高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 热力学第一定律课时练习

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

一、选择题（共15题）

1．一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功4 J，气体内能减少12 J，则在该过程中（　　）

A．气体放热8J B．气体吸热8 J C．气体吸热16 J D．气体放热16 J

2．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　）

A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故

B．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加

C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定向外界放热

D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大

3．如图所示，甲分子固定在坐标原点，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿轴方向运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图所示，设分子间在移动过程中所具有的总能量为零。则（　　）

A．乙分子在点时加速度为零

B．乙分子在点时分子动能最小

C．乙分子在点时分子势能最小

D．乙分子在点时处于平衡状态

4．下列说法中正确的是（　　）

A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度小于T

B．图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现的越明显

C．图丙为同一气体在0℃和100℃两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线，两图线与横轴所围面积不相等

D．图丁中由于液体浸润管壁，管中液体能上升到一定高度，利用此原理想把地下的水分引出来，就用磙子压紧土壤

5．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中气缸内的气体（　　）

A．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多

B．气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因

C．缸内气体的分子热运动平均速率保持不变

D．气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量

6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后变化到状态A，完成循环。下列说法正确的是（　　）

A．状态A到状态B是等温变化 B．状态A时所有分子的速率都比状态C时的小

C．状态A到状态B，气体对外界做功为 D．整个循环过程，气体从外界吸收的热量是

7．如图所示，圆柱形汽缸开口向上，活塞和汽缸中间的固定隔板将汽缸分为两个气室，分别密封等质量的同种气体甲、乙，汽缸、活塞绝热，隔板导热良好，活塞与汽缸壁间无摩擦，活塞处于静止状态，两气柱长度相等。现将一重物放在活塞上，大气压强保持不变，内部气体可视为理想气体，则（　　）

A．活塞达到新的平衡过程中，甲气体吸热 B．活塞达到新的平衡过程中，甲内能减小

C．活塞达到新的平衡后，甲内能比乙小 D．活塞达到新的平衡后，甲的压强比乙大

8．如图所示，一定质量理想气体的体积V与温度T关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。则下列说法中正确的是（　　）

A．在A、B、C三个状态中B对应的压强最大

B．在A、B、C三个状态中C对应的压强最大

C．过程中外界对气体做功，内能增加

D．过程中气体吸收热量，内能不变

9．下列说法正确的是（　　）

A．物体吸收热量，其温度一定升高

B．一定质量的理想气体，内能与温度和体积有关

C．做功和热传递是改变物体内能的两种方式

D．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映

10．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

11．下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．如果气体吸收热量，气体的内能一定增大

C．某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零

D．气体压强是由大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击而形成的

12．如图，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降过程中，罐内空气（可视为理想气体）（       ）

A．内能增大 B．分子间的平均距离减小

C．向外界吸热 D．对外界做正功

13．如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c再回到状态a，其中，为等温过程，为等容过程，下列说法正确的是（   ）

A．过程，气体和外界无热交换

B．过程，气体分子的速率均保持不变

C．过程，气体内能减小

D．过程外界对气体做的功与过程气体对外做功相等

14．对一定量的气体，下列说法正确的是

A．气体体积是指所有气体分子的体积之和

B．气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高

C．气体对器壁的压强是由于地球吸引而产生的

D．当气体膨胀时，气体对外做功，因而气体的内能一定减少

15．如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A变化到状态（     ）

A．可通过等容变化实现

B．不可能经过体积减小的过程

C．气体一定从外界吸热

D．外界一定对气体做正功

二、填空题（共4题）

16．外力对物体做功100J，物体向外放热20J，在这个过程中气体的内能___________（填增大或减小或不变）内能的改变量是___________J。

17．一密封性很好的弹性热水袋充有温度为80℃、气体压强大于大气压的某种气体（气体可视为理想气体），热水袋绝热性能良好，几分钟后热水袋的体积增大了。在该过程中，外界对气体做_____（选填“正功”“负功”或“不做功”），袋中气体分子的平均动能_____（选填“减小”“增加”或“不变”）。

18．在带活塞的气缸中，封闭一定质量的气体，假设气缸不漏气且气缸和活塞不吸收热量。当气体吸收100焦耳的热量，同时对外做了40焦耳的功，则气体的内能____________了_____________焦耳。当气体放出100焦耳的热量，同时活塞对它做了50焦耳的功，则气体的内能____________了_____________选项前一空选填“增加”、“减少”）

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．如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的4倍后关闭K1．已知汽缸导热性能良好．

(i)打开K2，活塞上升直到稳定的过程中，活塞上方气体不断地___________(填“吸热”或“放热”)

(ii)打开k2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强

(iii)接着打开K3，求稳定时活塞下方气体的体积和压强

21．一定质量的理想气体由状态A经历B、C、D三个状态回到状态A，该理想气体状态变化过程的p－V图像如图所示．已知A、B、C、D四点连线构成一个矩形，A、B连线平行于p轴，图中箭头表示状态变化的方向气体在A、C两个状态时的温度均为300K．

①求气体在状态C时的体积和在状态B、D时的温度．

②分析说明整个过程气体是吸热还是放热．

22．如图所示，一气缸内由光滑的活塞封闭着一定量的理想气体，气缸(足够长)开口竖直向下．活塞下挂一个沙桶，活塞和沙桶的总质量为m，平衡时活塞离底部的距离为h．现往沙桶内缓慢加入沙子，装满沙桶时活塞离底部的距离高为H、已知气缸壁的导热性能良好，活塞的横截面积为S，在缸内可自由滑动且不漏气；大气压强为p0，环境温度不变，重力加速度为g．求

①装入沙桶沙子的质量△m；

②若因外界环境温度降低，活塞又回到离底部距离为h处，且内能减小了△E，则此过程需要向外界放出热量Q．

23．如图所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H．上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞．两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡．此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍，已知外界大气压强为P0，重力加速度为g，求：

①阀门打开前气体的压强；

②阀门打开后系统重新达到平衡时活塞的高度；

③从阀门打开后到系统重新达到平衡时气体内能的增加量．

参考答案：

1．A

2．B

3．A

4．D

5．C

6．D

7．D

8．B

9．C

10．C

11．D

12．B

13．C

14．B

15．C

16．     增大     80J

17．     负功     减小

18．     增加     60     减少     50J

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

20．（i）放热；（ⅱ）2.5P0,0.4V；（ⅲ）2V，2P0；

21．（1）4L,325K,400K（2）放热

22．① ②

23．①②③