沪科版 (2019)选择性必修 第三册第4章 热力学定律4.1 热力学第一定律巩固练习

【精品】第1节热力学第一定律-3课时练习

一．单项选择

1．一定质量的理想气体，温度升高时（ 　　）

A．一定吸收热量 B．压强一定增大 C．内能一定增大 D．体积一定增大

2．某汽车四冲程内燃机利用奥托循环进行工作该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（　　）

A. 在状态a和c时的内能可能相等

B. 在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能

C. b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能

D. 在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量

3．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（　 　）

A．60J B．-60J

C．-140J D．140J

4．一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（ 　　）

A．A→B的过程中，气体对外界放热，内能不变

B．B→C的过程中，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多

C．C→D的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热

D．D→A的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变

5．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（　　）

A. 气体对外做的功大于气体吸收的热量

B. 气体对外做的功等于气体吸收的热量

C. 容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大

D. 气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小

6．一定质量理想气体的状态变化如图所示，该气体从状态a沿圆形线变化到状态b．c．d，最终回到状态a，则（　 　）

A．从状态a到状态b是等温变化过程

B．从状态a到状态c是等压膨胀过程

C．从状态a到状态c，气体放出热量．内能增大

D．从状态a经b．c．d回到状态a，气体放出热量

7．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（ 　　）

A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B．气体吸热，温度降低，内能不变

C．气体放热，压强增大，内能增大 D．气体放热，温度不变，内能不变

8．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在粗细均匀的绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E，汽缸的总高度。a缸内被封闭气体初始温度℃，活塞与底部的距离，活塞和汽缸间的摩擦不计。若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离，关于上述变化过程，下列说法正确的是（　 　）

A．b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体的

B．a汽缸中的气体吸收热量，压强增大

C．稳定后，a汽缸内的气体温度为50℃

D．稳定后，保持该温度不变再持续30分钟，a汽缸内新冠病毒能够被灭活

9．下列说法中错误的是（　 　）

A．图甲中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在吸引力

B．图乙中，表面层内分子间距离比液体内部的大，是因为表面层内液体分子间的斥力较大

C．图丙中，食盐晶体中的钠．氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性

D．图丁中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，可看做是绝热变化

10．一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B．B→C两个过程变化到状态C，其p-V图像如图所示。已知气体在状态A时温度为 ，以下判断正确的是（　 　）

A．气体在A→B过程中对外界做的功为2.0×104J

B．气体在B→C过程中可能吸热

C．气体在状态B时温度为

D．气体在A→C过程中吸收热量

11．下列说法中正确的是（  ）

A. 外界对气体做功，气体的内能一定增大

B. 气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

C. 气体温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大

D. 气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大

12．下列现象可以用热力学第一定律解释的是（ 　　）

A．两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体

B．蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能

C．叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高

D．利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象

13．一定质量的理想气体从状态a开始经过状态回到状态a的图像如图所示。已知气体处于状态a时的压强为，则下列判断正确的是（　 　）

A．气体处于状态c时的压强为

B．过程中外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量

C．过程中气体对外界做的功等于过程中外界对气体做的功

D．过程中气体内能的增加量等于过程中气体内能的减少量

14．“百脉寒泉珍珠滚”，为章丘八大景之一。泉水深，底部温度为，一个体积为的气泡，从底部缓慢上升，到达泉水表面温度为。其内能增加了。g取，外界大气压强取，水的密度取。下列说法正确的是（　　）

A. 气泡内所有分子动能都增大

B. 气泡上升过程中对外做功，放出热量

C. 气泡到达水面的体积为

D. 上升过程中气泡吸收热量小于

15．关于热力学定律下列说法正确的是（　　）

A. 气体向真空的自由膨胀是可逆的

B. 一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，气体内能减小

C. 空调机既能制热又能制冷，这不遵循热力学第二定律

D. 只要技术不断进步，内燃机效率可以达到百分之百

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】【来源】2021届上海市交通大学附属中学高三（下）综合测试物理试题（四）

ACD．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度升高时，内能一定增大，根据热力学第一定律可知，由于做功情况不确定，故无法确定是吸收热量还是放出热量，体积变化情况也不一定，故AD错误，C正确。

B．一定质量的理想气体的压强与温度和体积有关，温度升高压强不一定增大，故B错误。

故选C。

2．【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．从c到d为绝热膨胀，则Q=0，W<0，则内能减小？U<0，温度降低；从d到a，体积不变，压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于a态温度，选项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？U=W，即外界对其做的功全部用于增加内能，选项B正确；

CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图象下面积即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功：图象中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为为零，则

即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，故CD错误。

故选B。

3．【答案】C

【解析】

由热力学第一定律得

故选C。

4．【答案】D

【解析】

A．A→B的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才可能保持内能不变，故A错误；

B．B→C的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，压强增大，故B错误；

C．C→D过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热才可能内能减小，故C错误；

D．D→A的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D正确。

故选D。

5．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．将容器放入热水中，气体的温度升高，内能变大，由

知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，选项AB错误；

C．气体的压强保持不变，则容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变，选项C错误。

D．由于P一定，温度升高使热运动平均动能增大，故气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小，选项D正确。

故选D。

6．【答案】D

【解析】【来源】江苏省南通市海安市2020-2021学年高二（上）学业质量检测物理试题

A．等温线的形状不是圆弧，从状态a到状态b不是等温变化过程，A错误；

B．从状态a到状态c，气体的压强先减小后增大，不是等压膨胀过程，B错误；

C．从状态a到状态c，根据 ，初末状态的压强相等，体积增大，温度升高，内能增大，体积增大对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收热量，C错误；

D．从状态a经b．c．d回到状态a，气体的温度不变，内能不变；外界对气体所做的功等于圆形面积，根据热力学第一定律，气体放出热量，D正确。

故选D。

7．【答案】B

【解析】

A．理想气体的内能只与温度有关，气体膨胀对外做功，若吸收热量，其温度可能升高，内能增加，可能发生，故A正确；

B．气体吸热，若同时气体可以膨胀对外做功，温度可以降低，但是内能一定减小，不可能发生，故B错误；

C．气体放热，若同时外界可以对气体做功，体积减小，其温度可能升高，内能增大，根据可知，温度升高，体积减小，则压强增大，可能发生，故C正确；

D．气体放热，若同时外界可以对气体外做功，温度可能不变，则内能也不变，可以发生，故D正确。

选择不可能发生，故选B。

8．【答案】D

【解析】【来源】湖南省长沙市湖南师大附属中学2020-2021学年高二（下）第二次月考物理试题

由题意可知，原b汽缸的高度

当a汽缸稳定后活塞与底部的距离

此时b汽缸的高度

设S为活塞的面积，那么b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体为

故A错误；

BCD．由于K始终打开，a汽缸中的气体的压强不变，可得

代值求得

B错误，C错误，D正确。

故选D。

9．【答案】B

【解析】

A．图甲中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子间存在引力，A正确，不合题意；

B．图乙中，表面层内分子间距离比液体内部的大，所以表面层内液体分子间的引力较大，B错误，符合题意；

C．图丙中，食盐晶体中的钠．氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C正确，不合题意；

D．图丁中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体来不及向外传递热量，可看做是绝热变化，D正确，不合题意。

故选B。

10．【答案】D

【解析】【来源】2021届辽宁省（上）高考模拟示范卷物理试题（二）

A．气体在A→B过程中压强不变体积增大，气体对外界做功，气体对外界做的功

A错误；

B．气体在B→C过程中体积不变，压强减小，温度降低内能减小，由热力学第一定律可知气体一定放热，B错误；

C．气体在A→B过程，由

可得气体在状态B时温度为

C错误；

D．气体在A→C的过程，由理想气体状态方程可知，A和C两状态温度相等，气体内能相同，由热力学第一定律

可知气体对外界做功并且吸收热量，D正确。

故选D。

11．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据热力学第一定律可知外界对气体做功的同时如果气体向外界放热，则其内能不一定增大，同理，若气体从外界吸收热量的同时，对外界做功，其内能不一定增大，AB错误；

CD．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，C错误D正确。

故选D。

12．【答案】C

【解析】【来源】2021届山东省威海市高三（上）期末物理试题

A．根据热力学第二定律，两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体，A错误；

B．根据热力学第二定律，蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能而不引起其它变化，B错误；

C．根据热力学第一定律，叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高，C正确；

D．根据热力学第二定律，利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象，D错误。

故选C。

13．【答案】D

【解析】

A．由题图可知过程中气体做等压变化，压强不变，故气体处于状态c时的压强为，A错误；

B．在过程中，气体的体积减小，外界对气体做功，，由于温度降低，气体的内能减少，即，根据热力学第一定律

得，即气体向外界放出热量，且外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，B错误；

C．过程中，气体的温度不变，故内能不变，体积增大，气体对外界做功，而过程中外界对气体做功，作出图像对应的图像如图所示，由图像可知，图线与横轴所围图形的面积表示气体对外界或外界对气体做功的大小，故过程中气体对外界做的功小于过程中外界对气体做的功，C错误；

D．因为状态a．状态b气体的温度相同，所以状态a．状态b气体的内能相同，所以过程中气体内能的增加量等于过程中气体内能的减少量，D正确；

故选D。

14．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．内能增大是气体分子的平均动能增大，故A错误；

B．由

可知上升过程中，气体分子内能增加，体积增大，对外做功，所以是吸收热量，故B错误；

C．由理想气体的状态方程

带入数据可求得到达水面的体积为，故C错误；

D．由对外做功的表达式

当压强不变时，则气体对外做功等于，由于上升过程中压强减小，所以对外做功小于，由

可得上升过程中气泡吸收热量小于，故D正确。

故选D。

15．【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A错误；

B．一定质量理想气体绝热膨胀时对外做功，因为绝热，无法从外界吸热，所以气体内能减小，故B正确；

C．空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；

D．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能，故D错误。

故选B。