3.2 热力学第一定律 练习题

热力学第一定律练习一、单选题1.在绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法正确的是(    )A.气体内能一定增加20 JB.气体内能可能增加20 JC.气体内能可能减小20 JD.气体内能可能不变2.一定质量的某种气体在体积不变的情况下温度升高了，可能的原因是(    )A.气体吸收了热量B.气体放出了热量C.外界对气体做功D.气体对外界做功3.如图所示，外力推动密闭汽缸的活塞压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的(    )A.温度升高，内能增加600 JB.温度升高，内能减少200 JC.温度降低，内能增加600 JD.温度降低，内能减少200 J4.如图所示，一绝热容器被隔板K隔成A、B两部分。已知A内有一定质量的稀薄气体，B内为真空。抽离隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态。在此过程中(    )A.气体对外界做功，内能减少B.气体对外界做功，内能不变C.气体压强变小，温度降低D.气体压强变小，温度不变5.一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中(     ) A.温度保持不变B.温度先升高，后又减小到初始温度C.整个过程中气体对外不做功，气体要吸热D.气体的密度在不断增大1.如图所示为一定质量的理想气体从状态A经状态B至状态C的p−1V图线，则在此过程中(    )A.气体的内能改变B.气体的体积增大C.气体向外界放热D.气体对外界做功2.某同学用橡皮塞塞紧饮料瓶，并用打气筒向饮料瓶内打气．当压强增大到一定程度时，橡皮塞冲出，发现饮料瓶内壁中有水蒸气凝结，产生这一现象的原因是饮料瓶中气体(    )A.体积增大，压强增大B.对外做功，温度降低C.动能增大，温度升高D.质量减少，温度降低3.下列说法不正确的是(    )A.1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些B.第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能C.热力学第一定律也可表述为“第一类永动机不可能制成”D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”4.趵突泉被誉为“天下第一泉”。《水经注》记载：“泉源上奋，水涌若轮，突出雪涛数尺，声如隐雷。”春节期间，小明到趵突泉公园游玩，经细心观察，他发现水泡在上升过程中变得越来越大。若将水泡内的气体视为理想气体，且水泡内气体的温度不变，则在水泡上升的过程中 A.水泡内气体的压强增大，吸收热量B.水泡内气体的压强增大，放出热量C.水泡内气体的压强减小，吸收热量D.水泡内气体的压强减小，放出热量1.一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上有A、B两点，表示气体的两个状态。则(    )A.温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大B.A到B的过程中，气体内能增加C.A到B的过程中，气体向外界放出热量D.A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少2.如图所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积．现拔去销钉(不漏气)，当a、b各自达到新的平衡时(    )A.a的体积小于b的体积B.a的体积等于b的体积C.在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同D.a的温度比b的温度高3.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动板机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(    )A.压强变大B.对外界做功C.对外界放热D.分子平均动能变大二、多选题 1.下列说法中正确的是(    )A.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存在势能的缘故B.物体温度升高时，速率小的分子数目减小，速率大的分子数目增多C.一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加D.物体从外界吸收热量，其内能不一定增加E.液晶的光学性质具有各向异性2.如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比(    )A.右边气体温度升高，左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量小于电热丝放出的热量3.下列说法正确的是(    )A.一个热力学系统吸收了热量，其内能不一定增加B.绝热情况下，外界对物体做了正功，物体的内能也不一定增加C.根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%D.第二类永动机是不可能制造出来的，因为它不仅违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律4.如图所示，在p—V图象中，直线ab表示一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程(    )A.气体一直对外界做功B.气体的温度先升高后降低 C.气体的内能一直增加D.气体先向外界放出热量，后从外界吸收热量三、填空题1.空气压缩机在一次压缩中，活塞对汽缸内的空气做了2.6×105J的功，同时汽缸内的空气的内能增加了2.0×105J，则汽缸内的空气的压强________(填“增大”、“不变”或“减小”)，与外界传递的热量是________J。2.一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化，已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300J，气体在状态C时的温度TC=300K，则从A到B气体放出的热量是______J，气体在状态A时的温度为______K。3.如图是常见的气压式水枪储水罐示意图，从储水罐充气口充入足够多的气体，然后关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。向储水罐充气是为了______；若不考虑罐内气体与外界的热传递因素，则在水不断喷出的过程中罐内气体的内能______(选填“逐渐增加”、“逐渐减少”或“保持不变”)。4.如图所示的气缸中封闭着一定质量的理想气体，活塞和气缸导热性能良好，活塞与气缸间无摩擦，气缸开口始终向上。在室温为27°时，活塞距气缸底部距离h1=10cm，后将气缸放置在冰水混合物中，此时外界大气压强为1atm。则：①在冰水混合物中，活塞距气缸底部距离h2=______cm，②此过程中气体内能______(填“增大”或“减小”)，气体将______(填“吸热”或者“放热”)。5.由于温室气体排放日益增多，温室效应增强，中国近海区域海水表面平均温度相对于1958年上升了约1摄氏度，温度更高的海水，分子的平均动能______( 填更大、更小、不变)；更高的温度也使得冰川消退、冰川解体从而使海平面相对于上世纪末上升近10厘米之多。冰熔化过程中，温度______(填升高、降低、不变)，因为其吸收的热量转化为______。 答案和解析1.【答案】A2.【答案】A3.【答案】A4.【答案】D5.【答案】B【解答】A.等温过程pV=常量，应是一条双曲线(上半支)，明显不符图象，或者在过程中任意找个点，例如(2,2)，明显pV=4不等于初态和终态的pV=3，故A错误；B.pV=CT，C不变，pV越大，T越高，状态在(2,2)处温度最高，在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；C.气体膨胀对外界做功，整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0.根据热力学第一定律ΔU=W+Q，由于气体的内能不变，ΔU=0，由于气体膨胀对外做功，W<0，所以Q>0，即气体一定吸收热量，故C错误；D.气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误。故选B。6.【答案】C7.【答案】B【解析】解：橡皮塞冲出，瓶内气体膨胀，对外界做功，W<0.因时间很短，吸放热Q≈0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，得ΔU<0，内能减小，温度降低。故选B。8.【答案】D【解答】A、由于冰化成水需要吸热，所以1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些，故A正确；B、第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，则B正确C、根据△U=Q+W热力学第一定律，也可表述为第一类永动机不可能制成，则C正确D、热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，故D错误； 9.【答案】C【解答】AB.在水泡上升的过程中变得越来越大，即体积变大，且水泡内气体的温度不变，根据玻意耳定律，水泡内气体的压强减小，故A、B错误；CD.该过程中水泡内的气体对外界做功，而内能不变，根据热力学第一定律，水泡内的气体从外界吸收热量，选故C正确，D错误。故选C。10.【答案】D【解答】A.根据理想气体状态方程pVT=C，得pV=CT，pV之积越大表示温度越高，故T2>T1，温度为T2时气体分子的平均动能比T1时大，故A错误；B.A到B的过程是等温变化的过程，所以气体的温度不变，内能不变，故B错误；C.A到B的过程中，气体的体积增大，对外做功而内能不变，由热力学第一定律：△U=W+Q可得，气体一定从外界吸收热量，故C错误；D.A到B的过程中，气体温度不变，则分子运动的激烈程度不变；气体的体积增大，分子密度减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D正确。故选D。11.【答案】D[解答]ABD.由于两部分气体相同质量、相同温度的同种气体，所以两部分气体的PVT值是相等的，由于a的体积大于b的体积，故a的压强就小于b的压强，拔去销钉后，k会向左移动，对气体a做功，故a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，所以a的体积还是大一些，故A B错;D对C.由于压强相等，a的温度高，平均分子动能大，相同时间内碰撞的次数要少，C错;12.【答案】B【解析】解：A、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据pVT=C可知体积增加、压强减小，故A错误；B、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，故B正确；C、根据热力学第一定律△U=W+Q，气体温度不变则内能不变，气体对外做功、则吸收热量，故C错误；D 、温度是分子平均动能的标志，温度不变则分子的平均动能不变，故D错误。13.【答案】BDE【解析】解：A、气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间作用力，分子势能也就可以忽略不计，所以气体在没有容器约束的情况下散开是分子无规则运动的结果。故A错误。B、在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，物体温度升高时，速率小的分子数目减小，速率大的分子数目增多，故B正确。C、100℃的水变成100℃的水蒸气，温度不变，其分子平均动能不变，故C错误。D、做功和热传递都能改变物体的内能，根据热力学第一定律知，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故D正确。E、液晶的光学性质具有晶体的各向异性，故E正确。14.【答案】BCD【解答】A、当电热丝通电后，右侧的气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，又因左侧气体发生绝热变化，由热力学第一定律知内能增加，气体的温度升高．故A错误，B正确；C、由pVT=C可知，左侧气体的体积减小，则其压强增大，故C正确；D、由能量守恒定律可知，左、右两边气体内能的增加量之和等于电热丝放出的热量，故D正确。故选BCD。15.【答案】AC【解答】AB.一个热力学系统的内能增量等于气体从外界吸收的热量与外界对它所做的功的和，故A正确，B错误；C.根据热力学第二定律“不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响”，故C正确；D.第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律，故D错误。故选AC。 16.【答案】AC【解答】A.由于气体体积膨胀，一定对外做功，A正确；BC.由图象可知，p、V的表达式从a到b的过程中，根据理想气体状态方程恒量)可得可知状态a变化到状态b的过程，气体的温度一直升高，内能一直增加，B错误，C正确；D.根据热力学第一定律，整个过程中，一直对外做功，内能一直增加，因此一直从外界吸热，D错误。故选AC。17.【答案】增大；6×104。【解答】空气的内能增加，温度升高；又活塞对汽缸内的空气做正功，则体积减小，由理想气体状态方程知其压强增大；根据热力学第一定律有ΔU=W+Q，解得Q=−6×104 J，即与外界传递的热量是6×104 J。18.【答案】1200 1200【解析】解：从A到B过程，外界对气体做功：W=pA△VAB=15×104×(8−2)×10−3J=900J根据热力学第一定律△U=W+Q得：Q=△U−W=−300J−900J=−1200J，气体放出的热量为1200J；由图示图象可知，气体状态参量：pC=5×104Pa，VC=6×10−3m3，pA=15×104Pa，VA=8×10−3m3，由题意可知：TC=300K，根据理想气体状态方程有：pAVATA=pCVCTC，代入数据解得：TA=1200；19. 【答案】增大气体的压强 逐渐减少【解析】解：根据克拉伯龙方程可得：pV=nRT，从储水罐充气口充入足够多的气体，体积不变，温度不变，气体质量增大，即物质的量增大，故压强增大；若不考虑罐内气体与外界的热传递因素，则在水不断喷出的过程中，气体对外做功，根据热力学第一定律可得△U=W+Q，罐内气体的内能逐渐减小；20.【答案】9.1 减小 放热【解析】解：①环境温度降低的过程中封闭气体发生等压变化。由题，V1=h1S，V2=h2S T1=27+273=300K，T2=0+273=273K，由盖⋅吕萨克定律可知：V1T1=V2T2代入数据解得：h2=9.1cm②由题意，气缸是导热的，气缸内气体与外界大气温度相同；环境温度降低时，缸内气体温度降低。一定质量的理想气体内能由气体的温度决定，气体温度降低，则气体的内能减小。而外界对气体做功，根据热力学第一定律分析可知气体放热。21.【答案】更大 不变 分子势能的增加量【解析】解：温度是分子平均动能的标志，故温度升高，分子的平均动能增加；冰是晶体，有固定的熔点，故冰熔化过程中温度不变；由于冰熔化时温度不变，故分子动能不变，则其吸收的热量全部转化为分子势能的增加量。