物理选择性必修 第三册4.1 热力学第一定律同步测试题

【基础】第1节热力学第一定律-3优质练习

一．填空题

1．做功和热传递在改变物体内能上是的　   　，但它们有本质的区别，做功是　   　，热传递是　  　．

2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程中，气体内能增加，则该过程中气体       （选填“吸收”或“放出”）热量          J。

3．如图所示，用水银血压计测血压时，先向袖带内充气，某次测量充入袖带内气体的压强为1.4p0，体积为V.然后缓慢放气（该过程中温度保持不变）使袖带内气体体积变为0.7V，压强变回到p0.则放气过程中袖带内壁单位时间单位面积上受到分子撞击的次数_________（选填“增大”“减小”或“不变”），在放气过程中袖带内气体是_________（选填“吸热”或“放热”）.

4．恒温环境中，在导热性能良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体。用力缓慢向外拉活塞，该过程中封闭气体分子的平均动能_____(选填“增大”“减小”或“不变”)；封闭气体的压强______(选填“增大”减小”或“不变”)；气体_______(选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”)热量

5．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，在由状态A变化到状态B的过程中，气体内能      （选填“增加”．“减少”或“不变”），状态由A到B再到C的整个变化过程中，气体      热量（选填“吸收”或“放出”）；

6．（1）如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的p V图像.已知A→B的过程中，理想气体内能变化量为250J，吸收的热量为500J，则由B→C的过程中，气体温度      （选填“升高”或“降低”），放出热量      J.

（2）在1atm．0℃下，1mol理想气体的体积均为22.4L.若题（1）中气体在C时的温度为27℃，求该气体的分子数（结果取两位有效数字）.阿伏伽德罗常数取6.0×1023mol 1.

7．某气体初态时有 100J 内能，膨胀过程中对外做功 30J，同时吸收了 20J 的热量， 在这过程中内能              （填“增加”或“减少”）              J．

8．某系统经过一个绝热过程，内能增加了420J，则系统与外界交换的热量是　   　卡，而外界对该系统做了　   　焦的功．

9．汽车内燃机气缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功．已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放．气缸发热等对外散失的热量为8×102J．该内燃机的效率为　    　．随着科技的进步，可设法减少热量的损失，则内燃机的效率能不断提高，其效率　    　（选填“有可能”或“仍不可能”）达到100%．

10．一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300J，气体在状态C时的温度TC=300K，则从A到B气体放出的热量是______J；气体在状态A时的温度为_______K。

11．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始分别经过等温膨胀和等压膨胀到相同体积，则等温膨胀过程中气体对外做功　     　（选填“大于”．“等于”或“小于”）等压膨胀过程中气体对外做功；等温膨胀过程中气体从外界吸收的热量　     　（选填“大于”．“等于”或“小于”）等压膨胀过程中气体从外界吸收的热量．

12．如图所示，在汽缸右侧封闭一定质量的理想气体，压强与大气压强相同．把汽缸和活塞固定，使汽缸内气体升高到一定的温度，气体吸收的热量为Q1，气体的内能为U1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与气缸间无摩擦．不漏气)，也使气缸内气体温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2，气体的内能为U2，则Q1________Q2，U1________U2.(均选填“大于”“等于”或“小于”)

13．在如图所示p﹣V图象中，一定质量的理想气体从状态M变化至状态N，分别经历了过程1和过程2，已知M．N状态的温度相等，则在过程1中气体温度的变化情况是　      　（选填“先减少后增大”．“不变”或“先增大后减少”），若过程1中气体吸热Q1，过程2中气体吸热Q2，则Q1　   　Q2（选填“＞”．“=”或“＜”）．

14．如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为p0，经历从状态A→B→C→A的过程。则气体在状态C时压强为________；从状态C到状态A的过程中，气体的内能增加ΔU，则气体_______（填“吸收”或“放出”）的热量为________。

15．温度的国际单位是_____。气体的温度越高，气体_____（选填“每个分子的速率或“分子的平均速率”）就越大。

16．一定质量的气体，外力对它做了1800J的功，同时它也对外放出2000J的热量，则该气体的内能    （填“增大”，“减小”或“不变”），内能变化    J

17．一定质量的理想气体经历一段变化过程，可用图上的直线AB表示，则从A到B气体温度变化为　           　（选填“一直不变”．“先升高后降低”．“先降低后升高”），已知此过程气体对外做功W，则气体吸收的热量为　   　．

18．用力搓手感觉手会发热．冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：________和________在改变物体内能上可以起到相同的效果。

参考答案与试题解析

1．【答案】等效  能量的转化  能量的转移

【解析】【考点】改变内能的两种方式

【分析】做功和热传递在改变物体内能上是的等效的，但它们有本质的区别．

【解答】解：做功和热传递在改变物体内能上是的等效的，但它们有本质的区别，做功是 能量的转化，热传递是 能量的转移．

故答案为：等效  能量的转化  能量的转移

【点评】本题考查了对改变内能两种方式的理解，难度不大．

2．【答案】放出，

【解析】

试题分析：根据公式：，和外界对气体做功，可以得到：，所以放热。

考点：热力学第一定律．

【名师点睛】本题要要掌握热力学第一定律的应用．抓住温度的微观含义：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。

3．【答案】减小    吸热   

【解析】【来源】2019年陕西省汉中市九校高三第一次校际联考物理试题（镇坝．留坝．西乡二中等9校)

【详解】

[1][2] 分析题意可知，压强减小，体积减小，温度不变，根据压强的微观含义可知，放气过程中袖带内壁单位时间单位面积上受到分子撞击的次数减小，每次撞击的分子力不变；放气过程中，温度不变，则内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。

4．【答案】不变    减小    吸收   

【解析】【来源】2020届湖南省高三下学期3月线上联考理综物理试题

【详解】

[1][2][3] 恒温环境中，气体做等温变化，温度不变，则分子的平均动能不变；用力缓慢向外拉活塞，体积变大，根据等温方程 可知，压强变小；因为气体温度不变，内能不变，但体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。

5．【答案】 增加，吸热

【解析】

考点：本题主要考查了理想气体状态方程．热力学第一定律的应用问题。

试题分析：由理想气体状态方程pV＝nRT可知，气体从状态A变化到状态B的过程中，体积．压强都变为原来的2倍，则温度升高为原来的4倍，气体分子平均动能增加，理想气体不计分子势能，则气体内能增加，根据热力学第一定律有：ΔU＝Q＋W，由A到B再到C的整个变化过程中，气体压强不变，体积增大，说明气体对外做功，W＜0．温度升高，气体内能增加，ΔU＞0，所以Q＞0，即气体从外界吸收热量。

6．【答案】（1）降低 100（2）7.3×1022个

【解析】

试题分析：（1）根据理想气体状态方程：知，从B到C的过程PV减小，所以温度T降低；从A到B，根据热力学第一定律可得： 250=WAB+500，WAB= 250J，由图知，从B到C，WBC=3WAB/5= 150J，从B到C内能变化量为 250J，所以 250= 150+Q，Q= 100J，所以放出的热量为100J。（2）   气体的摩尔数

气体分子数 N=7.3×1022个

考点：本题考查理想气体状态方程．热力学第一定律

7．【答案】减少，

【解析】

考点：热力学第一定律

【名师点睛】本题考查热力学第一定律的基本应用．应用热力学第一定律时，要注意各个量的符号：凡使物体内能增加的物理量为正值；凡使物体内能减小的物理量为负值。

8．【答案】0；420

【解析】【考点】热力学第一定律

【分析】根据系统绝热规律可知系统交换的热量，再根据热力学第一定律即可求得对系统所做的功．

【解答】解：系统经过绝热过程，故和外界没有热交换，故交换的热量是0卡；

根据热力学第一定律可知，外界对系统做功为420J；

故答案为：0；420．

【点评】本题考查热力学第一定律的应用，要注意明确系统绝热过程时和外界没有热交换，同时明确热力学第一定律公式中的正负的意义．

9．【答案】20%，仍不可能

【解析】【考点】热力学第一定律

【分析】解答本题需掌握：

热力学第一定律公式：△U=W+Q；

热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．

【解答】解：汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放．汽缸发热等对外散失的热量为8.0×102J，根据热力学第一定律，转化为机械能的能量为：200J；

机械效率：η=×100%=20%；

根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，故热机的效率不可能达到100%；

故答案为：20%，仍不可能．

【点评】本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律，关键熟悉热力学第二定律的不同表述形式，基础题．

10．【答案】1200J    1200K   

【解析】【来源】重庆市2019-2020学年高二（下）普通高中学业水平合格性模拟考试物理试题

【分析】

【详解】

[1][2]从A到B，外界对气体做功，有

根据热力学第一定律

得

即从A到B气体放出的热量是，根据理想气体状态方程有

代入解得

11．【答案】小于，小于

【解析】【考点】理想气体的状态方程；热力学第一定律

【分析】根据p﹣V图象与坐标轴包围的面积比较对外所做的功，根据热力学第一定律比较等温膨胀与等压膨胀过程中吸收的热量．

【解答】解：由p=V图线所包围的面积的物理意义是气体对外做的功，等温膨胀包围的面积小，所以等温膨胀过程中气体对外做的功小于等压过程中气体对外所做的功；

根据热力学第一定律，等温过程  等压过程

等温过程中   吸收的热量=，即吸收的热量全部用于对外做功

等压过程中，体积增加，温度升高，内能增加，，吸收的热量用于对外做功和增加内能

所以，即等温膨胀过程中气体从外界吸收的热量小于等压膨胀过程中气体从外界吸收的热量．

故答案为：小于，小于

【点评】对于气体，往往是气态方程和热力学第一定律的综合应用，关键要根据p﹣V图象的面积比较对外做，运用热力学第一定律分析热传递情况．

12．【答案】小于；    等于   

【解析】【来源】江苏省盐城市2018届高三下学期第三次模拟考试物理试题

根据热力学第一定律可知，要使理想气体升高相同的温度，即使理想气体的内能增加量相同，由于第二种情形，理想气体除了吸热还要对外做功，所以第二次吸收的热量更多，

由于理想气体升高相同的温度，所以理想气体内能的增加量相同，故最后理想气体的内能相同．

点晴：解决本题关键理解理想气体的内能只具有分子动能，即只看气体的温度，温度变化相同，气体的内能变化相同．

13．【答案】先变大再变小，＞

【解析】【考点】热力学第一定律；温度是分子平均动能的标志．

【分析】根据气体状态方程=C已知的变化量去判断其温度的变化．对于一定质量的理想气体，由△U=W+Q可确定Q的大小．

【解答】解：在过程1中，PV的值先变大再变小，由=C可知则温度也先变大再变小；

1，2两过程体积变化，对外做功相同，做功大小为每一小段为W=Ps△d=P△V，则在图上对应的做功量在数值上为图线与横轴所围成的面积值，则由

由图可知1过程做功大于2过程的做功，而温度不变，内能不变，由△U=W+Q可确定Q1＞Q2．

故答案为：先变大再变小，＞

14．【答案】p0    吸收       

【解析】【来源】2020届吉林省长春市高三下学期二模物理试题

【分析】

【详解】

[1]根据理想气体状态方程

可得

所以V-T图中过原点的直线表示等压变化，即气体从C到A过程是等压变化，

[2][3]气体从状态C到状态A的过程中，温度升高内能增加，体积增加，外界对气体做功

根据热力学第一定律

得气体吸收的热量

15．【答案】    (1). 开尔文    (2). 分子的平均速率

【解析】

【详解】温度的国际单位是开尔文，温度是分子热运动平均动能的标志，同种气体分子，温度越高，分子的平均速率越大；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布。

16．【答案】减少，200

【解析】据题，Q=-2000J，W=1800J，根据热力学第一定律得：
物体内能的变化△U=Q+W=-200J，
即物体的内能减少200J．

17．【答案】先降低后升高，W

【解析】【考点】热力学第一定律

【分析】根据图示图象判断气体的温度如何变化，判断气体的内能如何变化，然后应用热力学第一定律求出气体吸收的热量．

【解答】解：根据理想气体状态方程：=C可知：解得：P=T，

P﹣V图象中的等温线是在第一象限的双曲线的一支，越向上温度越高，

由图示图象可知，AB两点在同一条等温线上．所以从A到B到C的过程中，温度先升高，后降低；

在两状态A．B气体的温度相等，气体的内能相等，在此变化过程有：△U=0，

在从A到B状态变化过程，气体对外做功W，则外界对气体做功为﹣W，

由热力学第一定律：△U=W+Q可知：0=﹣W+Q，则：Q=W，气体吸收的热量为W；

故答案为：先降低后升高，W．

【点评】本题考查了理想气体状态方程与热力学第一定律的应用，注意此类题目经常把理想气体状态方程与热力学第一定律相结合，并要理解热力学第一定律中各个符号的物理意义．

18．【答案】做功    热传递   

【解析】【来源】2019年上海市宝山区高三二模物理试题

【详解】

[1][2]用力搓手,双手做功,机械能可以转化为手的内能,此过程是通过做功的方式改变手的内能，太阳光具有能量,通过热传递，人的内能增加,所以感到暖和。所以做功和热传递都可以改变物体的内能上可以起到相同的效果。答案为：做功；热传递