3.2 热力学第一定律 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法正确的是（　　） A．一物质在某状态下是晶体，在一定条件下，它可能变为非晶体 B．某气体温度升高，单位时间内分子撞击器壁单位面积上的次数一定增大 C．气体从外界吸热，其分子平均动能一定增大 D．人们可以直接观察到墨水在清水中的扩散现象，说明肉眼可以直接观察到墨水分子的运动 2．如图所示，一个内壁光滑、导热良好的汽缸悬挂在天花板上，轻质活塞上方封闭着理想气体，若用向 下的力 F 缓慢将活塞向下拉动一小段距离，则（　　） A．缸内气体的温度可能降低 B．缸内气体分子的平均动能会减小 C．缸内气体会吸热 D．若拉力 F 对活塞做的功为 W，则缸内气体的内能减少了 W 3．关于热现象下列说法正确的是（　　） A．两分子间距离增大，分子势能一定增大 B．气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击的结果 C．物体从外界吸热，其内能一定增大 D．悬浮在液体中的固体颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显 4．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 5．下列说法正确的是（　　） A．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 B．物体对外界做功，其内能一定减少 C．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 D．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 6．气缸中一定质量的理想气体内能增加了 180 J ,下列说法中正确的是( ) A．—定是外界对物体做了 180 J 的功 B．—定是气体吸收了 180 J 的热量 C．一定是气体分子总动能增加了 180 J D．物体的分子平均动能可能不变 7．根据热力学定律，可知下列说法中正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能必定增加 B．随着科技的发展，机械效率是100% 的热机是可能制成的 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不 能从低温物体传递给高温物体 8．下列说法中正确的是 A．物体内能增大时，温度不一定升高 B．物体温度升高，每个分子的动能都增加 C．物体对外界做功，其内能一定减少 D．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 9．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，让左侧气体自由 膨胀到右侧直至平衡，在此过程中(　 　) A．气体对外界做功，温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，温度不变，内能不变 C．气体不做功，温度不变，内能不变 D．气体不做功，温度不变，内能减少 10．关于热现象，下列说法正确的是（ A．物体温度不变， 其内能一定不变 ） B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能一定增大 C．外界对物体做功，物体的内能一定增加 D．物体放出热量，物体的内能一定减小 11．如图所示，A、B 为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气 体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O 为固定轴，且 MO=NO，将 A 中气体温度 升高（变化不大）到杠杆 MN 重新平衡，下列说法正确的是（ ） A．B 中气体温度不变 B．B 中气体温度降低 C．A 中气体克服外力做功，外界对 B 气体做功 D．A 中气体内能增加，B 中气体内能减少 12．如图，一绝热容器被隔板 K 隔开成 a，b 两部分．已知 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．气体不做功，内能不变 C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强不变，温度不变 13．下列说法正确的是（ ） A．布朗运动只能在液体里发生，且温度越高，布朗运动越激烈 B．分子间距离增大，分子间作用力对外表现可能为斥力 C．分子动能与分子势能的和叫作这个分子的内能 D．滴进水中的墨水微粒能做扩散运动，说明分子间有空隙 6 6 E．外界对某理想气体做功 2.0 �10 J ，气体对外放热 1.0 �10 J ，则气体温度升高 14．下列有关热力学第一定律的说法正确的是（ ） A．气体膨胀时，同时又从外界吸收热量，气体的内能一定增大． B．气体在等压膨胀时，一定会从外界吸收热量． C．凡是满足热力学第一定律的的热学现象一定可以发生． D．热力学第一定律实际是热学中的能量守恒定律． 15．关于一定量的气体，下列说法正确的是(　　) A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和 B．气体吸收的热量可以完全转化为功 C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高 二、填空题 16．一定质量的理想气体从初状态 I 变到末状态 II 的过程中，温度升高，压强增大，变化过程中 p－T 图像 如图所示，由图像可知，初状态 I 的体积___________（填“小于”、“等于”或“大于”）末状态 II 的体积；初状 态 I 的内能___________（填“小于”、“等于”或“大于”）末状态 II 的内能；初状态 I 变到末状态 II 气体______ _____（填“吸收”或“放出”）热量。 17．一定质量的理想气体压强 p 与热力学温度 T 的关系如图所示，AB、BC 分别与 p 轴和 T 轴平行．气体 在状态 C 时分子平均动能______（选填“大于”、“等于”或“小于”A 状态时分子平均动能．气体从状态 A 经状 态 B 变化到状态 C 的过程中，对外做的功为 W，内能增加了 ΔU，则此过程气体吸收的热量为______． 18．如图所示，用横截面积为 S 的活塞在气缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为 m．在活塞上施加恒力 F 缓慢推动活塞，使气体体积减小． (1)设上述过程中气体温度保持不变，则气缸内的气体压强______(选填“增大”、“减小”或“不变”)，按照分子 动理论从微观上解释，这是因为_______; (2) 设上述过程中活塞下降的最大高度为 Δh，气体放出的热量为 Q，外界大气压强为 p0，试求此过程中被 封闭气体内能的变化 ΔU_________. 19．一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变化到状态 C 的 P-V 图像如图所示。在由状态 A 变化到状态 B 的过程中，理想气体的温度___________（填“升高”、“降低”或“不变”）。在由状态 A 变化到状态 C 的过程 中，理想气体吸收的热量___________ 它对外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”） 三、综合题 20．如图所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活 塞距离汽缸底部高度 h1=0.50m，气体的温度 t1=27℃．给汽缸缓慢加热至 t2=207℃，活塞缓慢上升到距离 汽缸底某一高度 h2 处，此过程中缸内气体增加的内能△U=300J。已知大气压强 p0=1.0×105Pa，活塞横截面 积 S=5.0×10﹣3m2。求： ① 活塞距离汽缸底部的高度 h2； ② 此过程中缸内气体吸收的热量 Q。 2 21．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆柱形汽缸内，质量 m  20kg 、横截面积 S  100cm 的 活塞，可沿汽缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性，整个装置与外界绝热。初始时气体的温度 t  27℃， 活塞距离汽缸底部的高度 h1  0． 8m ，大气压强 p0  1． 0 �105 Pa 。现给电热丝通电缓慢加热气体，使活塞缓 2m ，此过程中电热丝放出的热量为 500J ，重力加速度 g 取 10m/s ，求： 慢上升高度 h  0． 2 (1)初始时气体的压强 (2)活塞上升 h2  0． 2m 时，气体的温度为多少摄氏度； (3)此过程中气体内能的增加量。 5 22．某容器封闭一定质量的理想气体，压强为 5 �10 Pa ，保持气体压强不变，将气体温度从 300K 升高至 600K ，其 V T 图象如图所示。已知当气体温度 300K 时体积为 (1)温度为 600K 时气体的体积； (2)温度从 300K 升高至 600K 过程中气体对外所做的功。 0.5m3 ，求： 23．如图，一开口向下的汽缸竖直放置，汽缸壁内有卡口 a 和 b ，厚度不计的活塞可以在 a 、 b 间自由移 动，已知 a 距缸顶的高度为 H，a、b 间距为 h，活塞上方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 M ，面积为 S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，且恰 p0 a T 好对卡口 无压力，外界大气压强为 ，汽缸内外温度均为 。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至 活塞刚好到达 b 处。重力加速度为 g ，求： （a）此时汽缸内气体的温度； o （b）如果缸内气体每升高1 C ，内能升高 E0，求在此过程中从电阻丝吸收了多少内能。 参考答案： 1．A 【详解】 A．晶体和非晶体在适当的条件下可以互相转化．例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，A 正 确； B．一定质量的气体，若体积保持不变时，温度升高时单位时间内分子撞击器壁单位面积上的次数增大，B 错误； C．气体从外界吸热，内能不一定增大，其分子平均不一定增大，C 错误； D．分子很小，分子运动是无法用肉眼观察的，D 错误。 故选 A。 2．C 【详解】 AB. 内壁光滑、导热良好的汽缸, 在力 F 缓慢将活塞向下拉动一小段距离的过程中，缸内气体的温度保持不 变，缸内气体分子的平均动能也保持不变，故 AB 错误； U W + Q 知，在力 F 缓慢将活塞向下拉动一小段距离的过程中，气体对外做功 W  0 C.由热力学第一定律 Δ= ，而温度保持不变，则 Δ0U  ，所以 Q  0 ，缸内气体会吸热，故 C 正确； D. 拉力 F 对活塞做的功与缸内气体内能的变化无关，故 D 错误。 故选 C。 3．B 【详解】 A．当分子表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大，当分子力表现为斥力时，分子势能随分 子间距离的增大而减小，故 A 错误； B．密闭容器内气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，故 B 正确； C．根据热力学第一定律 △U=Q+W 可知气体从外界吸收热量，即 Q＞0，若同时气体对外界做功，即 W＜0，且气体