高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册4.1 热力学第一定律当堂检测题

【精编】第1节热力学第一定律-1优质练习

一．填空题

1．一定量的理想气体从状态A开始，经状态B．C．D回到状态A，其压强–温度图像（P–T图像）如图所示，从B到C过程中，气体对外___________（选填“放热”或“吸热”），气体在B和D状态时的体积___________（选填“相等”或“不相等”）。

2．对于一个系统，如果只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界___________，也不向外界___________，这样的过程叫做绝热过程。

3．如图，一定质量的理想气体依次经历的三个不同过程，分别由压强-温度图上三条直线ab．bc和cd表示，其中，p1．p2分别是ab．cd与纵轴交点的纵坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃，bc平行于纵轴。由图可知，气体在状态a和d的体积之比=__________，bc过程中气体__________热（填“吸”或“放”），cd过程中__________热（填“吸”或“放”）。

4．功与内能的改变理解

（1）ΔU＝W的适用条件是______过程．

（2）在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能______；系统对外做功，系统的内能______。

5．判断下列说法的正误．

（1）外界对系统做功，系统的内能一定增加．（____）

（2）系统内能增加，一定是系统从外界吸收了热量．（____）

（3）系统内能减少，一定是系统对外界做了功．（____）

（4）违背能量守恒定律的过程是不可能发生的．（____）

6．如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的图像，已知A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，气体对外做功为250J，则由B→C的过程中，气体温度_______（选填“升高”或“降低”），对外做功_______J，放出热量______J（大气压p0取1.0×105Pa）。

7．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，气体体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，气体在状态A的压强___________（选填“大于”或“小于”）气体在状态C的压强，由状态A到状态B的过程中，气体___________（选填“吸热”或“放热”）。

8．网上热卖的科普小制作——斯特林蒸汽发动机玩具车如图甲所示，它通过汽缸内的气体经过压缩．吸热．膨胀．冷却为一个周期的循环来输出动力，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的图像中，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AB．CD为等温过程，BC．DA为等容过程。则气体从状态B到状态C过程______（填“吸收”或“放出”）热量，状态A→B过程中外界对气体做的功______（填“大于”．“等于”或“小于”）状态C→D过程中气体对外界做的功。

9．某房间内空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器液化成水，经排水管排走，室内相对湿度______________（选填“变大”或“变小”），人会感觉干燥。该空调工作一段时间后，房间内水蒸气的质量为m。已知该房间的容积为V，水的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则房间内一个水蒸气分子平均占有的体积为______________。

10．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能___________（填“增加”或“减少”），空气的内能是通过___________方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过___________方式改变的。

11．一定质量的理想气体从A状态经AB．BC．CD．DA这四段过程回到A状态，其温度随体积变化的T-V图像如图所示，B→C的过程中，单位体积内的气体分子数___________（填“增多”，“不变”或“减少”）；C→D与A→B两过程中气体与外界交换的热量___________（填“相同”或“不同”）。

12．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”。则打气过程中，瓶内气体的压强___________（填“增大”．“减小”或“不变”）；瓶内出现“白雾”的过程，瓶内气体的内能___________（填“增大”或“减小”）。

13．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p-T图像和V-T图像如图所示，此过程中气体的内能增加了100J，则此过程中气体_______________（选填“吸收”或“放出”）的热量为___________J。

14．如图所示，一定量的理想气体，从状态A开始，经图中AB．BC．CA三个过程后回到状态A。其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化，CA过程为等温变化，则________过程气体内能增加，________过程气体与外界交换的热量最大。

15．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”．气体从状态A到状态B的过程是______（填“吸热”或“放热”）过程；气体从状态B到状态C的过程，气体分子的平均动能是______（填“增大”“减小”或“不变”）；从状态A经状态B．C．D再回到状态A的过程中，气体吸放热情况为______（选填“吸热”“放热”或“无吸放热”）。

16．如图一定量的理想气体从状态a经过等温变化至状态b，又从状态b经过等容变化至状态c，则过程______（填“吸收”或“释放”）热量；______（填“吸收”或“释放”）热量。

17．如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直固定在水平面上，用质量为m的绝热活塞把缸内空间分成P．Q两部分。两部分中封闭有相同质量和温度的同种理想气体，活塞用销钉K固定，已知P部分的体积小于Q部分的体积，现拔掉销钉，活塞将_______（填“上升”或“下降”），最后活塞稳定在某一位置，P部分气体温度___________（填“升高”或“降低”），两部分气体的内能之和_______（填“增大”“减小”或“不变”）。

18．气动椅的部分升降结构示意图如图所示。虚线为封闭．可上下移动的气缸，通过体积忽略不计的细管将上下两部分气体联通。阴影为固定的物件，各部分横截面面积分别为S1和S2。若初始时气缸内被封闭的气体压强为p，上下两部分气体高度均为h，则气体对气缸竖直方向的作用力大小为_________；若因外力作用，气缸缓慢下移h，则内部气体压强变为_________。

参考答案与试题解析

1．【答案】放热    相等   

【解析】

[1][2]在p–T图像中，由B到C，温度不变，压强增大，由理想气体状态方程可知气体体积减小，因此外界对气体做功，而温度不变即内能不变。由热力学第一定律

可知气体对外放热；B．D在过原点的直线上，即

故气体在B和D状态时的体积相等。

2．【答案】吸收热量    放出热量   

【解析】

[1]绝热过程中系统不从外界吸收热量；

[2]绝热过程中系统不向外界放出热量。

3．【答案】    吸    放   

【解析】

[1]，根据理想气体状态方程

有

（273.15+t）

可知，ab和cd均为等容变化，由图线斜率的物理意义可得

[2]bc为等温降压过程，气体内能不变，体积增大，对外做功，由热力学第一定律知气体吸热；

[3]cd为等容降温过程，气体内能减小，体积不变，既不对外做功，外界也不对气体做功，由热力学第一定律知气体对外放热。

4．【答案】绝热    增加    减少   

【解析】

略

5．【答案】错误    错误    错误    正确   

【解析】

略

6．【答案】    ①. 降低    ②. 150    ③. 150

【解析】

【分析】

【详解】[1]根据理想气体状态方程

知C不变，pV越大，T越高。状态在B（2，2）处温度最高，故从A→B过程温度升高，由B→C的过程温度降低。

[2][3]在A和C状态，pV乘积相等，所以温度相等，则内能相等；A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，则B→C的过程中，理想气体内能减少300J，由

知由状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功

可知放出的热量为150J。

7．【答案】小于    吸热   

【解析】

[1][2]A到C体积不变 ，故C的温度高，压强大，所以气体在状态A的压强小于气体在状态C的压强；由状态A到状态B的过程中，温度升高，内能增大，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。

8．【答案】吸收    小于   

【解析】

[1]气体从状态B到状态C过程，体积不变，则W=0；温度升高，则内能增加，？U>0，根据热力学第一定律可知，Q>0，则气体吸收热量；

[2]根据W=p？V可知，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功的值，则状态A→B过程中外界对气体做的功小于状态C→D过程中气体对外界做的功。

9．【答案】变小       

【解析】

[1] 空调工作时，不断吸收室内的热空气，同时也吸收了空气中的水分，使得房间变得干燥，故相对湿度变小；

[2]由题意可得，房间内水蒸气的物质的量为

则分子个数为

故房间内一个水蒸气分子平均占有的体积为

10．【答案】增加    做功    热传递   

【解析】

[1]空气被压缩时，内能增加；

[2]压缩过程是做功的方式改变了气体内能；

[3]棉花的内能是通过热传递方式改变的。

11．【答案】减少    相同   

【解析】

[1] B→C的过程中，气体体积增大，单位体积内的气体分子数减少。

[2] C→D与A→B两过程中，温度的变化量大小相同，所以内能的变化量大小相同，且两个过程外界对气体均不做功，根据热力学第一定律可知两个过程中气体与外界交换的热量相同。

12．【答案】增大    减小   

【解析】

[1]打气过程中，瓶内气体的质量增大，体积不变，相当把大量气体压缩回来，做等温变化，根据波意耳定律可知，体积减小，压强增大。

[2]瓶内出现“白雾”的过程，气体对外界做正功，气体放出热量，根据热力学第一定律可知气体的内能将减小。

13．【答案】吸收    300   

【解析】

[1][2]由题图知气体发生的是等压变化，由盖·吕萨克定律有

代入数据解得

V2=8.0×10-3m3

此过程气体膨胀对外做功为

W=p(V2-V1)=200J

由热力学第一定律

ΔU=W+Q

可知气体吸热且

Q=300J

14．【答案】AB    AB   

【解析】

[1] AB过程为等压变化，体积增大，由

可知，AB过程温度升高，气体内能增加； BC过程为等容变化，压强减小温度降低，内能减小；CA过程为等温变化，内能不变。

[2] BC过程为等容变化，压强减小，温度降低，气体内能减少；CA过程为等温变化，体积减少，外界对气体做功；AB过程为等压变化，体积膨胀气体对外界做功，气体温度升高；根据P？v图象的物理意义，图象和坐标轴围成的面积表示气体对外做功，故AB过程做功大于CA过程做功，又AB过程气体升高的温度与BC过程气体降低的温度相同，故AB过程气体与外界交换的热量最大。

15．【答案】吸热    减小    吸热   

【解析】

[1]气体从状态A到状态B的过程，温度不变内能不变，体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，故该过程吸热。

[2]气体从状态B到状态C的过程，绝热膨胀，对外做功，由热力学第一定律可知，内能减小．温度降低，故气体分子的平均动能减小。

[3]从A→B→C过程，体积膨胀对外做功W1，C→D→A过程，体积减小外界对气体做功W2，由

可知，p-V图线与横轴间的面积表示W，如图所示，可知

W1> W2

即气体对外做功较多，由于又回到初始状态，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体应吸热。

16．【答案】释放    吸收   

【解析】

[1]过程气体温度不变，则气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律

因此气体释放热量；

[2]过程气体体积不变，做功为零，温度升高，则气体内能增加，根据热力学第一定律

可知气体吸收热量。

17．【答案】下降    降低    增大   

【解析】

[1]根据热学知识可知P部分压强较大所以活塞下移；

[2][3]根据热力学第一定律△U=Q+W，已知两部分气体都是绝热的，Q为零，既不吸热也不放热；P对Q做功，W<0，因此P内能减小，温度降低；Q内能增加，温度升高，因为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之和等于P．Q部分气体内能的增加量，两部分气体的内能之和增大。

18．【答案】pS2       

【解析】

[1]气体对气缸竖直方向的作用力大小为

[2]开始时气体的体积

压强

末态气体体积

根据玻意耳定律可得

解得