高中沪科版 (2019)4.1 热力学第一定律综合训练题

【优编】第1节热力学第一定律-4优选练习

一．填空题

1．判断下列各过程中气体与外界热传递的情况：
（1）理想气体在等温膨胀过程中           ；
（2）理想气体在等容冷却过程中           ；
（3）理想气体在等压膨胀过程中             ；
（4）理想气体在绝热过程中               

2．常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水，可以从两电极上分别获得氢气和氧气．已知分解1mol的水可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出2.858×105J的能量，阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol-1，水的摩尔质量为1.8×10-2kg/mol．则2g水分解后得到氢气分子总数           J；2g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量            J．（均保留两位有效数字）

3．图为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．

(1)下列说法正确的是(　　)

A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律

D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？

4．某同学给四只一样的气球充入了质量相同的空气（视为理想气体），分两排并列放在光滑的水平面上，再在上面放一轻质硬板，而后他慢慢地站到硬板上，在此过程中气球未爆，且认为气球中气体温度不变，外界对气球中的气体做了6Ｊ的功，则此过程中气球            （填“吸收”或“放出”）的热量为     Ｊ；若换上另外一个人表演时，某个气球突然爆炸，则该气球内的气体的内能      （填“增大”或“减小”）， 气体的温度       （填“升高”或“降低”）

5．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，为等温过程，为等容过程，为绝热过程，为等压过程。 在以上过程中，                         

阶段气体吸收热量（选填“”．“”．“”或“”）。ABCD四个状态中，温度高低排列次序为             

6．如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是       （填入选项前的字母，有填错的不得分）

A．每个气体分子的速率都不变            

B．气体分子平均动能不变

C．水平外力F逐渐变大                  

D．气体内能减少

E．气体放出热量

F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现

G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

7．一个体积不变密闭容器，内部气体压强为P，温度为tC,将其投入到热水中，容器中温度升高了tC，这时封闭气体分子热运动的平均动能           ，（填“增加”．“减少”或“不变”）气体压强的变化量是                。     

8．2013年12月2日凌晨1点30分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭成功将“嫦娥三号”月球探测器送入太空．“嫦娥三号”将首次实现月球软着落和月面巡视勘察，为我国探月工程开启新的征程．火箭升空时将燃料燃烧产生的   能转化为火箭的机械能．“玉兔号”月球车（如图）上的“帆板”可以把     能转化为电能．

9．如图所示，太空宇航员的航天服内充有气体，与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境，若宇航员出舱前航天服与舱内气体的压强相等，舱外接近真空，在打开舱门的过程中，舱内气压逐渐降低，航天服内气体内能        （选填“增加”．“减少”或“不变”）．为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体          （选填“制冷”或“加热”）

10．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B．C．D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA．VA和TD为已知量．
①从状态A到B，气体经历的是          过程（填“等温”“等容”或“等压”）；
②从B到C的过程中，气体的内能       （填“增大”“减小”或“不变”）；
③从C到D的过程中，气体对外         （填“做正功”“做负功”或“不做功”），同时          （填“吸热”或“放热”）；
④气体在状态D时的体积VD=          

11．如图所示，当一定质量的理想气体气体由状态a沿acb到达状态b，气体对外做功为126J．吸收热量为336J；当该气体由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对气体做功为84J，则该过程气体是      热（选填“吸”或“放”），传递的热量等于      J

12．如图所示，弹簧一端固定于水平台面上，另一端与质量为m活塞拴接在一起，开口向下．质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体。

气缸和活塞均可与外界进行热交换。由于外界环境的温度缓慢降低，被封闭气体向外界释放热量Q，同时其内能减少ΔU。已知大气压强为p0，气

缸的横截面积为S，气缸壁厚忽略不计，重力加速度为g 。则

①被封气体的体积V　　　　。（填“增大”．“减小”．“不变”）

②活塞移动距离x为　　　　；气缸移动距离y为　　　。

13．液化气炉是人们目前较普遍地使用的炉具。但若把液化气钢瓶放在烈日下曝晒，将通过         的方法使它的内能        ，具有一定的危险性，因此，液化气钢瓶严禁曝晒。

14．能源的利用过程,实质上是能量的_________过程.

15．若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了    0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了      J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度        (填“升高”或“降低”)。

16．如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10，大气压强，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将     （选填“增加”．“减小”或“不变”），气体内能变化量为      J。

17．某热机在工作中从高温热库吸收了8×106 kJ的热量，同时有2×106 kJ的热量排放给了低温热库(冷凝器或大气），则在工作中该热机对外做了　   　kJ的功，热机的效率　  　 ％．

18．一个汽缸里的气体膨胀时推动活塞做了310J的功，同时气体从外界吸收了420J的热量，则气体的内能       （填“增加”或“减小”）了        J

参考答案与试题解析

1．【答案】（1）吸热； （2）放热； （3）吸热； （4）没有热传递

【解析】

等温膨胀过程中内能不变，对外做功，根据热力学第一定律知气体吸热；
等容冷却过程中温度降低，内能减小，根据热力学第一定律知气体要放热；
等压膨胀过程中温度升高，内能增大，对外做功，根据热力学第一定律知吸热；
在绝热过程中没有热传递；

2．【答案】6.6×1022；3.2×104

【解析】①由题意1g水分解得到的氢气分子总数为N=,2g水分解后得到氢气分子总数，故：N=2/18×6.02×1023=6.6×1022个；
②氢气完全燃烧所放出热量Q=2/18×2.858×105J=3.2×104J

3．【答案】(1)BC  (2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多

【解析】(1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B．C.

(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多

4．【答案】放出 6J减小降低

【解析】根据热力学第一定律，气球中气体温度不变，外界对气球中的气体做了6Ｊ的功，则放出6J热量；若气球突然爆炸，则该气球内的气体的内能减小，温度降低。

5．【答案】．    TA=TB ＞TD＞TC

【解析】

6．【答案】BCG

【解析】

试题分析：导热气缸说明温度不变，内能不变，D错。温度不变说明气体分子平均速率平均动能不变，A错B对。但是活塞向外移动又对外做功，要保持内能不变，必须从外界吸热。答案E错。吸热又对外做功内能不变，符合热力学定律G对F错。

考点：分子热运动  热力学定律

7．【答案】增加   Pt/(273+t)  

【解析】温度升高，所以分子平均动能增加。因为容器内气体体积不变，所以，即，所以。

8．【答案】内；太阳

【解析】火箭发射时燃气燃烧后向后喷射火焰是气体膨胀对外做功的过程，将内能转化为火箭的机械能．
卫星的两翼是太阳电池板，它的作用是把太阳能转化为电能，供卫星使用；所以工作系统所需的电能是由卫星两翼的电池板吸收太阳能转化来的．

9．【答案】减小，加热

【解析】根据热力学第一定律△U=W+Q，Q=0，气体急剧膨胀，气体对外界做功，W取负值，可知△U为负值，即内能减小．
为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体加热．

10．【答案】①等容；②不变；③做负功；④

【解析】①由图知从状态A到B，对应的体积不变，故气体经历的是等容变化；
②理想气体的内能置于温度有关，从B到C的过程中温度不变，则气体的内能不变；
③从C到D的过程中体积变小，则外界对气体做功，即气体对外界做负功，但温度降低，根据热力学第一定律知气体放热；

11．【答案】放，294J

【解析】acb过程，W1=-126J，Q1=336J，由热力学第一定律得：△u=W1+Q1=210J，气体内能增加200J，当气体由状态b沿曲线ba返回状态a时，整个过程内能变化为0．则△U′=-210J，b到a过程中，W2=84J，由热力学第一定律得：△u′=W2+Q2=-210J，Q2=294J，故气体为放热，传递的热量为294J．

12．【答案】①  减小

②  0    ；

【解析】

13．【答案】热传递   增加

【解析】本题考查内能改变的两种形式，若把液化气钢瓶放在烈日下曝晒，将通过热传递的方法使它的内能增加

点评：使内能改变的两种形式是做功和热传递

14．【答案】转化和传递

【解析】

15．【答案】0.3  降低

【解析】

16．【答案】不变．（增加）50J

【解析】

17．【答案】6×106  ；     75

【解析】根据热力学第一定律可得，，所以在工作中该热机对外做功为，热机的效率为％

故答案为：，75％

18．【答案】增加，110

【解析】气体吸收了420J的热量，故Q=420J；
对外做的功是310J，故W=-310J；
根据热力学第一定律，有：△U=Q+W=420J-310J=110J．即增加了110J