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达标检测题

【特供】第1节热力学第一定律-1优质练习

一．填空题

1．如图所示为某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B，打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。若储气室内的气体可视为理想气体，在喷水过程中其温度保持不变，则在喷水过程中，储气室内的气体将从周围______（填“放出”或“吸收”）热量，储气室内气体的压强将______（填“增大”“不变”或“减小”）。

2．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______________。

3．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．（____）

4．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。

5．一定质量的冰在融化成水的过程中，物质H2O的分子动能_______增大（选填“一定”或“不一定”），分子势能_______（选填“变大”．“变小”或“不变”）。

6．如图甲，在斯特林循环的p-V图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B．C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。A→B的过程中，气体分子单位时间内对气壁单位面积撞击的次数__________（填“增加”．“减少”或“不变”），气体分子的平均动能__________（填“增大”．“减小”或“不变”）；在B→C的过程中，气体吸收热量为，在C→D的过程中，气体吸收热量为，则该气体在B→C→D过程中对外界做的总功等于____________。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙中两条曲线，则状态D对应的__________曲线（选填“①”或“②”）。

7．疫情反弹期间，快递既可以满足人们的购物需要，又充气袋可以减少人员接触。在快递易碎品时，往往用密封性好．充满气体的塑料袋包裹易碎品。如图所示，当物品外部的充气袋四周被挤压时，外界对袋内气体______（选填“做正功”．“做负功”或“不做功”）；若袋内气体（视为理想气体）与外界无热交换，则袋内气体分子的平均动能______（选填“增大”．“减小”或“不变”）。

8．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________（填“能”或“不能”）。

9．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的_______与外界对它所_______的和．

10．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。

11．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）。

12．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。

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．热力学第一定律的应用：

（1）W的正负：外界对系统做功时，W取_______值；系统对外界做功时，W取_______值．（均选填“正”或“负”）

（2）Q的正负：外界对系统传递的热量Q取_______值；系统向外界传递的热量Q取_______值．（均选填“正”或“负”）

15．如图，一定质量的理想气体从a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。在过程ab中气体_______________（选填“吸收”或“放出”）热量；在过程ca中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数________________。（选填“增加”或“减少”）

16．改变内能的两种方式：_______与_______。两者对改变系统的内能是_______。

17．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”）。

18．2021年7月4日，中国“天和空间站”航天员刘伯明．汤洪波先后从天和核心舱节点舱出舱成功，顺利完成了舱外操作。节点舱具有气闸舱功能，即航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，其原理简化如图所示，相通的舱A．B间装有阀门K，舱A中充满气体，舱B内为真空，若整个系统与外界没有热交换，将此气体近似看成理想气体，则打开阀门K后，A中的气体进入B中，此时气体的内能将______（填“增加”“减少”或“不变”），最终达到平衡，则平衡后气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将______（填“增加”“减少”或“不变”）。

参考答案与试题解析

1．【答案】吸收    减小   

【解析】

[1]在喷水过程中，储气室内的气体温度不变，则其内能不变，即

由于储气室内气体的体积增大，对外做功，即

由热力学第一定律

可知储气室内的气体吸收热量，即

[2]水经导管从喷嘴喷出，储气室内的气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律得

可知储气室内气体的压强减小

2．【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

3．【答案】错误    错误    错误    正确   

【解析】

略

4．【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。

5．【答案】不一定    变大   

【解析】

[1]若0℃的冰融化成00℃的水，其分子平均动能不变，某个水分子的动能就可能不变；

[2]冰在融化成水的过程中需要吸收热量，而水分子的平均动能不变，所以分子势能增大。

6．【答案】增加    不变        ②   

【解析】

[1][2]在A→B的过程中，气体压强增大，温度不变，所以气体分子单位时间内对气壁单位面积撞击的次数增加，气体分子的平均动能不变。

[3]在B→C的过程中，气体对外界做功为零，在C→D的过程中，根据热量学第一定律可知，气体对外界做的功等于Q2，所以气体在B→C→D过程中对外界做的总功等于Q2。

[4]在D→A的过程中，气体经历等容变化，且压强减小，根据查理定律可知状态A的温度低于状态D的温度，所以气体在状态D时速率大的分子比例较多，对应的是②曲线。

7．【答案】做正功    增大   

【解析】

[1][2]当物品外部的充气袋四周被挤压时，袋内气体体积减小，外界对袋内气体做正功；若袋内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律，袋内气体内能增大，分子的平均动能增大。

8．【答案】内能    不能   

【解析】

[1][2]饮水鸟的结构如图所示，其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压，从而使肚子中的部分液体被压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳开始倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟身体再回到开始时的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复刚才的过程。综上所述，饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能，当水杯中的水干了之后，由于不能造成头部和肚子的压强差，小鸟显然不能再上下运动了。

9．【答案】热量    做的功   

【解析】

略

10．【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。

11．【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。

12．【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。

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】正    负    正    负   

【解析】

略

15．【答案】吸收    增加   

【解析】

[1]从a到b气体的体积不变，外界对气体做功为零；压强增大，根据，气体的温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，气体从外界吸收热量；

[2]在过程ca中气体的体积减小，则气体分子的密度增大，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加。

16．【答案】做功    传热    等价的   

【解析】

略

17．【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。

18．【答案】    ①. 不变    ②. 减少

【解析】

【分析】

【详解】[1]气体自由膨胀，没有对外做功，同时没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能不变。

[2]根据

可知，当T不变．V增大时，p减小，故气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将减少。