3.2 热力学第一定律-2021-2022学年高二物理课后分类练（人教版2019选择性必修第三册）

3.2　热力学第一定律 突破一　对热力学第一定律的理解 1.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 解析:在热力学第一定律ΔU=W+Q中,外界对物体做功时W为正,物体对外界做功时W为负;物体吸热时Q为正,放热时Q为负;内能增加时ΔU为正,内能减少时ΔU为负。故选D。 2.(2020·吉林通化期末)对于一定质量的理想气体,下列过程不可能发生的是(　　) A.气体膨胀对外做功,温度升高,内能增加 B.气体吸热,温度降低,内能不变 C.气体放热,压强增大,内能增大 D.气体放热,温度不变,内能不变 解析:理想气体的内能只与温度有关,气体膨胀对外做功,若吸收热量,其温度可能升高,内能增加,故A项过程可能发生;气体吸热,若同时气体可以膨胀对外做功,温度可以降低,但是内能一定减小,故B项过程不可能发生;气体放热,若同时外界可以对气体做功,体积减小,其温度可能升高,内能增大,根据=C可知,压强增大,故C项过程可能发生;气体放热,若同时外界可以对气体做功,温度可能不变,则内能也不变,故D项过程可能发生。 3.(2020·河北石家庄月考)对于一定质量的气体,下列说法正确的是(　　) A.在体积缓慢增大的过程中,气体一定对外界做功 B.在压强不断增大的过程中,外界对气体一定做功 C.在体积不断被压缩的过程中,内能一定增加 D.在与外界没有发生热交换的过程中,内能一定不变 解析:如果是自由膨胀,也就是往真空中膨胀,气体不做功,但这种膨胀不是缓慢的,如果体积缓慢地不断增大,则必对外做功,A正确;若体积不变,给气体加热,压强也会不断增大,但外界没有对气体做功,B错误;内能的变化,除了和做功有关,还与热传递有关,如果放热比外界对气体做功还多,内能不增大,反而减小,C错误;同理,D错误。 4. (2020·辽宁朝阳期末)如图所示,现用活塞将一定质量的理想气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,待系统稳定(活塞处于静止)后逐渐往活塞上堆放细沙,使活塞缓慢下降。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,且气体不会泄漏,那么,下列关于此过程的说法中正确的是(　　) A.活塞对气体做正功,内能一定增加 B.气体对活塞做正功,内能一定减小 C.气体的压强增大,内能可能不变 D.气体向外界放热,内能一定减小 解析:因为活塞缓慢下降,因此活塞对气体做正功,但是汽缸导热,因此缸内气体温度不一定升高,所以内能不一定增加,故选项A、B错误;因为活塞缓慢下降,气体的压强增大,汽缸导热,因此气体可能对外放热,根据热力学第一定律可知ΔU=Q+W,内能可能不变,故选项C正确,D错误。 突破二　热力学第一定律的应用 5.(2020·黑龙江大庆月考)气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是(　　) A.减少20 J B.增加20 J C.减少220 J D.增加220 J 解析:由热力学第一定律得ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J,则气体内能增加了20 J,故选B。 6. (2020·天津等级考,5)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。若在水不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持不变,则气体(　　) A.压强变大 B.对外界做功 C.对外界放热 D.分子平均动能变大 解析:在水向外不断喷出的过程中,罐内气体体积增大,则气体对外界做功,根据玻意耳定律可知,罐内气体的压强减小,选项A错误,B正确;又由于罐内气体温度不变,内能不变,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,选项C错误;根据温度是分子平均动能的标志可知,温度不变,分子平均动能不变,选项D错误。 7.(2020·江苏淮安月考)如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动。设筒内气体不与外界发生热交换,当人从椅子上离开,M向上滑动的过程中(　　) A.外界对气体做功,气体内能增大 B.外界对气体做功,气体内能减小 C.气体对外界做功,气体内能增大 D.气体对外界做功,气体内能减小 解析:由题可知,当人从椅子上离开,M向上滑动的过程中,气体对外界做功。因筒内气体不与外界发生热交换,则Q=0。由热力学第一定律ΔU=W+Q=W<0,可知气体内能减小,故A、B、C错误,D正确。 8. (2021·河北张家口月考)(多选)如图,一定质