沪科版 (2019)选择性必修 第三册4.1 热力学第一定律同步练习题

4.1热力学第一定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．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．气体对外做的功小于气体吸收的热量

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．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力减小

2．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

3．如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的等容过程，则（　　）

A．A→B过程，气体吸收热量 B．A→B过程，气体内能不变

C．B→C过程，气体压强减小 D．B→C过程，外界对气体做功

4．用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（　　）

A．体积减小，内能不变

B．体积减小，压强减小

C．对外界做负功，内能增大

D．对外界做正功，压强减小

5．一定质量的理想气体处于标准状态下的体积为V0，分别经过三个不同的过程使体积都增大到2V。

①等温膨胀变为2V0，再等容升压使其恢复成一个大气压，总共吸收热量为Q1；

②等压膨胀到2V0，吸收的热量为Q2；

③先等容降压到0.5个大气压，再等压膨胀到2V0；最后等容升压恢复成一个大气压，总共吸收热量为Q3，则Q1，Q2，Q3的大小关系是（　　）

A．Q1=Q2=Q3 B．Q1＞Q2＞Q3

C．Q1＜Q2＜Q3 D．Q2＞Q1＞Q3

6．一定质量的理想气体在某一过程中， 外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各项中正确的是

A．温度降低，密度减小

B．温度升高，密度增大

C．

D．

7．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，最后经等压过程回到状态a。下列说法正确的是（　　）

A．在过程中气体的内能减少

B．在过程中气体从外界吸收热量

C．在过程中气体从外界吸收热量

D．过程中气体对外界做的功与过程中外界对气体做功的大小相等

8．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的p-T变化过程如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．从A到B气体体积变大，气体放出热量

B．从B到C气体体积变小，气体放出热量

C．从C到D气体分子密集程度变小，气体放出热量

D．从D到A气体分子密集程度变大，气体放出热量

9．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．该气体放出热量时，其内能一定减少

B．该气体膨胀对外做功时，其内能一定减少

C．该气体吸收热量同时对外膨胀做功，其内能可能增加

D．该气体放出热量同时膨胀对外做功，其内能可能不变

10．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（　　）

A．TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变

B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少

C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加

D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少

11．一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

12．下列说法中正确的是（       ）

A．分子之间的距离减小，分子势能一定增大

B．一定质量的0℃的水变成0℃的冰，其内能一定减少

C．物体温度升高了，说明物体一定从外界吸收了热量

D．物体从外界吸收热量的同时，外界对物体做功，物体的温度一定升高

13．如图所示，两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时，下列说法正确的是（　　）

A．体积必然减小 B．不可能经过体积减小的过程

C．外界必然对气体做正功 D．气体必然从外界吸热

14．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

15．在气缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历a→b→c→a的一系列变化，p-V图像如图所示，其中ab曲线是双曲线的一部分，bc、ca分别平行于横轴和纵轴则关于此气体下列表述正确的是（　　）

A．a→b过程中，分子平均动能增大

B．b→c过程中，分子势能增大

C．c→a过程中，气体吸热，内能增加

D．a→b过程中，压强减小，外界对气体做正功

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一定质量的理想气体依次经历三个不同过程，分别由图象上三条直线和表示，其中平行于横轴，的延长线过点平行于纵轴。由图可知，过程气体体积______（填“增大”“减小”或“不变”），过程气体_______热（填“吸”或“放”），过程_______做功（填“气体对外界”或“外界对气体”）。

17．如图所示，在一个质量为M、横截面积为S的圆柱形导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，气体的体积为，活塞与气缸间密封且光滑，一弹簧秤连接在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上，当外界气温缓慢升高（大气压保持为）时，则弹簧秤的示数______（填“变大”、“变小”或“不变”），如在该过程中气体从外界吸收的热量为Q，且气体的体积的变化量为，则气体的内能增加量为_________。

18．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦．当温度为T1时，气体压强为p1，体积为V1；

​

（1）若温度升高到T2，气体压强变为p2，气体的体积变为V2，则p2______p1，V2_______V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；

（2）若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为p3，温度变为T3，则p3 _______p1，T3 ______T1（填“＞”、“＝”或“＜”）．

19．（2）如图甲，是“探究某种固体物质熔化时温度变化规律”的实验装置，图 乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。

①该物质的熔点是 ______ ℃。

②该物质是 ______ （选填“晶体”或“非晶体”）。

③该物质在B 点的内能 _______ （选填“大于”“小于”或“等于”）C 点的内能

三、综合题（共4题）

20．可升降转椅由上下两部分组成，连接上下的是其升降部分，结构如图所示．导热性能良好的A、B两个金属筒间密闭了一定质量的气体（可视为理想气体）．已知A筒的横截面积为S（筒壁的厚度可忽略）、可沿B的光滑内壁上下滑动且不漏气，A筒及上部座椅的质量为m，两桶间气体温度为T1．由于室内温度上升，使得AB内气体的高度有h1缓慢升高到h2，该过程中气体吸收的热量为Q．已知重力加速度为g．外界大气压强恒为P0．求

①该过程中气体内能的增加量.

②若在气体高度为h2时质量为2m的人坐到座椅上，求稳定后气体的高度.

21．如图所示，横截面积、高的绝热汽缸开口向上，置于水平地面上，距汽缸口处有固定挡板，质量为、高度为的绝热活塞置于挡板上，密封一部分理想气体，一根劲度系数为的弹簧一端与活塞相连，另一端固定在活塞正上方，此时弹簧沿竖直方向且长度恰好为原长，缸内气体温度为27℃，压强等于大气压强。现通过汽缸内的电热丝（图中未画出）加热气体，使活塞上端缓慢移动到汽缸口时停止加热，此过程中气体吸收热量，对外做功。不计挡板和电热丝的体积，取大气压强，重力加速度。求：

I．活塞上端移动到汽缸口时气体的温度；

Ⅱ．此过程中气体内能的变化量。

22．一只篮球的体积为V0，球内气体的压强为p0，温度为T0．现用打气筒对篮球充入压强为p0、温度为T0的气体，使球内气体压强变为3p0，同时温度升至2T0．已知气体内能U与温度的关系为U=T （为正常数），充气过程中气体向外放出Q的热量，篮球体积不变。求：

（1）充入气体的体积；

（2）充气过程中打气筒对气体做的功．

23．质量为M的气缸内封有空气（质量很小），当活塞上系一细绳将气缸竖直悬在空中保持静止时（如图甲），气缸内气柱长为2L0，现将气缸和活塞缓慢横放到水平桌面上（如图乙）。活塞和气缸之间的摩擦可忽略且保持不漏气，大气压强为，活塞横截面积为S，缸内气体温度保持不变，整个装置均处于常温常压环境中，重力加速度为g。

（1）水平横放后，气缸内空气的长度为多少？

（2）从竖直到水平横放的过程中，外界对气体做功为W，问缸内空气是吸热还是放热？交换的热量是多少？

参考答案：

1．A

2．D

3．A

4．C

5．A

6．D

7．B

8．D

9．C

10．D

11．D

12．B

13．D

14．C

15．C

16．     减小     吸     气体对外界

17．     不变    

18．     ＝     ＞     ＞     ＞

19．①50℃；②晶体；③小于

20．（1） （2）

21．I．（或627℃）；Ⅱ．

22．（1）0.5V0 （2）

23．（1）；（2）