3.2 热力学第一定律专题复习 2021—2022 学年高中物理人教版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法正确的是（ ） A．气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大 B．单晶体和多晶体都有确定的熔点 C．温度低的物体分子运动的平均速率小 D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离 2．在热力学第一定律的表达式 ΔU=W+Q 中,关于 ΔU、W、Q 各个物理量的正、负,下列说法中正确的是(　 ) A．外界对物体做功时 W 为正,吸热时 Q 为负,内能增加时 ΔU 为正 B．物体对外界做功时 W 为负,吸热时 Q 为正,内能增加时 ΔU 为负 C．外界对物体做功时 W 为负,吸热时 Q 为负,内能增加时 ΔU 为负 D．物体对外界做功时 W 为负,吸热时 Q 为正,内能增加时 ΔU 为正 3．下列说法中正确的是 A．液体与大气相接触，表面层内分子所受其它分子的作用表现为相互吸引 B．一定质量理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变 C．物理性能各向同性的固体，可能是单晶体 D．分子运动的平均速率可能为零 4．下列各事例中通过热传递改变物体内能的是 ( 　　 ) A．车床上车刀切削工件后发热 B．擦火柴时火柴头温度升高 C．用肥皂水淋车刀后车刀降温 D．搓搓手就会觉得手发热 5．如图所示，导热的气缸固定在平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内壁光 滑．现用水平外力 F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭气体 （ ） A．外界对气体做功 B．气体分子平均动能不变 C．气体压强保持不变 D．单位体积内气体分子个数增加 6．一定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 pT 图像如图所 示，其中对角线 ac 的延长线过原点 O。下列判断正确的是（　　） A．气体在 a、c 两状态的体积相等 B．气体在状态 a 时的内能小于它在状态 c 时的内能 C．在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 7．一定量的理想气体从状态 M 开始，经状态 （　　） A． N � P 过程，气体放热 B． M � N 过程，气体体积变大 C．气体在 N 时的体积比在 Q 时的体积小 N、、 P Q 回到状态 M，如 p T 图所示。下列说法正确的是 D． P � M 过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增加 8．下列说法正确的是（　　） A．液体分子的无规则运动称为布朗运动 B．气体放出热量，其分子平均动能减小 C．玻璃裂口放在火上烧熔，其尖端变圆的原因是表面张力的作用 D．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积 9．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定 压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门 M 打开，水即从枪口喷出，罐内气体可看作理想气体，若在水不断 喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A．压强变大 B．对外界不做功 C．从外界吸热 D．分子平均动能变小 10．如图所示为一带活塞的气缸，缸内盛有气体，缸外为恒温环境，气缸壁是导热的。现令活塞向外移动 一段距离，在此过程中气体吸热，对外做功，用 W1 表示，然后设法将气缸壁及活塞绝热，推动活塞压缩 气体，使活塞回到原来位置，此过程外界对气体做功用 W2 表示，则（ ） A．有可能使气体回到原来状态，且 W1<W2 B．不可能使气体回到原来状态，但 W1=W2 C．有可能使气体回到原来状态，且 W1>W2 D．上面 A、B、C 三种说法都不可能实现 11．如图所示，固定的气缸内由活塞 B 封闭着一定质量的理想气体，在外力 F 作用下，将活塞 B 缓慢地向 右拉动．在拉动活塞的过程中，假设气缸壁的导热性能良好，环境的温度保持不变，则下列说法正确的是 A．气体从外界吸热，内能增加 B．气体向外界放热，内能减少 C．气体对外界做功，气体压强变小 D．外界对气体做功，气体压强变小 12．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能 C 冰融化为 0� C 的水时，分子势能增加 B．一定质量的 0� C．一定质量的理想气体放出热量，它的内能一定减小 D．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的 13．一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 p－T 图象如图所示．下 列判断正确的是(　　) A．过程 ab 中气体一定吸热 B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C．过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最大 14．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体发生以下两种状态变化：第一种变化是从状态 A 到 状态 B，外界对该气体做功为 6J；第二种变化是从状态 A 到状态 C，该气体从外界吸热的热量为 9J，图线 AC 的反向延长线通过坐标原点 O，B、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，则下列说法中正 确的是（　　） A．从 A 状态到 B 状态气体放出 3J 的热量 B．从 A 状态到 C 状态气体内能增加 9J C．气体从 A 状态到 B 状态与外界交换热量和 A 状态到 C 状态相同 D．气体从 A 状态到 B 状态的内能变化小于从 A 状态到 C 状态 15．在热力学第一定律的表达式 ΔU=W＋Q 中关于 ΔU、W、Q 各个物理量的正、负，下列说法中正确的是 （　　） A．外界对物体做功时 W 为正，吸热时 Q 为负，内能增加时 ΔU 为正 B．物体对外界做功时 W 为负，吸热时 Q 为正，内能增加时 ΔU 为负 C．物体对外界做功时 W 为负，吸热时 Q 为正，内能增加时 ΔU 为正 D．外界对物体做功时 W 为负，吸热时 Q 为负，内能增加时 ΔU 为负 二、填空题（共 4 题） 16．一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 图象如图所示，气体分子在单位时间内 撞击容器上单位面积的次数用 N 表示，则 NA ______ 过程中吸收的热量。（填“大于”、“小于”或“等于” ) NB 。气体在 A � B 过程中放出的热量______在 B � C 17．如图所示，一个活塞将绝热容器分成 A、B 两部分，用控制栓 K 固定活塞．保持 A 体积不变，给电热 丝通电，则此过程中气体 A 的内能________ ， 温度________；拔出控制栓 K ， 活塞将向右移动压缩气 体 B ， 则气体 B 的内能________ ． 18．在大气中，空气团竖直运动经过各气层的时间很短，因此，运动过程中空气团与周围空气热量交换极 少，可看作绝热过程。潮湿空气团在山的迎风坡上升时，水汽凝结成云雨，到山顶后变得干燥，然后沿着 背风坡下降时升温，气象上称这股干热的气流为焚风（大气压强随高度的增加而减小）。空气团在山的迎 风坡上升时温度降低，原因是空气团___________（选填“对外放热”或“对外做功”）；设空气团的内能 U 与 温度 T 满足 U=CT（C 为一常数），空气团沿着背风坡下降过程中，外界对空气团做功为 W，则此过程中 空气团升高的温度 ΔT=___________。 19．（2）如图甲，是“探究某种固体物质熔化时温度变化规律”的实验装置，图 乙是根据实验数据描绘出 的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。 ① 该物质的熔点是 ______ ℃。 ② 该物质是 ______ （选填“晶体”或“非晶体”）。 ③ 该物质在 B 点的内能 _______ （选填“大于”“小于”或“等于”）C 点的内能 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为 m，横截面积为 S，与容器底部相距 h．现通过电热丝缓慢加热气体，当气体的温度为 T1 时活塞上升了 h． 已知大气压强为 p0．重力加速度为 g，不计活塞与气缸间摩擦． ① 求温度为 T1 时气体的压强； ② 现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为 m0 时，活塞恰好回到原来位置， 求此时气体的温度． 21．某物理兴趣小组为了测出一个内部形状不规则的球状玻璃容器的容积，在容器开口处插入一根两端开 口的玻璃管，并对容器与玻璃管的接口密封，保持玻璃管竖直放置，如图所示。玻璃管中空部分粗细均匀， 横截面积为 S．用一段长度为 h 的水银柱封闭气体，当温度为 T1 且水银柱静止时，玻璃管内封闭气体的长 T2 l2 l1 度为 ；当把容器浸到温度为 的热水中，水银柱再次静止时，玻璃管内封闭气体的长度变为 。已知整 个过程中，大气压强未发生变化，水银柱没有溢出管口，气体可以看做理想气体，水银密度为  ，大气压 强为 p0 ，重力加速度为 g，求： （1）容器的容积 V 为多少？ （2）若整个过程中，被封闭气体吸收的热量为 Q，则气体的内能变化了多少？ 22．如图所示，内壁光滑且长为 L＝50cm 的绝热气缸固定在水平面上，气缸内用横截面积为 S＝100cm2 的 绝热活塞封闭有温度为 t0＝27℃的理想气体，开始时处于静止状态的活塞位于距左侧缸底 l＝30cm 处．现 用电热丝对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动．（已知大气压强为 P0＝1.0×105Pa） ① 试计算当温度升高到 t＝377℃时，缸内封闭气体的压强 P； ② 若气缸内电热丝的电阻 R＝100Ω，加热时电热丝中的电流为 I＝0.2A，在此变化过程中共持续了 t'＝ 300s，不计电热丝由于温度升高而吸收热量，试计算气体增加的内能 ΔU． 23．如气体压强-体积图所示，摩尔数为 的双原子理想气体构成的系统经历一正循环过程（正循环指沿图 中箭头所示的循环），其中自 A 到 B 为直线过程，自 B 到 A 为等温过程。双原子理想气体的定容摩尔热容 5 为 2 R ﹐R 为气体常量。 （1）求直线 AB 过程中的最高温度； （2）求直线 AB 过程中气体的摩尔热容量随气体体积变化的关系式，说明气体在直线 AB 过程各段体积范 围内是吸热过程还是放热过程，确定吸热和放热过程发生转变时的温度 Tc； （3）求整个直线 AB 过程中所吸收的净热量和一个正循环过程中气体对外所作的净功。 参考答案： 1．B 2．D 3．A 4．C 5．B 6．A 7．A 8．C 9．C 10．