高中人教版選擇性32熱力學(xué)第一定律精選練習(xí)2

2021-2022學(xué)年高中人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)3.2熱力學(xué)第一定律精選練習(xí)2（解析版）一、選擇題1．如圖所示，氣缸和活塞與外界均無(wú)熱交換，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板（固定），封閉著兩部分氣體和，活塞處于靜止平衡狀態(tài)?，F(xiàn)通過電熱絲對(duì)氣體加熱一段時(shí)間，后來(lái)活塞達(dá)到新的平衡，不計(jì)氣體分子勢(shì)能，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變，則下列判斷正確的是（）A．氣體吸熱，但對(duì)外做功，內(nèi)能不變B．氣體吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C．氣體和氣體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大D．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)減少2．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程回到狀態(tài)a。下列說法正確的是（）A．在過程中氣體的內(nèi)能減少B．在過程中氣體從外界吸收熱量C．在過程中氣體從外界吸收熱量D．過程中氣體對(duì)外界做的功與過程中外界對(duì)氣體做功的大小相等3．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．用太陽(yáng)灶燒水是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能4．關(guān)于以下四幅圖有關(guān)說法中正確的是（）A．圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空。現(xiàn)抽掉隔板，氣體的最終溫度小于TB．圖丁中由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，利用此原理想把地下的水分引出來(lái)，就用磙子壓緊土壤C．圖丙為同一氣體在0℃和100℃兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍面積不相等D．圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)的越明顯5．如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶?jī)?nèi)氣體（）A．內(nèi)能減少B．對(duì)外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量6．如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡，則在此過程中（）A．氣體對(duì)外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少B．氣體對(duì)外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少C．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變D．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少7．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個(gè)過程，先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個(gè)狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關(guān)系，正確的是（）A．TA＜TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能不變B．TA＞TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能減少C．TB＜TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能增加D．TB＞TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能減少8．如圖所示，某容器裝有一定質(zhì)量的理想氣體，氣體經(jīng)歷了A→B→C→A的循環(huán)過程，其中A→B是等溫過程，B→C是絕熱過程，則（）A．A→B過程，每個(gè)氣體分子動(dòng)能保持不變B．B→C過程，氣體溫度升高C．B→C過程，單位時(shí)間內(nèi)氣體碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少D．整個(gè)循環(huán)過程中，氣體放熱9．對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（）A．該氣體在體積緩慢增大的過程中，溫度可能不變B．該氣體在壓強(qiáng)增大的過程中，一定吸熱C．如果該氣體與外界沒有發(fā)生熱量交換，則其分子的平均動(dòng)能一定不變D．該氣體經(jīng)等溫壓縮后，其壓強(qiáng)一定增大，且此過程一定吸收熱量10．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)開始，經(jīng)歷等壓或等容過程，又回到初始狀態(tài)，其圖像如圖所示。其中構(gòu)成一個(gè)正方形，其對(duì)角線的反向延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，下列判斷正確的是（）A．氣體在兩個(gè)狀態(tài)的溫度相等B．過程中，單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)目不變C．過程中，氣體對(duì)外界做的功小于氣體從外界吸收的熱量D．過程中氣體對(duì)外界做的功等于過程中外界對(duì)氣體做的功11．下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是（）A．分子間距小于范圍內(nèi)，隨分子間距離減小，分子勢(shì)能先減小后增大B．水面上的單分子油膜，在測(cè)量分子直徑d大小時(shí)可把分子當(dāng)做球形處理C．食鹽中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有各向同性，所以食鹽屬于非晶體D．猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體可看做是絕熱變化，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增大溫度升高12．如圖所示，水平固定不動(dòng)、導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的空氣，外界溫度恒定，一條細(xì)線的左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后連接在一個(gè)小桶上，開始時(shí)活塞靜止、現(xiàn)在不斷向小桶中添加細(xì)沙，使活塞緩慢向右移動(dòng)（活塞始終未被拉出氣缸），忽略氣體分子間的相互作用，則在活塞移動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A．氣缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能變小 B．氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變小C．氣缸內(nèi)氣體向外放出熱量 D．氣缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量13．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c到狀態(tài)d，其體積V與熱力學(xué)溫度T關(guān)系如圖所示，o、a、d三點(diǎn)在同一直線上，和平行于橫軸，平行于縱軸，則下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體吸收熱量B．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大C．從狀態(tài)c到狀態(tài)d，氣體的密度不變D．從狀態(tài)b到狀態(tài)c，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小14．下列說法正確的是（）A．足球充足氣后很難壓縮，是因?yàn)樽闱騼?nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果B．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，吸收熱量，其內(nèi)能一定增加C．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)D．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算，會(huì)使分子直徑計(jì)算結(jié)果偏大二、解答題15．某同學(xué)估測(cè)室溫的裝置如圖所示，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸導(dǎo)熱性能良好。室溫時(shí)氣體的體積，將氣缸豎直放置于冰水混合物中，穩(wěn)定后封閉氣體的體積。不計(jì)活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室內(nèi)大氣壓，阿伏加德羅常數(shù)。（?。?）求室溫是多少；（2）若已知該氣體在、0℃燈時(shí)的摩爾體積為，求氣缸內(nèi)氣體分子數(shù)目N；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）若已知該氣體內(nèi)能U與溫度T滿足，則在上述過程中該氣體向外釋放的熱量Q。16．空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能減少了。求：（1）問在這一過程中空氣向外界放出熱量還是吸收熱量？（2）熱量為多少？參考答案1．D【詳解】A．對(duì)A氣體加熱時(shí)，A氣體的溫度升高，體積不變，不對(duì)外做功，由于理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，則氣體A吸熱，內(nèi)能增加，所以A錯(cuò)誤；B．氣體B做等壓變化，體積增大，溫度升高，則氣體B吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能增大，所以B錯(cuò)誤；C．氣體A和氣體B內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大，但每個(gè)分子的動(dòng)能不一定增大，所以C錯(cuò)誤；D．由于氣體B的體積增大，壓強(qiáng)不變，溫度升高，則氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞總次數(shù)減少，所以D正確；故選D。2．B【詳解】A．在過程中，體積不變，壓強(qiáng)變大，則溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在過程中，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積變大，對(duì)外做功，則氣體從外界吸收熱量，選項(xiàng)B正確；C．在過程中壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，溫度減低，內(nèi)能減小，則氣體向外放熱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．因p-V圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積等于氣體做功，則由圖像可知，過程中氣體對(duì)外界做的功大于過程中外界對(duì)氣體做功的大小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3．B【詳解】A．用太陽(yáng)灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能，故B正確；C．核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯(cuò)誤；D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤；故選B。4．B【詳解】A．圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)抽掉隔板，氣體不對(duì)外界做功也沒有熱傳遞，所以氣體的最終溫度等于T，A錯(cuò)誤；B．圖丁中由于液體浸潤(rùn)管壁，管中液體能上升到一定高度，利用此原理想把地下的水分引出來(lái)，就用磙子壓緊土壤，有利于毛細(xì)想象的發(fā)生，B正確；C．圖像的面積代表各個(gè)速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的總和，即100％，所以兩圖線與橫軸所圍面積相等，C錯(cuò)誤；D．圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)的越明顯，D錯(cuò)誤。故選B。5．B【詳解】A．由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶?jī)?nèi)溫度升高，內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；B．在小瓶上升的過程中，小瓶?jī)?nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程氣體體積膨脹，對(duì)外界做正功，B正確；CD．由AB分析，小瓶上升時(shí)，小瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律由于氣體對(duì)外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，CD錯(cuò)誤。故選B。6．C【詳解】氣體在真空中自由膨脹時(shí)，對(duì)外不做功，又因?yàn)樵撨^程絕熱，由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w內(nèi)能不變，溫度不變，因而C正確,ABD錯(cuò)誤。故選C。7．D【詳解】AB．由圖可知，狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個(gè)等壓過程，根據(jù)因?yàn)閯t有從A到B，溫度升高，內(nèi)能增加，故AB錯(cuò)誤；CD．狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個(gè)等容過程，根據(jù)因?yàn)閯t有從B到C，溫度降低，內(nèi)能減小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。8．C【詳解】A．A→B過程，溫度不變，說明氣體分子平均動(dòng)能不變，而并非指每個(gè)氣體分子的動(dòng)能均保持不變，故A錯(cuò)誤；B．B→C過程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，故B錯(cuò)誤；C．B→C過程，氣體的體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少，氣體分子的密集程度降低，單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁的碰撞次數(shù)減少，故C正確；D．整個(gè)循環(huán)過程中，根據(jù)W=pΔV可知?dú)怏w對(duì)外做功大于外界對(duì)氣體做功，即W<0該循環(huán)過程中，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸熱，故D錯(cuò)誤。故選C。9．A【詳解】A．該氣體在體積緩慢增大的過程中，若吸收的熱量與氣體對(duì)外做的功相同，則該氣體的內(nèi)能不變，溫度不變，選項(xiàng)A正確；B．該氣體在壓強(qiáng)增大的過程中，若體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，氣體吸熱;若溫度不變，則體積減小，內(nèi)能不變，氣體放熱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．如果該氣體與外界沒有發(fā)生熱量交換，但外界對(duì)該氣體做功或氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律知，該氣體的內(nèi)能變化，分子的平均動(dòng)能變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．由玻意耳定律知，該氣體經(jīng)等溫壓縮后，壓強(qiáng)一定增大，由熱力學(xué)第一定律知，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能不變，該過程定放熱，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。10．C【詳解】A．圖像的等溫線是一條雙曲線，所以氣體在兩個(gè)狀態(tài)的溫度不相等。A錯(cuò)誤；B．過程中，體積不變，溫度降低，壓強(qiáng)減小。因?yàn)榉肿訑?shù)密度不變，單個(gè)分子的平均速率減小，所以單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)目減少。B錯(cuò)誤；C．過程中，體積增大，壓強(qiáng)不變，溫度升高。因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，內(nèi)能增大，所以根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w要吸熱，并且氣體對(duì)外界做的功小于氣體從外界吸收的熱量。C正確；D．圖像的面積即為氣體做功，因?yàn)檫^程圖像面積大于過程圖像的面積，所以兩過程做功不等。D錯(cuò)誤。故選C。11．B【詳解】A．分子間距小于范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著距離減小，分子力做負(fù)功，則分子勢(shì)能一直增大，故A錯(cuò)誤；B．水面上的單分子油膜，在測(cè)量油膜分子直徑d大小時(shí)把它們當(dāng)作球形處理，故B正確；C．食鹽中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有各向同性，食鹽屬于晶體，故C錯(cuò)誤；D．猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體可看做是絕熱變化，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大溫度升高，故D錯(cuò)誤。故選B。12．BD【詳解】A．由于氣缸是導(dǎo)熱的，氣體的溫度與環(huán)境相等，保持不變，其內(nèi)能和分子的平均動(dòng)能不變，故A錯(cuò)誤；B．氣體的體積增大，溫度不變，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知，氣體的壓強(qiáng)減小，故B正確；CD．氣體的體積增大，氣體要對(duì)外做功，由于氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。13．AC【詳解】A．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，溫度升高，內(nèi)能變大，?U>0，體積不變，則W=0，則Q>0，即氣體吸收熱量，選項(xiàng)A正確；B．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能變大，但非每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．從狀態(tài)c到狀態(tài)d，氣體體積不變，則氣體的密度不變，選項(xiàng)C正確；D．從狀態(tài)b到狀態(tài)c，體積變大，氣體對(duì)外做功，溫度不變，則內(nèi)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AC。14．BCD【詳解】A．足球充足氣后很難壓縮，是因?yàn)樽闱騼?nèi)氣體壓強(qiáng)作用的結(jié)果，故A錯(cuò)誤；B．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，則對(duì)外做功為零，吸收熱量，由熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能一定增大，故B正確；C．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)，分子密度越大，碰撞次數(shù)越多，溫度越好，分子速率越大，碰撞次數(shù)越多，故C正確；D．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將