2022年人教版選修性必修第3冊高中物理同步講義：熱力學(xué)第一定律（解析版）

第11講熱力學(xué)第一定律

0目標(biāo)導(dǎo)航

課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀

知道熱力學(xué)第一定律理解熱力學(xué)第一定律，并會運用于分析和計算

&對識精講

知識點熱力學(xué)第一定律

1.改變內(nèi)能的兩種方式：做功與傳熱.兩者對改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等價的。

2.熱力學(xué)第一定律：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。

3.熱力學(xué)第一定律的表達式：AU=Q+W。

4.熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：

（1）W的正負：外界對系統(tǒng)做功時，w取正值；系統(tǒng)對外界做功時，w取負值.（均選填“正”或“負”）；

（2）Q的正負：外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q取正值；系統(tǒng)向外界傳遞的熱量Q取負值.（均選填“正”或“負”）。

【知識拓展】

1.對公式AU=Q+W符號的規(guī)定

符號WQAU

體積減小，外界對熱力學(xué)系

+熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量內(nèi)能增加

統(tǒng)做功

體積增大，熱力學(xué)系統(tǒng)對外

—熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能減少

界做功

2.氣體狀態(tài)變化的幾種特殊情況

（1）絕熱過程：Q=0,則41；=肌系統(tǒng)內(nèi)能的增加（或減少）量等于外界對系統(tǒng)（或物體對外界）做的功；

（2）等容過程：W=0,則AU=Q,物體內(nèi)能的增加量（或減少量）等于系統(tǒng)從外界吸收（或系統(tǒng)向外界放出）的

熱量；

（3）等溫過程：始末狀態(tài)一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能不變，即AU=O,則W=—Q（或Q=—W）,外界對系統(tǒng)做

的功等于系統(tǒng)放出的熱量（或系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對外界做的功）。

3.判斷氣體是否做功的方法

一般情況下看氣體的體積是否變化：

①若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，w<0；

②若氣體體積減小，表明外界對氣體做功，W>0?

4.應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：

（1）根據(jù)符號法則寫出各已知量（W、Q、AU）的正負；

(2)根據(jù)方程△U=W+Q求出未知量；

(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正負來確定吸放熱情況、做功情況或內(nèi)能變化情況。

【即學(xué)即練1］如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有理想氣體，右側(cè)為真空。現(xiàn)將隔板抽掉，使

左側(cè)理想氣體自由膨脹直至達到平衡，已知氣體自由膨脹過程中不對外界做功，則在此過程中()

|；：：：：：：：：：：：花羽?

I::::

A.氣體溫度降低，內(nèi)能減少B.氣體溫度不變，內(nèi)能不變

C.氣體溫度升高，內(nèi)能增加D.氣體內(nèi)能一定不變，但溫度可能改變

【答案】B

【解析】由熱力學(xué)第一定律，有

?U=W+Q

依題意

w=o,2=0

解得

?0=0

即氣體內(nèi)能不變，對理想氣體而言，氣體溫度也不變。故ACD錯誤；B正確。

故選B。

【即學(xué)即練2】對于分子動理論和物體內(nèi)能的理解，下列說法正確的是()

A.溫度高的物體內(nèi)能一定大，分子平均動能一定大

B.外界對物體做功，物體內(nèi)能一定增加

C.溫度越高，布朗運動越顯著

D.當(dāng)分子間的距離增大時，分子間作用力就一直減小

【答案】C

【解析】A.內(nèi)能是分子勢能與分子動能之和；溫度高的物體分子熱運動的平均動能大，但內(nèi)能不一定大，

故A錯誤；

B.根據(jù)熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

可知外界對物體做功，物體內(nèi)能不一定增加，故B錯誤；

C.布朗運動是小微粒受到的液體分子的撞擊的不平衡產(chǎn)生的，液體的溫度越高，液體分子熱運動的平均動

能越大，碰撞的不平衡性越明顯，布朗運動越顯著，故c正確；

D.當(dāng)「＜石時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子之間距離的增大，分子間的作用力減小，當(dāng)廠＞為時，分子力表

現(xiàn)為引力，隨著分子之間距離的增大，故D錯誤。

故選C。

g能力拓展

考法熱力學(xué)第一定律

【典例1］一定質(zhì)理的理想氣體p-V變化圖像如圖所示，氣體從1-2-3的過程對外做的功為叱，從外界

吸收的熱量為2,氣體內(nèi)能的變化量為AQ;氣體從1-4-3的過程對外做的功為明，從外界吸收的熱量

為氣體內(nèi)能的變化量為A4，則它們之間的關(guān)系正確的是（）

A.叱<%,AC/j>\U2B.嗎，2>2，AC/j<AC/2

用〉嗎，

C.叱>嗎，Qi>Q2,△U\=XU]D.AC/,=AU2

【答案】C

【解析】本題考查熱力學(xué)第一定律。初態(tài)和末態(tài)溫度相同，因此兩個熱力學(xué)過程內(nèi)能變化相同；在P-V圖

像中，圖線與橫軸所圍面積表示氣體對外界做功的多少，故

w,>w.

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

可得

Qi>Q,

c正確。

故選C。

fii分層提分

題組A基礎(chǔ)過關(guān)練

1.恒溫的水池中，有一氣泡緩慢上升，在此過程中，氣泡的體積會逐漸增大，不考慮氣泡內(nèi)氣體分子勢能

的變化，下列說法中正確的是（）

A.氣泡內(nèi)的氣體對外界做功

B.氣泡內(nèi)的氣體內(nèi)能增加

C.氣泡內(nèi)的氣體與外界沒有熱傳遞

D.氣泡內(nèi)氣體分子的平均動能減小

【答案】A

【解析】氣泡體積增大，對外做功，由于溫度不變，因此分子平均動能不變，氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)

\U=W+Q

可知，氣體吸收熱量，故A正確，BCD錯誤。

故選A?

2.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說法中，正確的是（）

A.用太陽灶燒水是太陽能轉(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，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

【答案】B

【解析】A.用太陽灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤；

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錯誤；

故選Bo

3.下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是（）

A.氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在斥力的緣故

B.一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加

C.對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定向外界放熱

D.如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強必然增大

【答案】B

【解析】A.氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子無規(guī)則運動的緣故，故A錯誤;

B.一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，屬于汽化吸熱，內(nèi)能增大，但是溫度不變，所以分子動能不

變，分子勢能增加，故B正確；

C.對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大，所以溫度升高，內(nèi)能變大，體積增大，氣體對外界做功,

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量，故c錯誤；

D.如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但是若體積發(fā)生變化，則壓強不

一定增大，故D錯誤。

故選B。

4.如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板2,2的兩邊分別盛有氣體甲

和乙?，F(xiàn)將活塞尸緩慢地向8移動■段距離，則在移動尸的過程中（）

A.外力對乙做功，甲的內(nèi)能不變

B.外力對乙做功，乙的內(nèi)能不變

C.乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加

D.乙的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)能不變

【答案】C

【解析】將活塞尸緩慢地向8移動一段距離，乙氣體體積減小，外界對乙做功，其內(nèi)能增加，溫度升高，

然后通過導(dǎo)熱隔板將一部分熱量傳遞給甲氣體，最終二者內(nèi)能都增加。

故選C。

5.一定質(zhì)量的的冰熔為0℃的水時，其分子的動能之和反和分子的勢能之和耳的變化情況是（）

A.Ek變大,統(tǒng)變小B.反變小，心變大

C.4不變，￡p變大D.&不變，￡p變小

【答案】C

【解析】一定質(zhì)量的0℃的冰熔為0℃的水時，溫度不變，所以分子的動能之和Ek不變，該過程需要吸收熱

量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，其內(nèi)能增加則分子的勢能之和Ep必定增加。

故選Co

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

脹直至達到平衡，則在此過程中（）

A.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變B.氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少

C.氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少D.氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少

【答案】A

【解析】絕熱容器沒有與外界交換熱量，氣體在真空中自由膨脹，對外不做功，根據(jù)公式

\U=Q+W

所以內(nèi)能不變，A正確。

故選A。

7.下列關(guān)于內(nèi)能的說法中，正確的是（）

A.不同的物體，若溫度相等，則內(nèi)能也相等

B.物體速度增大，則分子動能增大，內(nèi)能也增大

C.對物體做功或向物體傳熱，都可能改變物體的內(nèi)能

D.冰熔解成水，溫度不變，則內(nèi)能也不變

【答案】C

【解析】A.內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，與物質(zhì)的量也有關(guān)系，A催；

B.分子平均動能只與溫度有關(guān)，與物體的宏觀運動無關(guān)，B錯；

C.由熱力學(xué)第一定律可得做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，C正確；

D.冰熔解成水，體積減小，分子勢能增大，內(nèi)能增大，D錯；

故選Co

8.1912年，英國物理學(xué)家威爾遜發(fā)明了觀察帶電粒子運動徑跡的云室,結(jié)構(gòu)如圖所示，在圓筒容器中加入少量

酒精,使云室內(nèi)充滿酒精飽和蒸汽，迅速向下拉動活塞，下說法正確的是（）

管扁

A.室內(nèi)氣體溫度降低,酒精飽和蒸汽壓降低

B.室內(nèi)氣體溫度升高,酒精飽和蒸汽壓降低

C.室內(nèi)氣體溫度降低,酒精飽和蒸汽壓升高

D.室內(nèi)氣體溫度升高,酒精飽和蒸汽壓升高

【答案】A

【解析】迅速向下拉動活塞，酒精蒸汽絕熱膨脹，對外做功，溫度降低，酒精飽和蒸汽壓降低，酒精蒸汽

達到過飽和狀態(tài)，故A正確，BCD錯誤.

故選：A

9.在熱力學(xué)第一定律的表達式AU=W+Q中，關(guān)于AU、W、Q各個物理量的正、負，下列說法中正確的是（）

A.外界對物體做功時W為正,吸熱時Q為負，內(nèi)能增加時AU為正

B.物體對外界做功時W為負,吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時AU為負

C.外界對物體做功時W為負,吸熱時Q為負，內(nèi)能增加時AU為負

D.物體對外界做功時W為負,吸熱時Q為正，內(nèi)能增加時AU為正

【答案】D

【解析】在熱力學(xué)第一定律：AUnW+Q中，外界對物體做功時W為正的，物體對外界做功時W為負；物

體吸熱時Q為正，放熱時Q為負的；內(nèi)能增加時U為正的，內(nèi)能減少時U為負的；故選D.

10.下列說法正確的是（）

A.氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

B.氣體的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)

C.物體的內(nèi)能就是組成該物體的所有分子熱運動動能的總和

D.lg0℃水的內(nèi)能比lg0℃冰的內(nèi)能大

【答案】D

【解析】A.氣體分子間空隙很大，所以氣體的體積遠大于所有氣體分子的體積之和，故A錯誤；

B.氣體分子之間的距離很大，分子力為引力，基本為零，而很難被壓縮是壓強的表現(xiàn)，故B錯誤；

C.物體的內(nèi)能是組成該物體的所有分子熱運動動能和勢能的總和，故C錯誤；

D.冰融化時要吸收熱量，故lg0℃的水的內(nèi)能比lgO°C的冰的內(nèi)能大，故D正確。

故選D。

題組B能力提升練

1.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）

A.水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大

B.物體所處的位置越高分子勢能越大

C.一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成的0℃冰，內(nèi)能一定減少

D.相同質(zhì)量的兩個同種物體，運動物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能

【答案】C

【解析】A.分子內(nèi)能和溫度，質(zhì)量等因素有關(guān)，所以水分子的內(nèi)能不一定比冰分子的內(nèi)能大，A錯誤；

B.物體所在的位置越高，所具有的重力勢能可能大，但分子勢能不一定大，分子勢能和分子間的作用力有

關(guān)，B錯誤；

C.一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成的冰需要釋放熱量，而溫度不變，所以內(nèi)能一定減小，c正確；

D.內(nèi)能與宏觀運動無關(guān)，運動物體的內(nèi)能不一定大于靜止物體的內(nèi)能，故D錯誤；

故選Co

2.回?zé)崾街评錂C是一種深低溫設(shè)備，制冷極限約50K,某臺設(shè)備工作時，-一定量的氨氣（可視為理想氣體）

緩慢經(jīng)歷如圖所示的四個過程：從狀態(tài)A到B和C到D是等溫過程；從狀態(tài)B到C和。到A是等容過程,

體積分別為％和5同。下列說法正確的是（）

A.圖中tl<f2B.壓強PD=5℃

C.8到C過程外界對氨氣做正功D.整個循環(huán)過程48-C-O-A氯氣系統(tǒng)要放熱

【答案】D

【解析】A.從狀態(tài)8到C,由查理定律得

PB_^1_

PcG

由于PB>PC，所以

4>G

故A錯誤；

B.C到。是等溫過程，由玻意耳定律得

V

p(yc=PDD

由于匕=匕，兀=5匕，所以

Pc=5PD

故B錯誤;

C.由于8到C過程，是等容過程，所以

w=o

因此2到C過程外界對氨氣不做功，故C錯誤；

D.整個循環(huán)過程A-B-C-DA,由熱力學(xué)第一定律得

\U=W+Q

由于從狀態(tài)B到C和D到A是等容過程，所以外界對系統(tǒng)做功

%c=。，%A=0

48過程外界對系統(tǒng)做正功，C-。過程外界對系統(tǒng)做負功，p-V圖象與橫軸圍成的面積表示做的功，所以

網(wǎng)B>|%A|

所以整個循環(huán)過程外界對系統(tǒng)做正功。整個循環(huán)過程

AU=O

所以

2<0

整個循環(huán)過程4RCDA氯氣系統(tǒng)要放熱，故D正確。

故選D。

3.如圖所示是架在屋頂?shù)奶柲軣崴?。已知單位時間內(nèi)太陽垂直射到地面附近單位面積的能量瓦為

7xlO3J/(m2.s)o一臺熱水器的聚熱面積為2m2,若每天相當(dāng)于太陽直射熱水器4h,太陽能的20%可轉(zhuǎn)化

為水的內(nèi)能，下列分析正確的是()

A.太陽垂直射到地面附近的單位面積的熱輻射功率為7X103W

B.這臺熱水器單位時間聚集的太陽能最多為7xlO3J

C.這臺熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為5.6X104J

D.這臺熱水器全年內(nèi)最多轉(zhuǎn)化的水的內(nèi)能約為1.4xlOloJ

【答案】A

【解析】A.由功率的公式，即

cW7x103x1x1、、，r,c3、“

P=—=-------W=7x10W

t1

A正確；

B.由題意可知，這臺熱水器單位時間聚集的太陽能最多為

34

￡=Eo-Sf=7xlOx2xl=1.4xlOJ

B錯誤；

C.根據(jù)題意，這臺熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為

38

=￡orS=7xiox4x3600x2=2.016X10J

C錯誤；

D.根據(jù)題意，這臺熱水器全年內(nèi)最多轉(zhuǎn)化的水的內(nèi)能約為

8lo

E2=EC365x20%=2.016xl0x365x20%=1.47xlOJ

D錯誤。

故選A?

4.對一定質(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，則其分子的平均動能一定不變

D.該氣體經(jīng)等溫壓縮后，其壓強一定增大，且此過程一定吸收熱量

【答案】A

【解析】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外做的功相同，則該氣體的內(nèi)能不變,

溫度不變，選項A正確；

B.該氣體在壓強增大的過程中，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B錯誤；

C.如果該氣體與外界沒有發(fā)生熱量交換，但外界對該氣體做功或氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律知，該

氣體的內(nèi)能變化，分子的平均動能變化，選項C錯誤；

D.由玻意耳定律知，該氣體經(jīng)等溫壓縮后，壓強一定增大，由熱力學(xué)第一定律知，外界對氣體做功，內(nèi)能

不變，該過程定放熱，選項D錯誤。

故選A。

5.一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8X104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2X105J,則下列各式中

正確的是（)

A.W=8xlO4J,AC/=1.2X105J,g=4xlO4J

B.W=8xlO4J,At/=-1,2xlO5J,Q=-2xlO5J

45

C.W=-8xlOJ,△U=1.2xl（）5j,G=2X10J

D.IV=-8xlO4J,At7=-1,2xlO\g=-4xlO4J

【答案】B

【解析】外界對氣體做了8X104J的功，則

W=8X104J

氣體內(nèi)能減少了1.2X105J,則

AC/=-1.2X105J

由熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

可得

e=-2xio5j

故B正確，ACD錯誤。

故選Bo

6.某汽車的四沖程內(nèi)燃機利用奧托循環(huán)進行工作，該循環(huán)可視為由4Tb和c-d兩個絕熱過程和兩個等容

過程組成如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體（）

A.在"-a的過程中，氣體溫度升高

B.在。一6過程外界對氣體做的功大于在crd過程氣體對外界做的功

C.在的過程中，由于該過程絕熱，故外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能

D.在b-c的過程中，氣體溫度不變

【答案】C

【解析】A.d-a的過程為等容過程，由查理定律

P±=Pa,

TjTa

可得此過程溫度降低，故A錯誤。

B.在/V圖象中圖線與V軸所夾面積表示氣體做功，所以在過程外界對氣體做的功小于在c-d過程

氣體對外界做的功，故B錯誤。

C.在。一6的過程中，由于該過程絕熱，故外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能。故C正確。

D.6-c的過程為等容過程，由查理定律可知，溫度升高壓強變大，故D錯誤。

故選C。

7.為適應(yīng)太空環(huán)境，去太空執(zhí)行任務(wù)的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提

供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如在地面上一樣，假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為latm,氣

體體積為2L到達太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L,使航天服達到最大體

積，假設(shè)航天服內(nèi)氣體可視為理想氣體且溫度不變，將航天服視為封閉系統(tǒng)()

A.由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體分子平均動能減小

B.由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體的分子數(shù)密度不變

C.由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體放熱

D.若開啟航天服生命保障系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣，使航天服內(nèi)的氣壓緩慢達到0.9a/m,則需補充latm的等

溫氣體1.6L

【答案】D

【解析】A.航天服內(nèi)，溫度不變，氣體分子平均動能不變，選項A錯誤；

B.航天服內(nèi)氣體質(zhì)量不變，分子數(shù)不變，體積膨脹，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，即航天服內(nèi)氣體的分子數(shù)

密度減小，選項B錯誤；

C.航天服內(nèi)氣體因為體積膨脹對外做功，而航天服內(nèi)氣體溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律

可知氣體吸熱，選項C錯誤；

D.設(shè)需補充latm氣體U后達到的壓強為曲=0.9atm,取總氣體為研究對象，由玻意耳定律得

pi(V1+V)=。3吻

解得

V=1.6L

選項D正確。

故選D。

8.有一種在超市中常見的“強力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時，按住鎖

扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使

吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）

甲

A.吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量

C.吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功D.吸盤內(nèi)氣體壓強增大

【答案】A

【解析】AC.吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，W<0,由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，AU=O,由

熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

可知

Q=AU-W>0

吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯誤；

B.吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯誤；

D.吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強減小，D錯誤。

故選A?

9.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其V-T圖像如圖所示。下列說法正確的有（

A.3的過程中，氣體對外界做功B.的過程中，氣體吸收熱量

C.8—C的過程中，氣體壓強不變D.N—8TC的過程中，氣體內(nèi)能增加

【答案】C

【解析】A.Af3的過程中，溫度不變，體積減小，可知外界對氣體做功，A錯誤；

B.3的過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

知，W為正，則。為負，即氣體放出熱量，B錯誤；

C.因為V-T圖線中，8C段的圖線是過原點的傾斜直線，則程的過程中，壓強不變，C正確；

D.A到B的過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，8到C的過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，則Af的過

程中，氣體內(nèi)能減小，D錯誤。

故選Co

10.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個過程，先后到達狀態(tài)8和C。有關(guān)A、8和C

三個狀態(tài)溫度〃、△和7b的關(guān)系，正確的是（）

B.7A>7B,從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能減少

C.Ts<Tc,從狀態(tài)8到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能增加

D.TB>TC,從狀態(tài)8到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能減少

【答案】D

【解析】AB.由圖可知，狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓過程，根據(jù)

TB

因為

則有

TB>TA

從A到2,溫度升高，內(nèi)能增加，故AB錯誤；

CD.狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容過程，根據(jù)

P^=Pc_

TB~TC

因為

PB>Pc

則有

TDR>TC

從8到C,溫度降低，內(nèi)能減小，故C錯誤，D正確。

故選D。

題組C培優(yōu)拔尖練

1.如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。開始，經(jīng)歷。6、be、ca三個過程回到原狀態(tài)，其體積V隨攝

氏溫度f變化關(guān)系如圖所示，已知該氣體所含的分子總數(shù)為N,%、Pb、心分別表示狀態(tài)。、b、c的壓強。

下列判斷正確的是（）

A.狀態(tài)a、b的壓強大小滿足馬=3p°

B.狀態(tài)c時氣體分子的體積為半

C.6到c過程中氣體放出熱量

D.c到a過程中單位時間內(nèi)單位器壁受到分子撞擊的次數(shù)逐漸減少

【答案】CD

【解析】A.氣體在。到b過程經(jīng)歷等容變化，根據(jù)查理定律有

Pb二Pa

3%+273K一務(wù)+273K

所以

Pb_3玲+273K<3

Pafo+273K

故A錯誤；

B.氣體分子不是緊密排列的，所以也只能表示狀態(tài)c時每個氣體分子的平均占有空間的體積，故B錯誤;

C.6到c過程中，外界對氣體做功，且氣體溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體放出熱量,

故C正確；

D.氣體在c到。過程中經(jīng)歷等溫變化，氣體體積增大，壓強減小，而氣體分子平均動能不變，所以。到a

過程中單位時間內(nèi)單位器壁受到分子撞擊的次數(shù)逐減減少，故D正確。

故選CD。

2.帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，其狀態(tài)變化如圖所示。氣體開始處于狀態(tài)4由過程Af8

到達狀態(tài)8,其內(nèi)能減小了E,后又經(jīng)過程33C到達狀態(tài)C。設(shè)氣體在狀態(tài)A時的壓強、體積和溫度分別

為PA、匕和5。在狀態(tài)B時的體積為《，狀態(tài)C時的溫度為或。則下列說法正確的是（）

T

A.氣體在狀態(tài)2時的溫度”

B.氣體在狀態(tài)8時的溫度/=卒

C.A.5過程中，氣體放出的熱量。=PA（匕-4）+E

D.A98過程中，氣體放出的熱量。=。人（%-匕）+石

【答案】AC

【解析】AB.由題圖知，4-8過程為等壓變化。

由蓋-呂薩克定律得

匕=%

TATB

解得

TB=

故A正確，B錯誤；

CD.由過程，氣體發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對氣體做功

卬=幺（匕一/）

由熱力學(xué)第一定律得

-E=W+Q

則

Q=-PA（VA-VB）-E

即氣體放出的熱量

Q=P/VA-VB）+E

故C正確，D錯誤。

故選AC?

3.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿直線A2過程變化到狀態(tài)3,再由2沿直線2C過程變化

到狀態(tài)C,然后由C沿直線C4過程變化到狀態(tài)4在此循環(huán)過程中，下列說法正確的是（）

A.在A8過程中，氣體分子的平均速率不變

B.在過程中，氣體對外做的功大于氣體吸收的熱量

C.在8c過程中，氣體的內(nèi)能減小

D.經(jīng)過A8CA一個循環(huán)過程，氣體對外做的功等于從外界吸收的熱量

【答案】CD

【解析】A.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

PV

T

可知，T與PV成正比，氣體由狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)2,由圖可知，PV先增大后減小，在溫度T先升

高后降低，則分子平均動能先增大后減小，氣體分子的平均速率先增大后減小，故A錯誤；

B.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得

P^APBVB

TATB

得

TA=TB

所以由狀態(tài)A到狀態(tài)8,溫度不變，內(nèi)能不增加，即

AC/=O

從A到8體積變大，氣體對外界做功，即

W<0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

可得

2>0

知在過程中，氣體對外做的功等于氣體吸收的熱量，故B錯誤；

C.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得

PcVcPBVB

TcTB

得

TB=%

可知在BC過程中，氣體溫度降低，則氣體的內(nèi)能減小，故C正確；

D.經(jīng)過ABC4一個循環(huán)，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

知氣體對外做功等于從外界吸收的熱量，故D正確。

故選CD。

4.下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是（）

A.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，其內(nèi)能增大。

B.一定質(zhì)量的氣體溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積上的分子數(shù)一定增多

C.某氣體的摩爾質(zhì)量是M,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾體積為V,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,則每個氣體分子在標(biāo)準(zhǔn)

V

狀態(tài)下的體積為歹

NA

D.一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱

【答案】AD

【解析】A.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，要吸收熱量，則其內(nèi)能增大，選項A正確；

B.一定質(zhì)量的氣體溫度升高，若體積變大，則分子數(shù)密度減小，則單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積上的分

子數(shù)不一定增多，選項B錯誤；

C.某氣體的摩爾質(zhì)量是M,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾體積為V,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,則每個氣體分子在標(biāo)準(zhǔn)

V

狀態(tài)下運動占據(jù)的空間的體積為式廣，選項c錯誤；

D.一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，則溫度升高，內(nèi)能變大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)

第一定律可知，那么它一定從外界吸熱，選項D正確。

故選AD?

5.如圖所示，絕熱隔板K把絕熱的汽缸分成體積相等的兩部分，K與汽缸壁的接觸是光滑的，兩部分中分

別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種理想氣體。和6。現(xiàn)通過電熱絲對氣體。加熱一段時間后，。、6各自達

到新的平衡，下列說法正確的是（）

ab

A.6的溫度升高

B.。的體積增大，壓強變小

C.加熱后b的分子熱運動比。的分子熱運動更激烈

D.A的體積減小，壓強增大

【答案】AD

【解析】A.加熱氣體a,活塞右移，活塞對氣體6做功，而氣體b沒有放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律,

氣體6的溫度升高，A正確；

BD.由于b的體積減小，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

T

氣體6的壓強增大，而兩部分壓強相等，因此a的壓強變大，B錯誤，D正確；

C.根據(jù)

叱

兩部分壓強相等，而

%＜匕

因此

Tb<Ta

也就是加熱后。的分子熱運動比b的分子熱運動更激烈，C錯誤。

故選AD。

6.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。開始，經(jīng)afb、bfc、c”。三個過程后回到初始狀態(tài)。，其T-V圖

像如圖所示。已知可3%,4）、《3%,24），下列說法正確的是（）

A.氣體在af〃過程中壓強增大

B.氣體在bfc過程中從外界吸收的熱量等于增加的內(nèi)能

C.氣體在c-。過程中外界對氣體做的功等于氣體向外界放出的熱量

D.氣體在arb過程中內(nèi)能的減少量大于過程中內(nèi)能的增加量

【答案】BC

【解析】A.根據(jù)

P^=C

T

氣體在過程中，體積膨脹，溫度降低，因此壓強減小，A錯誤；

B.氣體在6fc過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

體積保持不變，沒有做功過程，從外界吸收的熱量全部用來增加物體的內(nèi)能，B正確;

C.氣體在C-。過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

\U=W+Q

溫度保持不變，也就是內(nèi)能不變，外界對氣體做的功等于氣體向外界放出的熱量，C正確；

D.由于“。狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相同，因此a-＞人過程中內(nèi)能的減少量等于bfc過程中內(nèi)能的增加量,

D錯誤。

故選BC。

7.下列說法正確的是（）

A.足球充足氣后很難壓縮，是因為足球內(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“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，會使分

子直徑計算結(jié)果偏大

【答案】BCD

【解析】A.足球充足氣后很難壓縮，是因為足球內(nèi)氣體壓強作用的結(jié)果，故A錯誤；

B.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，則對外做功為零，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“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，油酸的

體積變大，由

S

可知會使分子直徑計算結(jié)果偏大，故D正確。

故選BCD。

8.夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的

氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是（）

A.氣體的內(nèi)能不變

B.氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低

C.氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了

D.氣體分子的平均動能減小

【答案】BD

【解析】氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，。=0,對外做功，由熱力學(xué)第一定律

\U=Q+W

可知氣體內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，故氣體分子的平均動能減小，AC錯誤，BD

正確。

故選BD。

9.如圖是某種噴霧器示意圖，在貯液筒內(nèi)裝入一些藥液后將密封蓋蓋好。多次拉壓活塞充氣，然后打開噴

嘴開關(guān)，活塞位置不再改變，藥液可以持續(xù)地噴出，貯液筒內(nèi)的空氣可視為理想氣體，設(shè)充氣和噴液過程

筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，下列說法正確的是（）

A.充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增大

B.充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強增大，體積也變大

C.噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強減小，氣體內(nèi)能減小

D.噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體吸收熱量全部用來對外做功

【答案】AD

【解析】AB.充氣過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動能不變；充氣的過程中分子的總個數(shù)

增加，則內(nèi)能增加，而充氣的過程中氣體的體積不變，故A正確，B錯誤；

CD.噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動能不變，氣體的內(nèi)能也不變；藥液可以持續(xù)地

噴出，氣體體積增大，對外做功，由于沒有其他的變化，可知貯液筒內(nèi)的氣體吸收熱量全部用來對外做功,

故C錯誤，D正確；

故選AD。

10.景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨。猛推推桿，艾絨即可

點燃。對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中（）

A.氣體溫度升高，壓強不變

B.氣體溫度升高，壓強變大

C.外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加

D.外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少

【答案】BC

【解析】由于套筒內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)猛推推桿時推桿迅速壓縮氣體，外界對氣體做正功。由于

這一過程進行得很快，可以看成是一個近似的絕熱過程，即整個系統(tǒng)來不及向外界傳遞熱量，由公式

\U=W+Q

在瞬間

2=0

W>0

所以內(nèi)能增加，則溫度升高，氣體體積減小，壓強增大。

故選BC。

11.如圖所示，水平地面上放置■個內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸，汽缸開口朝上，缸內(nèi)通過輕質(zhì)活塞封閉■部分

氣體。初態(tài)時氣體壓強為一個大氣壓，溫度為27℃,活塞到汽缸底部距離為30cm?，F(xiàn)對缸內(nèi)氣體緩慢加

熱到427℃，缸內(nèi)氣體膨脹而使活塞緩慢上移，這一過程氣體內(nèi)能增加了100Jo已知汽缸橫截面積為50cnA

總長為50cm,大氣壓強為1.0x105pa。汽缸上端開口小于活塞面積，不計活塞厚度，封閉氣體可視為理想

氣體。求：

(1)活塞剛到氣缸頂部時封閉氣體的溫度；

(2)末態(tài)時(427℃)缸內(nèi)封閉氣體的壓強；

(3)封閉氣體共吸收了多少熱量。

【答案】(1)72=500K,