人教版選擇性32熱力學(xué)第一定律練習(xí)（含解析）

2020-2021學(xué)年人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)3.2熱力學(xué)第一定律同步練習(xí)（含解析）1．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣（不計(jì)分子勢(shì)能）（）A．內(nèi)能增大，放出熱量B．內(nèi)能減小，吸收熱量C．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功D．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功2．下列過(guò)程，可能發(fā)生的為（）A．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B．物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加3．一定量的氣體在某一過(guò)程中，外界對(duì)氣體做了8×104×105J，則下列各式中正確的是（）A．W＝8×104J△×105JQ＝4×104JB．W＝8×104J△U＝﹣×105JQ＝﹣2×105JC．W＝﹣8×104J△×105JQ＝2×105JD．W＝﹣8×104J△U＝﹣×105JQ＝﹣4×104J4．下面設(shè)想符合能量守恒定律的是（）A．利用永久磁鐵間的作用力造一臺(tái)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器B．做成一條船利用河水的能量逆水航行C．通過(guò)太陽(yáng)照射飛機(jī)使飛機(jī)起飛D．不用任何燃料使河水升溫5．如圖所示，汽缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室中均充有氣體，汽缸、活塞是絕熱的且不漏氣。開始活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉，活塞最終靜止在原位置下方h處，設(shè)活塞移動(dòng)前后甲氣室中氣體內(nèi)能的變化量為△E，不計(jì)氣體重心改變的影響，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲氣室中氣體體積減小，溫度升高B．△E＞mghC．△E＜mghD．△E＝mgh6．如圖所示，絕熱的容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的氣體（不考慮分子間的作用力），用電阻絲緩慢對(duì)其加熱時(shí)，絕熱活塞無(wú)摩擦地上升，下列說(shuō)法正確的是（）A．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞碰撞的次數(shù)減少B．電流對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能可能減少C．電流對(duì)氣體做功，氣體又對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變D．電流對(duì)氣體做功一定大于氣體對(duì)外做功7．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如p﹣T圖中從a到b的直線所示。在此過(guò)程中（）A．氣體的體積減小B．氣體對(duì)外界做功C．氣體的內(nèi)能不變D．氣體先從外界吸收熱量，后向外界放出熱量8．如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過(guò)滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口，活塞面積10cm2×105Pa，物重50N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計(jì)．緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60J的熱量．則封閉氣體的壓強(qiáng)將（填增加、減小或不變），氣體內(nèi)能變化量為J．9．固定的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略。假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變。若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動(dòng)，如圖所示，則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是（）A．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變B．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小C．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變D．氣體從外界吸熱，氣體內(nèi)能減小10．給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩緩放水的過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體（）A．從外界吸熱B．對(duì)外界做負(fù)功C．分子平均動(dòng)能減少D．內(nèi)能增加11．如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A和B兩部分氣體，A的密度小，B的密度較大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過(guò)程中氣體吸收熱量為Q，氣體內(nèi)能增量為△U，則（）A．△U＝QB．△U＜QC．△U＞QD．無(wú)法比較12．如圖所示容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面為空氣，大氣壓恒定．A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱．原先A中的水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡．在這個(gè)過(guò)程中（）A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加13．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程。該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．A→B過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功，吸熱B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能減少C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少D．D→A過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加14．帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過(guò)過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過(guò)過(guò)程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如V﹣T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc，在過(guò)程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則（）A．pb＜pc，Qab＞QacB．pb＞pc，Qab＜QacC．pb＞pc，Qab＞QacD．pb＜pc，Qab＜Qac15．絕熱氣缸倒扣在水平地面上（底部沒有密封），缸內(nèi)裝有一電熱絲，光滑的絕熱活塞上方封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞下吊著一重為G的重物，活塞重為G0橫截面積為S．開始時(shí)封閉氣體的高度為h，氣體的溫度為T0，大氣壓強(qiáng)為p0．現(xiàn)給電熱絲加熱，活塞緩慢下降（物體始終未碰到地面），若氣體吸收的熱量為Q時(shí)，活塞下降了h，求：①此時(shí)氣體的溫度為多少？②此過(guò)程氣體的內(nèi)能增加多少？參考答案與試題解析1．【分析】因?yàn)椴挥?jì)勢(shì)能，故可看作理想氣體，內(nèi)能由溫度決定；分析溫度的變化及體積的變化即可得出內(nèi)能的變化及做功情況；由熱力學(xué)第一定律可得出空氣是吸熱還是放熱．【解答】解：A、因不計(jì)分子勢(shì)能，所以瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小，故AC均錯(cuò)；B、空氣內(nèi)能減少、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱、故B錯(cuò)誤；C、由A的分析可知，C錯(cuò)誤；D、薄塑料瓶因降溫而變扁、空氣體積減小，外界壓縮空氣做功，故D正確；故選：D。2．【分析】根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解物體內(nèi)能的變化．【解答】解：A、物體吸收熱量，對(duì)外做功，且吸收的熱量大于對(duì)外做功，內(nèi)能增加，A正確；B、物體吸收熱量，對(duì)外做功，且吸收的熱量小于對(duì)外做功，內(nèi)能減少，B正確；C、外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能增加，C錯(cuò)誤；D、外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，且做功大于放熱，內(nèi)能增加，D正確；故選：ABD。3．【分析】已知?dú)怏w做功與內(nèi)能變化情況，由熱力學(xué)第一定律即可正確解題．【解答】解：外界對(duì)氣體做了8×104J的功，則W＝8×104×105J，則△U＝﹣×105J；由熱力學(xué)第一定律可得：Q＝△U﹣W＝﹣×105J﹣×104J＝﹣2×105J，氣體向外放出的熱量為2×105J；故選：B。4．【分析】能量在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，即不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，根據(jù)這一點(diǎn)可以做出判定．【解答】解：A、利用磁場(chǎng)能可能使磁鐵所具有的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但由于摩擦力的不可避免性，動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使轉(zhuǎn)動(dòng)停止，故A錯(cuò)；B、讓船先靜止在水中，設(shè)計(jì)一臺(tái)水力發(fā)電機(jī)使船獲得足夠電能，然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動(dòng)能使船逆水航行；同理可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性，使光能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)起飛，故B、C正確；D、設(shè)計(jì)水壩利用河水的重力勢(shì)能發(fā)電，一部分重力勢(shì)能通過(guò)水輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能、另外電能也可轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水升溫，故D正確。故選：BCD。5．【分析】乙氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減??；外界對(duì)甲氣體做功，內(nèi)能增加；對(duì)甲氣體、乙氣體、活塞系統(tǒng)，總能量守恒．根據(jù)能量守恒定律分析甲氣體內(nèi)能的變化量．根據(jù)內(nèi)能的變化分析兩氣體溫度的變化．【解答】解：A、在絕熱過(guò)程中，甲氣室中氣體體積減小，外界對(duì)它做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能增加，溫度升高，故A正確；BCD、乙氣室中氣體體積增加，它對(duì)外界做功，內(nèi)能減少；活塞下落，重力勢(shì)能減少，設(shè)乙氣室中氣體對(duì)活塞的力做功為W乙，且為正功，由能量守恒定律可以得出△E＝mgh+W乙，故B正確，CD錯(cuò)誤；故選：AB。6．【分析】由題意可知?dú)怏w為理想氣體，分析活塞可知?dú)怏w為等壓變化；由等壓變化規(guī)律可知?dú)怏w體積及溫度的變化；由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能的變化?！窘獯稹拷猓阂蚧钊蔁o(wú)摩擦滑動(dòng)，外界大氣壓強(qiáng)不變，故氣體為等壓變化；活塞上升的過(guò)程中氣體體積增大，故溫度一定升高；A、因體積變大，故氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小時(shí)，故單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞的碰撞次數(shù)減小，故A正確；B、因氣體溫度升高，而理想氣體內(nèi)能只取決于分子動(dòng)能，故氣體的內(nèi)能一定增大，故BC均錯(cuò)；D、因內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱一定大于對(duì)外做功，故D正確；故選：AD。7．【分析】根據(jù)圖示圖線判斷氣體壓強(qiáng)與溫度如何變化，應(yīng)用氣體狀態(tài)方程判斷氣體體積如何變化；根據(jù)氣體體積的變化判斷氣體做功情況；應(yīng)用熱力學(xué)第一定律分析答題?！窘獯稹拷猓篈、由圖示圖線可知，由a到b過(guò)程氣體溫度保持不變而氣體壓強(qiáng)p增大，由玻意耳定律pV＝C可知，氣體體積V減小，故A正確；B、氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，W＞0，故B錯(cuò)誤；C、由圖示圖線可知，從a到b過(guò)程氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，△U＝0，故C正確；D、由熱力學(xué)第一定律△U＝W+Q可知，Q＝△U﹣W＝﹣W＜0，氣體向外界放出熱量，故D錯(cuò)誤；故選：AC。8．【分析】大氣壓強(qiáng)不變，繩子對(duì)活塞的拉力不變，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變；根據(jù)活塞移動(dòng)的距離，由W＝Fs求出外界對(duì)氣體所做的功，然后由熱力學(xué)第一定律求出氣體內(nèi)能的變化量．【解答】解：氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓與活塞對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之差，大氣壓不變，活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)不變，則氣體壓強(qiáng)不變；活塞向上移動(dòng)時(shí)，氣體對(duì)外做功W＝Fs＝Gh＝50N×＝10J；氣體吸收的熱量Q＝60J，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能的變化量△U＝Q﹣W＝60J﹣10J＝50J；故答案為：不變；50．9．【分析】氣缸壁的導(dǎo)熱性能良好，環(huán)境的溫度保持不變，故氣體做等溫變化，溫度不變內(nèi)能不變，做功放熱問(wèn)題可由熱力學(xué)第一定律討論，壓強(qiáng)的變化可由壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀解釋分析?！窘獯稹拷猓簹怏w體積變大，故氣體對(duì)外做功；又氣缸壁的導(dǎo)熱性能良好，環(huán)境的溫度保持不變，故氣體做等溫變化，溫度不變即內(nèi)能不變，故BC錯(cuò)誤，A正確；內(nèi)能不變：即△U＝0，又氣體對(duì)外做功，故W＜0，由熱力學(xué)第一定律：△U＝W+Q得：Q＝﹣W＞0；故氣體從外界吸熱，故D錯(cuò)誤。故選：A。10．【分析】在緩緩放水的過(guò)程中，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，溫度不變，即氣體發(fā)生了等溫變化過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積變大，對(duì)外做功，根據(jù)能量守恒定律可以知道與外界的熱量交換情況。【解答】解：B、胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個(gè)溫度不變，壓強(qiáng)減小，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積變大，故氣體對(duì)外界做正功，B錯(cuò)誤；C、溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由于氣體的溫度不變，故分子平均動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；D、不計(jì)分子勢(shì)能，分子平均動(dòng)能不變，故氣體內(nèi)能不變，D錯(cuò)誤；A、胎內(nèi)氣體內(nèi)能不變，又對(duì)外做正功，根據(jù)能量守恒定律，氣體從外界吸收熱量，故A正確；故選：A。11．【分析】由題意，開始時(shí)A的密度小，B的密度大，兩氣體混合均勻后重心升高，整個(gè)氣體的重心升高，重力勢(shì)能增加，根據(jù)能量守恒定律進(jìn)行分析?！窘獯稹拷猓簱?jù)題意，A的密度小，B的密度大，兩氣體混合均勻后整體的重心升高，重力勢(shì)能增加，吸收的熱量一部分用來(lái)增加內(nèi)能，一部分用來(lái)增加系統(tǒng)的重力勢(shì)能，所以：△U＜Q．故B正確。故選：B。12．【分析】如圖，打開閥門K后，據(jù)連通器原理，最后A、B兩管中的水面將相平，A中水面下降，B中水面上升；由于水的總體積保持不變，則有S1h1＝S2h2，求出兩管中大氣壓力對(duì)水做的功，進(jìn)而求出大氣壓力對(duì)水做的總功；打開閥門K后，A中的水逐漸向B中流，即A中水的重力做正功，B中水的重力做負(fù)功，但從最后的效果看，是A管中高度為h1的水移至較低的B管中高度為h2的地方，如圖所示，所以在這個(gè)過(guò)程中水的重力做正功．同時(shí)，整個(gè)裝置是絕熱的，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知水的內(nèi)能變化．【解答】解：打開閥門K后，據(jù)連通器原理，最后A、B兩管中的水面將相平，如下圖所示，即A中水面下降，B中水面上升；設(shè)A管截面積為S1，水面下降距離為h1，B管截面積為S2，水面上升距離為h2，由于水的總體積保持不變，則有S1h1＝S2h2，A管中大氣壓力對(duì)水做的功：W1＝p0S1h1，B管中大氣壓力對(duì)水做的功：W2＝﹣p0S2h2，大氣壓力對(duì)水做的總功：W＝W1+W2＝p0S1h1﹣p0S2h2，∵S1h1＝S2h2，∴W＝0，即大氣壓力對(duì)水不做功；由于水的重心降低，重力勢(shì)能減小，由能量守恒定律知水的內(nèi)能增加。故D正確。故選：D。13．【分析】A→B過(guò)程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，B→C過(guò)程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，溫度降低，C→D過(guò)程中，等溫壓縮，D→A過(guò)程中，絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功，溫度升高?！窘獯稹拷猓篈、A→B過(guò)程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱，故A正確；B、B→C過(guò)程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，故B正確；C、C→D過(guò)程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯(cuò)誤；D、D→A過(guò)程中，絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，故D正確；故選：ABD。14．【分析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，整理后可得V﹣T圖象，判斷斜率的意義，得到壓強(qiáng)的變化，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷做功和吸熱【解答】解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C，整理可得：V＝T，所以斜率越大，表示壓強(qiáng)越小，即b點(diǎn)的壓強(qiáng)小于c點(diǎn)。由熱力學(xué)第一定律△U＝W+Q經(jīng)過(guò)過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過(guò)過(guò)程ac到狀態(tài)c，溫度變化情況相同，所以△U相等，又因經(jīng)過(guò)過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，體積增大，對(duì)外做功，W為負(fù)值，而經(jīng)過(guò)過(guò)程ac到狀態(tài)c，體積不變，對(duì)