高中人教版选择性32热力学第一定律精选练习1

20212022学年高中人教版

（2019）选择性必修第三册

3.2热力学第一定律精选练习1（解析版）

一、选择题.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.下列说法正确的是（）A.对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小B.对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小C.物体对外做功，同时放热，物体的内能一定减小D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能一定减小

3.在温度均匀且恒定的水池中，有一小气泡（其内部气体可视作理想气体）正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中（）A.气泡内的气体向外界放出热量B.气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变C.气泡内的气体对外界做功，其内能减少D.气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变.如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（）A.气体对外做的功大于气体吸收的热量B.气体对外做的功等于气体吸收的热量C.容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大D.气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小.关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（）A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小.物体的温度越低，则物体分子的平均动能一定越小C.外界对气体做功时，气体的内能一定增大D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大根据数学知识可知，在C-A过程中，气体温度线增大后减小，内能先增大后减小，故D错误；E.在C-A一个循环过程中，温度不变，内能八A一B过程，气体体积不变做功为零；8一过程，外界对气体做功为1200J；C-A过程，气体对外界做的功等于图线与横坐标围成的面积根据热力学第一定律AU=W+Q表达式中的W表示外界对气体做的功，故则气体向外界释放热量450J故D错误故选ABOBCD【详解】A.内能与物体的速度无关，故A错误；B.分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动，故B正确；C.微粒的布朗运动的无规则性，间接反映了液体内分子运动的无规则性故C正确；D.若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，根据热力学第一定律可知，物体的内能必增加故D正确；E.温度低的物体，分子平均动能小，内能不一定小，故E错误故选BCDoAC【详解】A3直线过原点，即为等容过程，故A正确3C过程压强不变，温度升高，所以内能变大，根据公式可知体积变大，故B错误；C.过程压强减小，温度升高，根据公式可知体积变大，故C正确；D.OE过程温度不变，内能不变，压强降低，根据公式可知，体积升高，气体对外做功，根据热力学第一定律AU=W+Q可知气体对外做功等于气体吸收的热量，故D错误故选ACo.见解析【分析】产生这个现象有多种因素，如果仅从上升的气团来说，这种大气现象可以用热力学第一定律来解释【详解】把地面附近温度、压强相同的一大团空气作为研究对象，这团空气最初在地面附近受热膨胀密度变小，因而逐渐上升在上升的过程中，其边缘部分和外界空气的热交换对整个气团没有明显的影响，可以认为气团与外界之间传递的热量=，因此气团内能的变化仅与做功有关，即气团上升时，不断膨胀，挤推周围的空气，对外做功W0内能减少△0温度降低，所以越高的地方，空气的温度越低根据气象学家的考察与科学分析，对于干燥的空气，大约每升高1km温度降低6℃左右.⑴%加整，7=9小22_PoS+mghS444【详解】1根据活塞受力平衡可得加热过程中，缸内气体做等压变化，根据盖•吕萨克定律2加热过程中，气体对外界做的功为加热过程中，气体吸收的热量为根据热力学第一定律有2019年12月以来，新型冠状病毒疫情给世界经济带来很大影响勤消毒是一个很关键的防疫措施如图所示是某种防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图；学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷洒出来若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体（）A.内能不断减小B.压强不断减小C.外界对气体做功D.气体对外放热一定质量的理想气体按afhfcf的顺序经历一系列状态变化，其〃图像如图所示图中儿线段与纵轴平行，c洒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.匕fc过程气体体积增加bfc过程气体不放热也不吸热C.6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.Q-匕过程气体对外界做的功小于〃-过程外界对气体做的功.如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为小的活塞密封一部分理想气体，活塞导热良好且能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S将整个装置放在大气压强恒为P的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为%当环境温度变化时，气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升d后再次平衡下列判断正确的是（）A.气体对外做功的数值等于.气体对外做功的数值为P°SdC.外界气体的温度升高了仇:%D.此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（/烟+〃°S）d一定质量的理想气体按a-c-a的顺序经历一系列状态变化，其〃―图像如图所示图中庆线段与纵轴平行，必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（）fc过程气体体积增加bfc过程气体不放热也不吸热Q-〃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〃一〃过程气体对外界做的功小于bfc过程外界对气体做的功

10.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，依次经过状态、c和d后再次回到〃，整个循环由两个等容过程乃、cd和两个等温过程尻、daA.一过程，外界对气体不做功，气体内能不变B.8-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

11.回热式热机丁的热循环过程可等效为如图所示一A-c-d一的曲线，理想气体在I、c-d为等温过程，b-c、为等容过程，则A.〃状态气体温度比c状态低B.状态单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态少C.b-c过程气体放出的热量大于4一过程气体吸收的热量D.整个循环过程，气体从外界吸收热量

12.下列说法正确的是A.一定质量的理想气体不可能吸收热量对外做功，内能不变B.违反能量守恒定律的热现象一定不能发生C.一定质量的理想气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大D.热传递一定是热量从内能大的物体向内能小的物体转移

13.一定质量的理想气体从状态A开始，经AtB、B-C、C—A三个过程后回到初始状态A其〃一V图像如图所示，已知状态A的气体温度为〃=20K下列说法正确的是A.状态5的气体温度为800KB.在A-3过程中，气体既不对外做功，外界也不对气体做功C.在8—C过程中，气体对外做功1200JD.在C—A过程中，气体内能一直在减小A—8一C—A一个循环过程中，气体从外界吸收热量450J.以下说法中正确的是（）A.物体运动的速度越大，其内能越大B.分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C.微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性D.若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加E.温度低的物体，其内能一定比温度高的物体小.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历Mae过程到达状态E其中阴的延长线经过原点，与横轴平行，与纵轴平行下列说法正确的是（）A.A3过程中气体的体积不变8C过程中气体的体积变小CD过程中气体的体积变大D.过程气体与外界没有热交换

二、解答题

16.阳光烤暖了大地，地面辐射又对地面附近的空气加热，形成暖气团升往高空于是有人认为高山顶上的气温要比地面的高，但实际情况正好相反你怎么解释这个现象？

17.如图所示，用活塞将热力学温度为71）气体封闭在竖直汽缸里，活塞的质量为根、横截面积为S活塞到汽缸底部的距离为瓦现对缸内气体缓慢加热一段时间，使活塞h上升g后立即停止加热已知气体吸收的热量与其温度差△7的关系为T（中4攵为正的常量），大气压强为po重力加速度大小为g活塞汽缸均用绝热材料制成，缸内气体视为理想气体，不计一切摩擦求

（1）停止加热时，缸内气体的压强〃和热力学温度7;

（2）加热过程中气体内能改变量△t/o参考答案D【详解】A.一定量的理想气体发生绝热膨胀时，根据热力学第一定律，气体对外做功，而没有吸收热量，因此内能减小，A错误；B.气体分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律，B错误；C.在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动，是由于气流运动带动尘埃运动，不是布朗运动，C错误；D.在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，D正确故选DC【详解】A.对物体做功，同时物体放热，根据热力学第一定律可知，当对物体做的功大于物体放出的热量时，物体的内能将增大，故A错误；B.对物体做功，同时物体吸热，根据热力学第一定律可知，物体的内能一定增大，故B错误；C.物体对外做功，同时放热，根据热力学第一定律可知，物体的内能一定减小，故c正确;D.物体对外做功，同时吸热，根据热力学第一定律可知，当物体吸收的热量大于对外做的功时，物体的内能将增大，故D错误故选CD【详解】气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，分子的平均动能不变，气泡内气体内能不变，根据可知，气体吸收热量，选项ABC错误，D正确故选DD【详解】AB.将容器放入热水中，气体的温度升高，内能变大，由知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，选项AB错误；C.气体的压强保持不变，则容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变，选项C错误D.由于尸一定，温度升高使热运动平均动能增大，故气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小，选项D正确故选DB【详解】A.物体内能与温度和体积均有关，A错误；B.温度是物体分子平均动能的标志，B正确；C.内能不仅与做功有关，还与热传递有关，c错误；D.物体做加速运动，速度越来越大是宏观的机械运动不改变物体的温度，即不会改变微观的分子的平均动能；故D错误；故选BoB【详解】A.由于罐内气体温度保持不变，所以气体的内能保持不变，A错误；B.随着液体喷出，罐内气体的体积增大，由玻意耳定律可知，气体体积增大，压强减小，B正确；C.气体的体积增大，让药液喷出，所以气体对外界做功，C错误；D.由热力学第一定律可得所以当则即气体要从外界吸热，D错误故选BoD【详解】AB.人fc过程由图可知为等温变化，气体内能不变，根据玻意耳定律P丫=可知，当压强P增大时，体积V减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律AU=Q+W由于内能不变，可知hfc过程气体放出热量，故AB错误；C.由图可知C-Q为等容变化，afb为等压变化，，一〃过程中气体温度升高，根据盖一吕萨克定律可知体积变大，由于压强不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，故C错误；D.由于服两个状态体积相同，则一匕过程气体体积的变化量与过程气体体积的变化量相同，而过程气体压强不变，人fc过程气体压强增大，根据W=可知，Q―人过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功，故D正确故选DD【详解】对活塞进行受力分析可得可得封闭气体的压强A.由于气体发生等压变化，气体膨胀，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，对外做功的值小于QA错误；C.气体发生等压变化，可得因此温度升高了C错误；B.温度升高后对外做的功B错误；D.根据热力学第一定律，内能增加量D正确故选DD【详解】AB.匕fc过程由图可知为等温变化，气体内能不变，根据玻意耳定律=C可知，当压强P增大时，体积V减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律AU=Q+w由于内能不变，可知b-c过程气体放出热量，故AB错误；C.由图可知C-Q为等容变化，Qfb为等压变化，4fb过程中气体温度升高，根据盖一吕萨克定律可知体积变大，由于压强不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，故c错误；D.由于〃、c两个状态体积相同，则一人过程气体体积的变化量与〃fc过程气体体积的变化量相同，而〃一〃过程气体压强不变，c过程气体压强增大，根据W=pAV可知，〃一力过程气体对外界做的功小于bfc过程外界对气体做的功，故D正确故选DC【详解】A.一〃过程，为等容变化，外界对气体不做功，由可得故气体的内能增大，故A错误；b-c过程，为等温变化，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，故B错误；c-d过程，为等容变化，气体对外界不做功，由可得则气体内能减少，由热力学第一定律可得c-d过程，气体向外界放热，故C正确；D.整个循环过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量，故D错误故选CD【详解】A.由于而b-c过程为等容变化，根据查理定律，有可知故A错误；B.由于即气体分子对容器器壁的平均撞击力相等，而则说明状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态多，B错误；C.由于而理想气体的内能仅取决于温度，可知两过程中内能变化量数值相等，即|AU|相等，而两过程均为等容变化，则卬=根据热力学第一定律有故两过程中|Q|相等，即气体吸、放热绝对值相等，c错误；D.根据可知，P-V图像包围的面积表示做功W由于6过程中气体对外界做功，一d过程外界对气体做功，根据面积关系可知，整个过程中气体对外界做功，即而整个过程中根据热力学第一定律可知即气体吸热，D正确故选DoB【详解】A.一定质量的理想气体等温膨胀，吸收热量对外做功，内能不变，A错误；B.违反能量守恒定律的热现象一定不能发生，B正确；C.气体的压强与气体的密度和温度都有关，气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强不一定增大，c错误；D.热传递一定是热量从温度高的物体向温度低的物体转移，D错误故选BoAB【详解】A.状态变化为等容变化，有带入数据解得故A正确；B.在A-3过程中，气体体积没有发生变化，气体既不对外做功，外界也不对气体做功，故B正确；C.在6一过程中，气体体积减小，外界随气体做功，根据W得故C错误；D.根据得T可知，〃一丫的等温曲线是反比例函数图象。