高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律同步测试题

3.2热力学第一定律同步练习2021—2022学年高中物理人教版（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从状态开始，经历等温或等压过程回到原状态，其p-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（　　）

A．过程da中气体一定放热

B．过程ab中气体既不吸热也不放热

C．过程bc中外界对气体所做的功等于气体所放出的热量

D．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能

2．在一个上下水温均匀，并保持恒温的水池中，有一个小气泡缓慢上升，则上升过程中正确的说法是（设气泡内为理想气体）（             ）

A．气泡内能减少，放出热量 B．气泡内能不变，对外做功，吸收热量

C．气泡内能不变，不放热也不吸热 D．气泡内能增加，吸收热量

3．一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的a到b过程，其中ab的延长线通过原点O，则下列说法正确的是

A．a到b过程中气体体积不断增大

B．a到b过程中气体压强增大

C．a到b过程中外界对气体做功

D．a到d过程中气体与外界一定没有发生热量交换

4．如图所示，是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功80 J，同时气体向外界放热100 J，缸内气体的（     ）

A．温度升高，内能增加180J B．温度升高，内能减少180J

C．温度降低，内能增加20J D．温度降低，内能减少20J

5．下列说法正确的是（　　）

A．气体分子热运动的平均动能减小时，则气体压强也一定减小

B．分子力随分子间距离的减小可能会增大

C．破碎的玻璃很难再“粘”在一起，说明分子间有斥力

D．一定质量的理想气体等温膨胀时会向外放热，但内能保持不变

6．某气缸内封闭有一定质量的理想气体，从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其V—T图像如图所示，则在该循环过程中，下列说法正确的是（   ）

A．从状态B到C，气体吸收热量

B．从状态C到D，气体的压强增大

C．从状态D到A，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少

D．若气体从状态C到D，内能增加3kJ，对外做功5kJ，则气体向外界放出热量8kJ

7．如图所示，内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下，用活塞封闭着一定质量的理想气体。开始时封闭气体的热力学温度为，活塞到汽缸底部的距离为L。已知外界大气压强为p，重力加速度为g，活塞的半径为、质量为。由于外界气温较低，封闭气体的温度缓慢下降，封闭气体在温度下降至的过程中，对外界放出的热量为Q，这一过程中封闭气体的内能减少量为（　　）

A． B．

C． D．

8．关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A．布朗微粒越小，布朗运动越不明显

B．毛细管越小，毛细现象越不明显

C．如图，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，则该固体可能是多晶体

D．一定质量的理想气体，体积从V1缓慢增大到V2，中间过程不同，气体对外做功可能不同

9．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．气体压强只与气体分子的密集程度有关

B．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大

C．气体的温度升高，气体内能一定大增

D．若气体膨胀对外做功50 J，则内能一定减少50 J

10．如图所示为一定质量的氦气（可视为理想气体）状态变化的图像。已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，在状态A时的压强为。已知阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　）

A．氦气分子的质量为

B．B状态时氦气的压强为

C．B→C过程中氦气向外界放热

D．C状态时氦气分子间的平均距离

11．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，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，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变。下列判断正确的是（　　）

A．气体B吸热，对外做功，内能不变

B．气体A分子的平均动能增大

C．气体A和气体B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的碰撞次数增加

12．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和D后再回到状态A。 其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。 这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A．过程中，外界对气体做功

B．过程中，气体分子的平均动能增大

C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D．过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

13．如图所示，柴油机气缸内的空气受到活塞的压缩，在这过程中，气缸中的气体（　　）

A．内能增大 B．内能不变 C．内能减小 D．温度不变

14．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和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”则（　　）

A．A到B过程，气体从外界吸收热量

B．B到C过程，气体分子的平均动能增加

C．C到D过程，气体对外界做正功

D．D到A过程，气体分子撞击器壁单位面积上的作用力减小

15．如图所示，固定的绝热气缸内用活塞（活塞与气缸壁无摩擦，不漏气，且不导热）密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中。现用力F使活塞向左缓慢移动，密闭气体的状态发生了变化。用n表示单位体积内气体的分子数，p、V分别表示该气体的压强、体积，表示该气体分子的平均动能，U表示内能，下列四个图象（图中a、b为双曲线，c、d为直线）符合上述过程的是（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”).1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为-173℃，用热力学温度表示为______K.

17．如图所示，用一绝热的轻质活塞2将一定质量的理想气体封闭在开口向上的绝热汽缸内，轻质活塞1与2通过一轻质弹簧连接，两活塞之间为真空，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计，若在活塞1的上表面放一质量为m的物块，系统保持稳定。现换一质量为M的物块，其中，使活塞1缓慢向下移动，则此过程中气体的温度___________（填“升高”“降低”或“不变”）；物块M重力所做的功及大气压力做的功之和___________（填“大于”“等于”或“小于”）气体内能的变化量。

18．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其pT图象如图所示．a、b和c三个状态中分子平均动能最小的是________(选填“a”“b”或“c”)，气体在过程ab中吸收的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)过程ca中放出的热量．

19．下列说法中正确的是(    )

A．悬浮在水中的花瓣颗粒的布朗运动反应了花粉分子的无规则热运动

B．在轨道上运行的航天器内小水滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C．封闭容器中气体压强是由于气体受到重力而产生的，所以做自由落体运动的容器内气体压强为零

D．油膜法测分子直径的实验中，将油膜的厚度作为分子的直径

E．密闭、绝热的气缸中的理想气体对外做功时，其温度一定会降低

三、综合题（共4题）

20．如图所示，质量m=10 kg的活塞将一定质量的理想气体密封在气缸中，开始时活塞距气缸底高度h1=40 cm，此时气体的温度T1=300 K．现缓慢给气体加热，当气体吸收的热量Q=420 J，气体温度升高到T2=450 K．已知活塞面积S=50 cm2，大气压强P0=1.0×105 Pa，不计活塞与气缸之间的摩擦，g取10 m/s2．

①求气体温度升高到T2=450 K时，活塞距气缸底高度h2

②若开始时用卡环把活塞卡住，将气体的温度升高到T2，气体吸收的热量为Qʹ，求．

21．如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸高度为L、底面积为S，缸内有一质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体。现用绳子系住汽缸底将汽缸倒过来悬挂，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0、温度为T0。已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞与缸体的厚度及它们间的摩擦。若采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，求此过程：

(1)气体温度的变化量；

(2)缸内气体对活塞做的功；

(3)若缸内气体的内能增加量为，则气体吸收的热量为多少？

22．如图所示，横截面积为S，质量为M的活塞在气缸内封闭着一定质量的理想气体，现对气缸内气体缓慢加热，使其温度从T1升高了∆T，气柱的高度增加了ΔL，吸收的热量为Q，不计气缸与活塞的摩擦，外界大气压强为p0，重力加速度为g，求：

①此加热过程中气体内能增加了多少？

②若保持缸内气体温度不变，再在活塞上放一砝码，如图所示，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，则放砝码的质量为多少？

23．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其p—V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：

（1）该气体在状态B和C时的温度分别为多少K？

（2）该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．D

5．B

6．C

7．B

8．D

9．C

10．C

11．B

12．C

13．A

14．A

15．A

16．     增大     100

17．     升高     大于

18．     a     小于

19．BDE

20．①60cm；②

21．(1)；(2)；(3)

22．①②

23．（1）600K，300K；（2）放热，1000J