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）

1．一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功4 J，气体内能减少12 J，则在该过程中（　　）

A．气体放热8J B．气体吸热8 J C．气体吸热16 J D．气体放热16 J

2．一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V—T图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．a、b和c三个状态，气体分子的平均动能相等

B．过程ab中气体既不吸热也不放热

C．过程bc中气体向外界放出热量

D．c和a两个状态，容器单位面积单位时间内受到气体分子撞击次数相同

3．如图所示，在斯特林循环的p-V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后再次回到a，整个循环由两个等容过程ab、cd和两个等温过程bc、da组成，则（　　）

A．a→b过程，外界对气体不做功，气体内能不变

B．b→c过程，气体对外界做功，气体内能减少

C．c→d过程，气体向外界放热，气体内能减少

D．整个循环过程中，气体对外界做功小于气体从外界吸收的热量

4．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

5．飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在-50℃以下．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团．气团直径可达几千米，由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略．高空气团温度很低的原因可能是 (      )

A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低

B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低

C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低

D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低

6．如图所示，圆柱形汽缸开口向上，活塞和汽缸中间的固定隔板将汽缸分为两个气室，分别密封等质量的同种气体甲、乙，汽缸、活塞绝热，隔板导热良好，活塞与汽缸壁间无摩擦，活塞处于静止状态，两气柱长度相等。现将一重物放在活塞上，大气压强保持不变，内部气体可视为理想气体，则（　　）

A．活塞达到新的平衡过程中，甲气体吸热 B．活塞达到新的平衡过程中，甲内能减小

C．活塞达到新的平衡后，甲内能比乙小 D．活塞达到新的平衡后，甲的压强比乙大

7．一定质量的理想气体按的顺序经历一系列状态变化，其图像如图所示。图中线段与纵轴平行，线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是（　　）

A．过程气体体积增加

B．过程气体不放热也不吸热

C．过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加

D．过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功

8．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

9．一定质量的理想气体，经历从状态ABCDA的一个循环，在此循环过程中气体的压强p与温度T的关系如图所示。下列说法不正确的是（　　）

A．从状态A到B的过程中，每个气体分子的动能都在增大

B．从状态B到C的过程中，气体吸收热量

C．从状态C到D的过程中，气体内能不变

D．从状态D到A的过程中，气体的密度增大

10．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）

A．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能变大

B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律

C．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动

D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子势能增大

11．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．

12．为适应太空环境，去太空执行任务的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如在地面上一样，假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体可视为理想气体且温度不变，将航天服视为封闭系统（　　）

A．由地面到太空过程中航天服内气体分子平均动能减小

B．由地面到太空过程中航天服内气体的分子数密度不变

C．由地面到太空过程中航天服内气体放热

D．若开启航天服生命保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢达到0.9atm，则需补充1atm的等温气体1.6L

13．下列四幅图的有关说法中正确的是（　　）

A．分子间距小于范围内，随分子间距离减小，分子势能先减小后增大

B．水面上的单分子油膜，在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理

C．食盐中的钠、氯离子按一定规律分布，具有各向同性，所以食盐属于非晶体

D．猛推木质推杆，密闭的气体可看做是绝热变化，气体对外做功，内能增大温度升高

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。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A．A→B过程中，外界对气体做功，放热

B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小

C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少

D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

15．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。A内有一定质量的理想气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入，最终达到平衡状态。在这个过程中，下列关系图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．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”）

17．如图所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为h=19 cm，封闭端空气柱长度为L1=40 cm。为了使左、右两管中的水银面相平，（设外界大气压强p0=76 cmHg，空气柱温度保持不变）试问：

①需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱？_____此时封闭端空气柱的长度是多少？____

②注入水银过程中，外界对封闭空气做________（填“正功”“负功” 或“不做功”），气体将______（填“吸热”或“放热”）。

18．一定质量的理想气体发生绝热压缩，气体的分子平均动能______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体分子对容器壁单位面积的撞击的作用力______（填填“增大”、“减小”或“不变”）。在某温度时，水蒸气的绝对气压为P=200mmHg，此时的相对湿度为50%，饱和汽压为________。

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）

20．一定质量的理想气体，由A状态开始经历一次循环最终又回到A状态。其P-V图像如图所示，其中A→B为绝热过程、B→C等压过程、C→A等容过程。已知，A→B过程中外界对气体做功34J。求：

(1)B、C状态的温度；

(2)请判断整个循环过程中气体吸热还是放热，并计算吸收或者放出的热量是多少。

21．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p­V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA=300 K，求：

(1)气体在状态C时温度TC；

(2)若气体在A→B过程中吸热1000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？

22．如图所示，一根两端开口、横截面积为S、足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长的气柱，气体的温度为，外界大气压取。求：

（1）若在活塞上放一个质量为m的砝码，保持气体的温度不变，平衡后气柱为多长；

（2）若保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热，使其温度升高到T，气体吸收的热量为Q。则气体的内能增加多少。

23．(1)注意观察的同学会发现,用来制冷的空调室内机通常持在高处,而用来取暖的暖气片却装在较低处,这是由于利用热空气密度较小而冷空气密度较大来形成对流的缘故.请你解释,为什么热空气密度小而冷空气密度大?

(2)将一氢气球放飞,随着气球高度的不断增大,若高空气压不断降低,气球的体积也不断增大,而温度基本不变,请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的?

参考答案

1．A

2．C

3．C

4．C

5．C

6．D

7．D

8．C

9．A

10．D

11．A

12．D

13．B

14．B

15．B

16．吸收    增加   

17．39 cm    30 cm    正功    放热   

18．增大    增大    400mmHg   

19．①50℃；②晶体；③小于

20．(1)，；(2)吸热，

21．(1)375K；(2)气体内能增加，增加了400J

22．(1) ；(2)

23．

(1)根据盖·吕萨克定律可知,对于质量一定的气体,在压强一定的情况下,温度越高,体积越大,故密度越小.

(2)气体要不断从外界吸热,将吸取的能量用来不断对外做功.