

A．由b到c过程中，温度升高，内能增加，体积增大，气体对外界做功，气体从外界吸收热量，故A正确；

B．由c到a过程中，气体温度不变，为等温过程，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，故B错误；

C．由a到b过程中，外界对气体不做功，根据，体积不变，压强减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故C错误；

D．由b到c过程中，压强不变，体积增大，温度升高，气体分子单位时间内对容器壁的撞击次数减少，故D错误。

故选A。

11．BDE

【详解】

A．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，在小于r0（）范围分子间距离增大，分子势能减小，在大于r0范围分子间距离增大，分子势能增大，A错误；

B．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水主要是由于表面张力的作用，B正确；

C．只有单晶体才会表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性，C错误；

D．由热力学第一定律

可知，一定质量的理想气体，吸热的同时对外界做功，其内能可能不变，D正确；

E．密闭在汽缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时，由理想气体状态方程

可知，气体温度升高，分子平均动能增大，为维持压强不变，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，E正确。

故选BDE。

12．ACD

【详解】

A．过程①中，气体温度不变，根据

可知，压强减小，则气体体积不断增大，所以A正确；

B．过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，B错误；

C．过程③中，气体压强不变，体积减小，分子数密度增加，温度降低，分子平均速率减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加，C正确；

D．根据

＝C

可知在a、d两个状态

＝

可知状态a的体积大于状态d的体积，D正确；

故选ACD。

13．BCD

【详解】

A．从C→B为等压变化，由公式可知，等温线1对应的气体温度比等温线2对应的气体温度低，故A错误；

B．从状态A到状态B为等温变化，内能不变，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，所以气体一定吸收热量，故B正确；

C．从状态B变化到状态C，气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，所以气体吸收的热量比气体对外界做功多，故C正确；

D．从状态C到状态D为等温变化，所以分子平均动能不变，因体积减小，则单位体积的气体分子数增大，故D正确。

故选BCD。

14．吸收    300   

【详解】

[1][2]由题图知气体发生的是等压变化，由盖·吕萨克定律有

代入数据解得

V2=8.0×10-3m3

此过程气体膨胀对外做功为

W=p(V2-V1)=200J

由热力学第一定律

ΔU=W+Q

可知气体吸热且

Q=300J

15．放出    放出    小于   

【详解】

[1]气体由状态a到状态b，温度不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量；

[2]气体由状态b到状态c，温度降低，内能减小，又体积减小，外界对气体做功，所以气体放出热量；

[3]根据理想气体状态方程

（常量）

可知，气体在状态a的压强小于状态e的压强。

16．吸热    减小    增大   

【详解】

[1]过程中气体体积不变，温度升高，与外界没有做功，但是从外界吸热，其内能增加；

[2]过程中温度降低，气体分子的平均动能减小，体积增加，分子数密度减小，故容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定减小；

[3]过程温度不变，根据玻意耳定律可知体积减小时，压强增加。过程体积不变，根据查理定律可知，温度升高时，气体压强增加。

17．吸收    增加   

【详解】

[1]从a到b气体的体积不变，外界对气体做功为零；压强增大，根据，气体的温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，气体从外界吸收热量；

[2]在过程ca中气体的体积减小，则气体分子的密度增大，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加。

18．（1）；（2）

【详解】

（i）由题知保持大气压不变，缓慢降低环境温度，AB活塞均将下移；假设B活塞下移x，则使活塞A下降的高度，稳定时，AB部分气体体积分别为

，

环境温度缓慢降低，活塞也缓慢降低，分别以活塞A、B为研究对象，由平衡条件有

，

两段气柱的压强不变，由盖吕萨克定律，对于Ⅰ、II部分气体分别有

，

求解出

，

（ii）

AB活塞都向下移动，外界对A做功

B活塞向下移动，则A对外做功

外界对B做功

则缓慢降低环境温度使活塞A下降的高度时，外界对两段气柱做功

此过程两段气柱减少的内能总量为，根据热力学第一定律可得两段气柱放出的总热量

19．见解析

【详解】

用粗糙的布片包住铁丝来回数次摩擦使铁丝的温度升高是通过克服摩擦做功来改变物体内能的；

用点燃的火柴直接对铁丝加热使铁丝的温度升高，从温度高的地方来获得内能，由温度差引起了内能的改变，故是通过热传递来改变物体内能的；

做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。

20．（1），；（2）

【详解】

(1)A气缸内气体初态状态参量为、、，末态状态参量为、V、T，根据气体状态方程得

B气缸内气体初态状态参量为、、，末态状态参量、V、，根据玻意耳定律得

由活塞的平衡可知

联立可得

，

(2)设活塞截面积为S，缓慢加热过程中气缸内气体作用于活塞的力为

对活塞做的功

解得

根据热力学第一定律得两气缸应从外界吸热

21．（1）；（2）；（3）

【详解】

（1）设弹簧的弹力为F，所以

所以对A分析，设A内气体的压强为，所以

解得

（2）等压变化，则有

故

弹簧压缩为

解得

活塞a离水平面的高度为

（3）对气体A：气体内能增加

气体膨胀对外做功为

根据热力学第一定律，可得

解得