2020-2021学年第一节 热力学第一定律精练

3.1热力学第一定律基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于内能的概念，下列说法中正确的是

A．温度高的物体，内能一定大 B．物体吸收热量，内能一定增大

C．100℃的水变成100℃水蒸气，内能一定增大 D．物体克服摩擦力做功，内能一定增大

2．装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体（　　）

A．压强减小 B．内能减小 C．向外界放热 D．分子平均动能变大

3．北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压强都会变大。若这段时间胎内气体质量不变，且可将其视为理想气体，那么从早晨到中午这段时间内，车胎内的气体（　　）

A．对外界做功，内能减小

B．对外界做功，内能不变

C．吸收热量，内能不变

D．吸收的热量大于对外所做的功

4．下列说法正确的是（　　）

A．物体的动能增加，其内能也一定增加

B．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动

C．一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能一定增加

D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小

5．下列说法中正确的是

A．布朗运动就是液体分子的热运动

B．气体体积增大时，其内能一定减少

C．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关

D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力的缘故

6．以下说法正确的是______________．

A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体

B．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面的观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故

C．对于一定量的理想气体，外界对气体做功，气体内能可能减少

D．扩散运动就是布朗运动

7．下列说法中正确的是（　　）

A．温度低的物体内能小

B．温度低的物体分子热运动的平均速率小

C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大

D．物体的体积改变，内能不一定改变

8．下列说法正确的是（　　）

A．液晶具有流动性，光学性质各向异性

B．气体的压强是由气体分子间斥力产生的

C．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力

D．气球等温膨胀，球内气体一定向外放热

9．一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，使其压强增大，则在这一过程中气体 (   )

A．从外界吸收了热量

B．对外界做了功

C．密度增大

D．分子的平均动能增大

10．一汽车修理师傅在维修一小汽车后轮时，用千斤顶使图中轮胎离开地面。维修时师傅将轮胎的气门芯迅速拔掉，胎内气体瞬间放出，此时若用手触摸充气嘴，会有凉爽的感觉，这种感觉在夏天会更明显。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（　　）

A．胎内气体瞬间放出是因为分子之间有很大的斥力

B．胎内气体分子间的引力变小，斥力变大

C．胎内气体的内能减少，温度降低

D．胎内气体迅速向外扩散实际上是布朗运动

11．封有理想气体的导热气缸开口向下被悬挂，活塞下系有钩码P，整个系统处于静止状态，如图所示。若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢。下列说法中正确的是（　　）

A．外界温度升高，气体的压强一定增大

B．外界温度升高，外界可能对气体做正功

C．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热

D．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小

12．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．过程ab中气体一定放出热量

B．过程bc中气体一定吸收热量

C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D．过程ca中气体的内能保持不变

13．如图所示，一用锁钉锁定的导热活塞将导热气缸分成体积相等的左右两室，开始时气体压强之比为5：3；拔出锁钉后，活塞移动并最终保持稳定状态。外界温度恒定。则下列说法正确的是（　　）

A．右室气体吸热 B．左室气体吸热

C．右室气体对左室气体做正功 D．左室气体分子平均速率变大

14．一定质量的理想气体，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，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于V轴，图线ca平行于T轴，则（     ）

A．ab过程中气体压强不变，气体放热

B．bc过程中气体温度不变，气体吸热

C．ca过程中气体体积不变，气体放热

D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加

15．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来。当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”。对于“白雾”的形成，下列说法正确的是（       ）

A．这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠

B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气

C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾

D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴

二、填空题（共4题）

16．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，平衡后气体的内能___________，压强___________（均填“增大”“减小”或“不变”）。

17．一定质量理想气体由状态A经过A→B→C→A的循环过程的p-V图像如图所示（A→B为双曲线）．其中状态___________（选填A．B或C）温度越高，整个过程是_______的（选填“吸热”或“放热”）

18．一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c；a、c两状态温度相等。则气体在状态a的内能______（填大于、等于、小于）在状态c的内能；从状态a到状态b的过程中气体对外做______（填正功、负功、不做功）

19．下列说法中正确的是(    )

A．悬浮在水中的花瓣颗粒的布朗运动反应了花粉分子的无规则热运动

B．在轨道上运行的航天器内小水滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C．封闭容器中气体压强是由于气体受到重力而产生的，所以做自由落体运动的容器内气体压强为零

D．油膜法测分子直径的实验中，将油膜的厚度作为分子的直径

E．密闭、绝热的气缸中的理想气体对外做功时，其温度一定会降低

三、综合题（共4题）

20．一定质量的理想气体由状态A沿直线经状态B、C到状态D，其P-V图像如图所示，已知该气体在状态A时的温度是320K，求：

（ⅰ）该气体在A、B、C、D四个状态中，哪点温度最高，哪点温度最低，各是多少？

（ⅱ）该气体从状态A到状态D的过程中对外做功W是多少？

21．（1）下列说法正确的是________

A．温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质

B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能

C．布朗运动是液体分子对悬浮固体颗粒的碰撞作用不平衡造成的

D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

E．外界对气体做正功，气体的内能一定增加

（2）如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的M、N两部分。温度都为T0=300 K，上部气体M压强为p0=1.0×105 Pa，活塞A产生的压强有（S为活塞横截面积）。现保持下部分气体N温度不变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：

（i）上部分气体的温度；

（ii）保持上下部分M、N气体温度不变，释放一部分M气体，稳定后活塞A又回到了原来的位置，则释放气体质量与M气体原有质量之比。

（1）下列说法正确的是________。

A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关

B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化

C．偏振光可以是横波，也可以是纵波

D．做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度可能不同

E．肥皂泡在阳光下色彩缤纷是光的干涉现象

（2）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，直径AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，并建立图示坐标系。一束平行x轴（直径AOB）的激光在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点垂直x轴（直径AOB）向上射出。已知，圆柱形半径。求：（sin15°=，计算结果可带根号）

（i）透明物体的折射率；

（ii）激光射出点N点的坐标。

22．内壁光滑上小下大的圆柱形薄壁气缸竖直放置，上下气缸的横截面积分别为S1=40cm2、S2=80cm2，上下气缸的高度分别为h=80cm、H=100cm。质量不计的薄活塞将0.5mol氢气（H2的摩尔质量为2g/mol）封闭在气缸内，活塞静止在管口，如图所示。已知氢气的定容比热容CW为，定容比热容CW是指单位质量的气体在容积不变的条件下，温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。保持缸内气体温度为35不变，用竖直外力缓慢向下推活塞，当活塞恰推至上气缸底部时，外力大小为F，热力学温度与摄氏温度的关系为T=(t+273)K，外界大气压强p0=1.0×105Pa，g取10m/s2，求：

(1)F的大小；

(2)随后再逐渐减小竖直外力的同时改变缸内气体温度，使活塞位置保持不变，直至外力恰为0。这一过程中气体内能的变化量为多少？

23．如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气组开口向上竖直放置．横截面积s=0.02m²、质量与厚度均不计的活塞，可以在气缸内自由滑动，活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，开始时活塞与气缸底部之间的距离为L=40cm．气体的初始温度为T=600K，压强为p=1.5×105Pa，已知环境温度T0=300K，大气压强p0= 1.0×105Pa.由于缸内气体缓慢散热，最终气体的温度达到与环境温度相同．(不计活塞与缸壁之间的摩擦) 求：

①活塞与气缸底部之间的最短距离；

②请写出气体状态变化的过程，并在p-V坐标系中画出气体状态变化过程的图线；

③在②间的过程中，外界对气体所做的功．

参考答案：

1．C

2．C

3．D

4．D

5．C

6．C

7．D

8．A

9．C

10．C

11．C

12．B

13．B

14．C

15．D

16．     不变     减小

17．     C     放热

18．     等于     正功

19．BDE

20．(1),    (2)

21．

（1）ACD   （2）（i）   （ii）

（1）ADE   （2）（i）   （ii），y=5 cm

22．(1)；(2)减少898.48J

23．①L1=30cm   ②先等容变化，再做等压变化；如图③W=200J