高中人教版选择性32热力学第一定律精选练习5

202L2022学年高中人教版

（2019）选择性必修第三册

3.2热力学第一定律精选练习5（解析版）

一、选择题

1.一定质量的理想气体，由状态A经状态8变为状态C其中过程为等压变化过程为等容变化已知状态A的温度与状态C的温度相同，下列说法正确的是（）Af8过程气体温度升高，密度减小过程外界对气体做功，气体温度降低Af3fC过程气体与外界的热交换为0A^B过程气体吸收的热量小于BfC过程气体放出的热量

2.关于物体的内能，下列说法正确的是（）A.物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能一定质量的（TC冰融化为（TC的水时，分子势能增加一定质量的理想气体放出热量，它的内能一定减小D.通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的

3.美丽的气球是很多小孩喜欢的玩具，将气球释放，它就会在空中缓慢上升，气球体积变大.已知环境温度随高度增加而降低，气球不漏气.则在上升过程（）A.球内所有气体分子的动能都减小B.球内气体内能增大C.外界将对球内气体做正功D.球内气体放出的热量小于内能的减少量

4.如图所示，内壁光滑的绝热气缸固定在斜面上一定质量的绝热活塞把气缸分成a、b两部分，两部分中封闭有相同质量、相同温度的同种理想气体，初始时活塞用销钉固定b部分气体的体积小于a部分气体的体积现拔掉销钉活塞移动一段距离最终达到平衡状态则最终状态与初始状态相比（）A.a部分气体温度可能不变B.b部分气体压强可能不变C.两部分气体压强之差不变D.两部分气体内能之和增大

5.如图所示，在斯特林循环P-V图像中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、和后再回到状态A其中，AfB和为等温过程，该循环过程中，下列说法不正确的是（）A.Af3过程中，气体从外界吸收热量气体的温度可能升高，故A错误；B.人坐在椅子上不动，由人处于平衡状态，可知气体的压强不发生变化，故B错误；CD.人离开椅子后，经过足够长时间，气体的温度和外界温度相等，可知气体的内能不变气体体积增大，则气体对外界做功，由热力学第一定律可得可知汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量，故C正确，D错误故选CD【详解】A.对A气体加热时，A气体的温度升高，体积不变，不对外做功，由于理想气体的内能由温度决定，则气体A吸热，内能增加，所以A错误；B.气体B做等压变化，体积增大，温度升高，则气体B吸热，对外做功，内能增大，所以B错误；C.气体A和气体3内分子的平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，所以C错误;D.由于气体3的体积增大，压强不变，温度升高，则气体3分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少，所以D正确；故选DoA【详解】A.由匕到过程中，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〃到人过程中，外界对气体不做功，根据，V=CT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.由人到过程中，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Ao

13.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BCoBD【详解】A.压缩密闭容器中的气体，越来越难压缩，是因为气体的压强越来越大，故A错误；B.温度升高，分子的平均动能增大，压强不变说明单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减小，故B正确；C.一定质量的气体，体积增大，因为温度变化情况不确定，故压强变化情况不确定，故C错误；D.体积不变，压强减小，由理想气体状态方程得温度降低，故气体的内能减小根据热力学第一定律气体体积不变，气体不做功，内能减少，则气体向外界放热，故D正确故选BDoACE【详解】A.从C到A过程，由理想气体状态方程可得代入数据可得故到A过程中体积不变，A正确；B.从B到过程，温度升高，分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，个别分子动能也可能减小，B错误；C.A到8过程为等温变化，由玻意耳定律可得解得体积减小，外界对气体做功，即w0气体内能不变，由热力学第一定律知，e0即气体对外界放热，c正确；DE.B经过C到A的过程，气体的温度升高后降低，则内能先增大后减小，整个过程气体的内能不变，由C的解析可知，匕=与，从3到的过程中，气体对外界做的功为则从5经过C到A的过程中，气体吸收的热量为2〃匕，D错误，E正确故选ACEo1

①为；

②且+空；2

①乂；2224816【详解】1

①以封闭气体为研究对象，初态体积温度为末态体积温度为72气体做等压变化，根据盖吕萨克定律得解得

②活塞缓慢向上移动的过程，封闭气体等压变化，且对外做功，有其中根据热力学第一定律可知，该过程中气体增加的内能为由可知联立解得2

①以气缸为研究对象，设气缸刚要离开地面时气体的体积为匕，封闭气体的压强为P2则有解得活塞缓慢上升过程中，温度不变，由玻意耳定律得即代入数据得

②气体温度不变，由热力学第一定律可得封闭气体对活塞所做的功为以活塞为研究对象，力和封闭气体对活塞的总功为则力尸做的功为

1763.6K；2987J【详解】1对活塞，由平衡条件得初状态末状态气体初状态体积温度气体末状态体积设末状态温度为不，由理想气体状态方程得代入数据解得2设活塞离开传感器时气体压强为p对活塞，由平衡条件得活塞上升过程气体压强不变，直到活塞与上面的传感器接触，该过程气体对外做功W则由热力学第一定律得代入数据解得BfC过程中，气体分子的热运动变得更激烈过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多OfA过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化

6.一定质量的理想气体按a-〃fcfa的顺序经历一系列状态变化，其P—图像如图所示图中尻线段与纵轴平行，必线段与纵轴垂直气体在状态变化过程中下列叙述正确的是（）A.fc过程气体体积增加B.人―过程气体不放热也不吸热C.一〃过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加D.a^b过程气体对外界做的功小于brc过程外界对气体做的功.如图所示，A、笈两装置，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中水银的内能增量大于3中水银的内能增量3中水银的内能增量大于A中水银的内能增量A和3中水银体积相同，故内能增量相同A和3中水银温度始终相同，故内能增量相同.关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（）A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小.物体的温度越低，则物体分子的平均动能一定越小C.外界对气体做功时•，气体的内能一定增大D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K某台回热式制冷机工作时，一定量的氧气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程已知状态A和3的温度均为27℃状态和的温度均为-133℃下列判断正确的是（）A.气体由状态A到3过程，温度先降低后升高气体由状态3到C过程，内能保持不变C.气体由状态到过程，分子间的平均间距减小D.气体由状态到过程，气体对外做功

10.如图所示为某品牌的气压式电脑椅，其主要构造是由汽缸和活塞及气缸内的封闭气体组成，气缸及活塞为导热材料制成人坐下时，向下压活塞，使气体体积减小；人离开椅子后，汽缸内的气体体积增大将椅子顶起假设汽缸内的气体可视为理想气体，周围环境温度及大气压强恒定，则下列说法正确的是（）A.人迅速坐下时，缸内气体的温度一定不变B.人坐在椅子上不动，当环境温度降低，气体的压强将减小C.人离开椅子后，足够长时间内，汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量D.人离开椅子后，气缸内气体吸收的热量一定比对外做的功少，否则违背了热力学第一定律

11.如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板（固定），封闭着两部分气体A和活塞处于静止平衡状态现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（）A.气体A吸热，但对外做功，内能不变B.气体B吸热，对外做功，内能不变C.气体A和气体3内每个分子的动能都增大D.气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少.如图所示为一定质量的理想气体的P-V图像，其中段为双曲线，则下列有关说法正确的是（）A.由8到c过程中，气体从外界吸收热量B.由c到过程中，气体内能增加且外界对气体做功C.由〃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.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，内能增量一定相同一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能可能减少

14.关于气体，下列说法正确的是（）A.压缩密闭容器中气体的过程中，越来越难压缩，是因为分子间斥力越来越大一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减小一定质量的气体，如果体积增大，压强一定减小D.对于一定质量的理想气体，如果体积不变，压强减小，气体一定向外界放出热量

15.一定质量的理想气体，其内能与温度成正比在初始状态A时，体积为力压强为P，温度为然该理想气体从状态A经一系列变化，最终还回到原来状态A其变化过程的P-T图线如图所示，其中C4延长线过坐标原点，A5在同一竖直线上，8C在同一水平直线上下列说法正确的是（）A.由C到A的过程中，气体的体积没有发生变化B.从3到的过程中，理想气体的每个气体分子的动能都增大C.由A到3的过程，气体对外界放热D.从B经过到A的过程，气体的内能一直在增加E.从3经过到A的过程，气体从外界吸热为2p%

二、解答题.如图所示，环境的热力学温度为，环境气体压强为P，导热良好的汽缸直立在水平地面上，汽缸的质量=4苴高度为用活塞把一定质量的气体封闭在汽缸内3g活塞可沿汽缸壁无摩擦地移动活塞的质量为根=中，横截面积为S气体可看作理想气6g体，质量可忽略不计平衡时，活塞处于距汽缸底与处重力加速度为g2

（1）若由于环境温度缓慢升高，活塞缓慢向上移动，温度升至某一值时，活塞向上移动了Q25L已知密封气体的内能U与热力学温度7的关系为=仃（左为大于零的常数），求此过程中

①活塞缓慢向上移动距离

0.25L时气体的温度；

②密封气体从外界吸收的热量

（2）用力尸缓慢向上拉动活塞，直至汽缸刚要离开地面

①求汽缸刚要离开地面时，活塞距汽缸底的距离；

②若此过程中封闭气体需从外界吸收热量Q=塔，求力F做的功为多少？

4.如图所示，一质量为根=3kg、横截面积为S=10cm2的活塞静止于气缸内，气缸下部封闭着一定质量的理想气体，活塞离气缸底部的距离为心=10cm离气缸顶部的距离为12=10cm活塞被四个力传感器顶住（传感器的体积可忽略不计），此时每个传感器的示数均为乃=5N气缸底部有一电热丝可以对封闭气体加热（电热丝未画出且体积可忽略不计），气缸和活塞都是用绝热材料做成的已知大气压强为po=lO5pa重力加速度为g=10m/s2开始时封闭气体的温度为7b=300K后来用电热丝对封闭气体缓慢加热，直到活塞被气缸顶部的四个力传感器挡住此时每个传感器的示数均为B=

2.5N若此过程中电热丝产生的热量为Q=1000J求1末态封闭气体的温度；2此过程中气体增加的内能参考答案A【详解】A.根据等压变化有可知，Af3过程气体体积增大，温度升高，密度减小，所以A正确；过程气体体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，所以B错误；Af过程气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律有由于气体膨胀对外界做功WvO则气体从外界吸引热量，所以C错误；D.由于3fC过程气体从外界吸引热量，则Af3过程气体吸收的热量大于C过程气体放出的热量，所以D错误；故选AoB【详解】A.根据内能的定义可知，物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能A错误；一定质量的（TC的冰熔化为（FC的水时要吸收热量，内能增大，由于温度不变，则分子的平均动能不变，故分子势能增加，B正确；一定质量的理想气体放出热量的同时如果外界对它做功，则它的内能可能不变，C错误;D.通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，D错误故选BD【详解】A.球内气体温度降低，可知气体分子平均动能减小，但不是所有气体分子的动能都减小，选项A错误；B.球内气体温度降低，则气体的内能减小，选项B错误；C.气球的体积变大，则球内气体对外界做功，选项C错误；D.因气体对外界做功，气体内能减小，则球内气体放出的热量小于内能的减少量，选项D正确故选DoD【详解】根据热力学知识可知b部分气体压强较大，又活塞受到重力沿斜面的分力，所以拔掉销钉后，活塞下降，根据热力学第一定律由于两部分气体都是绝热的，可知为零，既不吸热也不放热，b部分气体对a部分气体做功，即有因此b内能减小，温度降低，a内能增加，温度升高，活塞下移，活塞的重力势能减小，根据能量守恒定律可知活塞重力势能的减少量等于a、b两部分气体内能的增大量，；两部分气体的内能之和增大，ABC错误，D正确故选DoB【详解】A-3为等温过程，一定质量的理想气体的温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；5一过程中为等容变化，一定质量的理想气体的压强减小，温度降低，分子的平均动能减小，气体分子的热运动变慢，故B错误；C.一过程为等温过程，一定质量的理想气体的压强增大，体积减小，分子密集程度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故c正确；D.0TA过程为等容变化，一定质量的理想气体的压强增大，温度升高，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D正确此题选择不正确的选项，故选BD【详解】AB.bfc过程由图可知为等温变化，气体内能不变，根据玻意耳定律=C可知，当压强P增大时，体积v减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律AUnQ+w由于内能不变，可知bfc过程气体放出热量，故AB错误；C.由图可知为等容变化，Qf人为等压变化，一力过程中气体温度升高，根据盖一吕萨克定律可知体积变大，由于压强不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，故C错误；D.由于〃、c两个状态体积相同，则人过程气体体积的变化量与人―过程气体体积的变化量相同，而Q―人过程气体压强不变，hfc过程气体压强增大，根据W=可知，Q-〃过程气体对外界做的功小于方-过程外界对气体做的功，故D正确故选DoB【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、B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，由题图可知区装置中水银的重力势能较小，所以笈装置中水银的内能增量较大故选BoB【详解】A.物体内能与温度和体积均有关，A错误；B.温度是物体分子平均动能的标志，B正确；C.内能不仅与做功有关，还与热传递有关，c错误；D.物体做加速运动，速度越来越大是宏观的机械运动不改变物体的温度，即不会改变微观的分子的平均动能；故D错误；故选BoD【详解】A.如图所示，因为等温线离点越远，温度越高，所以气体由状态A到B过程，温度先升高后降低，选项A错误；B.由图示图线可知，气体由状态笈到C过程，气体体积不变而压强减小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，气体内能减小，选项B错误；C.由图示图线可知，气体由状态到过程，气体体积增大，分子间的平均间距增大，故c错误；D.由图示图线可知，气体由状态到过程，气体体积增大，气体对外做功，选项D正确故选DoC【详解】A.人迅速坐下时，外界对气体做功，气体还没来得及与外界充分发生热量交换，所以缸内。