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第三章 热力学定律2　热力学第一定律同步练习一、单选题1．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空。现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中（　　）A．气体不做功，温度不变，内能不变 B．气体不做功，温度不变，内能减少C．气体对外界做功，温度降低，内能减少 D．气体对外界做功，温度不变，内能减少2．给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体A．从外界吸热 B．对外界做负功C．分子平均动能减少 D．内能增加3．如图所示，一绝热容器与外界没有热交换被隔板K隔开成a、b两部分，a内有一定量的稀薄气体，b内为真空抽开隔板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，内能增加C．气体不做功，内能不变 D．外界对气体做功，内能增加4．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中气缸内的气体（　　）A．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多B．气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因C．缸内气体的分子热运动平均速率保持不变D．气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量5．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，该过程气体的压强p与体积V的关系如图所示，则从A到B的过程（　　）A．气体的温度降低 B．气体的内能减小C．外界对气体做功 D．气体从外界吸收热量6．关于气体的内能，下列说法正确的是（　　）A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能一定改变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关7．如图所示，一定质量理想气体的体积V与温度T关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。则下列说法中正确的是（　　）A．在A、B、C三个状态中B对应的压强最大B．在A、B、C三个状态中C对应的压强最大C．过程中外界对气体做功，内能增加D．过程中气体吸收热量，内能不变8．五颜六色的气球是很多小孩非常喜欢的玩具。将一个气球从较冷的室外带到较温暖的室内（室内外温差较大），一段时间后球内气体状态稳定，气球无漏气现象。在此过程中关于气球内气体说法正确的是（　　）A．分子平均间距减小B．分子平均动能减小C．气体的压强不会发生变化D．气体吸收的热量大于内能的增加量9．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p—V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。下列说法正确的是（　　）A．气体从状态M到状态N的过程中温度先降低后升高B．气体从状态N到状态Q的过程中温度先升高后降低C．气体从状态N到状态Q的过程中放出热量D．气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功二、多选题10．某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体 。A．在状态a和c时的内能可能相等B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C．b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能D．d→a过程单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少E.在一次循环过程中吸收的热量等于放出的热量11．如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门闭合，压下压杆可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则___________。A．充气过程中，储气室内气体的内能不变B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能减小C．喷水过程中，储气室内气体压强减小D．喷水过程中，储气室内气体放热12．如图所示为一定质量的理想气体体积随温度变化的图像。下列说法正确的是___________。A．气体在状态的内能相等B．过程中气体从外界吸收热量C．过程中气体的压强不变D．过程中气体的压强逐渐增大E.过程中气体从外界吸收了热量三、填空题13．一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b，再等容增压到状态c，然后膨胀到状态d，其压强p与体积V的关系如图所示，其中曲线为双曲线的一支。若气体在状态a时的热力学温度为，气体由状态a等压膨胀到状态b的过程中内能增加了，则该过程中气体从外界吸收的热量为__________，在状态d时的热力学温度为___________。四、实验题14．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置.在玻璃管内引入一小段油柱,将一定质量的空气密封在容器内,被封空气的压强跟大气压强相等.如果不计大气压强的变化,利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系.(1) 关于瓶内气体,下列说法中正确的有____. A．温度升高时,瓶内气体体积增大,压强不变B．温度升高时,瓶内气体分子的动能都增大C．温度升高,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多D．温度不太低,压强不太大时,可视为理想气体(2) 改变烧瓶内气体的温度,测出几组体积V与对应温度T的值,作出V-T图象如图所示.已知大气压强p0=1×105 Pa,则由状态a到状态b的过程中,气体对外做的功为____J.若此过程中气体吸收热量60 J,则气体的内能增加了____J. (3) 已知1 mol任何气体在压强p0=1×105 Pa,温度t0=0 ℃时,体积约为V0=22.4 L.瓶内空气的平均摩尔质量M=29 g/mol,体积V1=2.24 L,温度为T1=25 ℃.试估算瓶内空气的质量____.五、解答题15．汽缸内封闭了一定质量、压强为p=1.0×105 Pa、体积为V=2.0 m3的理想气体，现使气体保持压强不变，体积缓慢压缩至V′=1.0 m3，此过程气体向外界释放了Q=1.2×105 J的热量，则：(1)压缩过程外界对气体做了多少功？(2)气体内能变化了多少？试卷第1页，总3页参考答案1．A【详解】绝热容器没有与外界交换热量，气体在真空中自由膨胀，对外不做功，根据公式所以内能不变，A正确。故选A。2．A【详解】不计分子间势能，气体的内能只有动能，只由温度决定，所以气体内能不变，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，气体膨胀对外做功，所以气体要从外界吸热，A对；3．C【解析】稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0；绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0，W=0，则根据热力学第一定律得知内能不变，故C正确，ABD错误．4．C【详解】A．活塞上方液体缓慢流出，封闭气体的压强逐渐减小，由于气缸和活塞是导热的且外界温度保持不变，故封闭气体的温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积增大，单位体积分子数减小，单位时间内气体分子对活塞撞击的次数减少，A错误；B．活塞向上运动的原因是气体对活塞的压力大于活塞与液体重力与大气压力之和，活塞所受合力向上导致的，与气体分子间的斥力无关，B错误；C．气体温度不变，分子平均动能不变，气体的分子热运动平均速率保持不变，C正确；D．温度不变，内能不变，气体体积增大，对外做功，据热力学第一定律可知，从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，D错误。故选C。5．D【详解】AB．因为从A到B，气体的pV乘积变大，则气体的温度升高，内能增加，选项AB错误；C．从A到B，气体的体积变大，则气体对外界做功，选项C错误；D．根据热力学第一定律，气体内能增加，且气体对外做功，则气体从外界吸收热量，选项D正确。故选D。6．D【详解】A．质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故A错误；B．物体的内能与温度、体积有关，与物体宏观整体运动的机械能无关，所以整体运动速度越大，其内能不一定越大，故B错误；C．气体被压缩时，外界对气体做功W＞0，如果向外界放热Q＜0，根据热力学第一定律，△U=W+Q，可能△U=0内能不变，故C错误；D．理想气体分子间无分子势能，理想气体的内能只与温度有关，故D正确。故选D。7．B【详解】AB．状态C的温度最高、体积最小，故压强最大。A错误，B正确；C．过程中，体积减小，外界对气体做功，温度不变，故内能不变。C错误；D．过程中，体积不变，不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸热。D错误。故选B。8．D【详解】A．温度升高，气球体积膨胀，分子平均间距增大。A错误；B．温度升高，分子的平均动能增大。B错误；C．根据气体状态方程，因为气体温度及体积均变大，所以其压强无法确定。C错误；D．气体温度升高，内能增大，气球膨胀，对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收的热量大于内能的增加量。D正确。故选D。9．D【详解】A．根据p—V图像的等温线可知，气体从状态M到状态N的过程中温度先升高后降低， A错误；BC．气体从状态N到状态Q的过程中，体积不变，压强变大，故气体的温度升高，内能增大，结合热力学第一定律可知，该过程气体吸收热量， BC错误；D．因气体从状态Q到状态M的过程中的压强较大，而两种情况气体体积的变化相同，故气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功，D正确。故选D。10．BCD【详解】A．从c到d为绝热膨胀，有 ， ，根据热力学第一定律，可知 ，温度降低；从d到a，体积不变，由查理定律可知压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于状态a态温度，根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态a的内能小于状态c的内能，A错误；B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功 ， ，根据热力学第一定律，可知即外界对其做的功全部用于增加内能，B正确；CE．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则即即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，E错误C正确；D．d→a过程，气体体积不变，外界对气体不做功，而气体压强减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，D正确。故选BCD。11．C【详解】AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，选项AB错误；CD．喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，所以气体压强减小，选项C正确，D错误。故选C。12．BDE【详解】A．一定量的理想气体内能由温度唯一决定，而气体在状态时的温度不一样，故气体在状态的内能不相等，故A错误；B．过程中气体温度升高，其内能增大；其体积增大，对外做功，据热力学第一定律，可知气体从外界吸收热量，故B正确；C．若图过原点，则气体压强不变，而题中的未过原点，故C错误；D．过程中，不变，增大， 据，可知，气体的压强在逐渐增大，故D正确；E．过程中，不变，则，而增大，增大，据热力学第一定律，可知，气体从外界吸收了热量，故E正确。故选BDE。13．【详解】[1]从a到b，理想气体做等压变化，气体对外做功为根据热力学第一定律，有联立，可得[2]根据曲线为双曲线的一支，可知从c到d，气体做等温变化，有根据理想气体状态方程，从a到c有联立，可得14．AD 50 10 2.66g【详解】（1）[1]．A．温度升高时，由于气压等于外界大气压，不变，故瓶内气体体积增大，故A正确；B．温度升高时，瓶内气体分子的热运动的平均动能增大，但不是每个分子的动能均增加，故B错误；C．气体压强是分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度升高，分子热运动的平均动能增加，气压不变，故瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少，故C错误；D．温度不太低，压强不太大时，实际气体均可视为理想气体，故D正确；故选AD.（2）[2][3]．由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为：若此过程中气体吸收热量60J，则气体的内能增加（3）[4]．瓶内空气体积V1=2.24L，温度为T1=25+273=298K，转化为标准状态，有解得：物质的量为故质量：15．(1)1.0×105 J；(2)减少了2×104 J【详解】(1)外界对气体做功W=p·ΔV=p（V-V′）解得W=1.0×105 J(2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量ΔU=Q＋W=-1.2×105 J＋1.0×105 J=-2×104 J即气体内能减少了2×104 J

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