专题3.2 热力学第一定律（三大题型）-2024-2025学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第三册）

专题3.2 热力学第一定律（三大题型） 知识点1 热力学第一定律 题型一：理解热力学第一定律的表述和表达式 题型二：判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 题型三：计算系统内能改变、吸放热及做功 作业 巩固训练 热力学第一定律 知识点1 一、热力学第一定律 1、改变内能的两种方式 做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的。 2、热力学第一定律 内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 应用：①绝热做功过程中，Q＝0，ΔU＝W，外界对物体做的功等于物体内能的增加量；②若过程中不做功只传热，W＝0，则ΔU＝Q，物体吸收的热量等于物体内能的增加量；③若过程的始末状态物体的内能不变，ΔU＝0，即W＋Q＝0，则W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量；或Q＝－W，物体吸收的热量等于物体对外界做的功。 二、对理想气体应用热力学第一定律 对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和(即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积)。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取决于其温度是否变化，升温，ΔU为正，降温，ΔU为负，温度不变，ΔU＝0。 理想气体是否做功，取决于其体积的变化。若体积变大，则为气体对外界做功；体积变小，则为外界对气体做功；体积不变，则做功为零。 热量Q取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。 外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为W＝pΔV。(p为理想气体的压强、ΔV为理想气体体积的变化量) 三、热力学第一定律与图像的综合应用 气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析：①由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功；②由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小；③由热力学第一定律ΔU＝Q＋W判断气体是吸热还是放热；④在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 四、热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 明确研究对象：①气体②气缸、活塞、液柱等。 两类分析：①气体实验定律：状态量，初末态之间发生的变化；②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况。 选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律。 对结果进行分析和讨论。 【易混易错警示】 应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据。对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 题型一：理解热力学第一定律的表述和表达式 【典例1-1】某未密闭房间的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，下列正确的是（　　） A．室内空气的压强比室外的小 B．室内空气分子的平均动能比室外的大 C．室内空气的密度比室外大 D．室内空气对室外空气做了负功 【变式1-1】一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0 ， 2p0）、b（2V0 ， p0）、c（3V0 ， 2p0）。以下判断正确的是（　　） A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功 B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量小于在b→c过程中从外界吸收的热量 C．在c→a过程中，外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量 D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量 题型二：判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【典例1-2】如图为一定质量的理想气体的压强与体积的关系图像，气体状态经历完成一次循环，状态的温度为300K，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体向外界放热 B．的过程中，外界对气体做功 C．的过程中，气体分子的平均动能减小 D．状态时，气体温度为100K 【变式1-2】密闭容器内封闭一定质量的理想气体，经历的等压过程和的绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能增加 B．过程中，分子平均动能不变 C．过程中，气体从外界吸收热量 D．过程单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数不变 题型三：计算系统内能改变、吸放热及做功 【典例1-3】如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，仍浸没在液体中，深度相同。则（　　） A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．两球对外做的功一样多 【变式1-3】一定质量的理想气体沿如图所示箭头方向发生状态变化，则下列说法正确的是（　　） A．b到c过程体积增大，气体对外做功，内能减小 B．b到c过程吸收的热量多于做功值 C．c到a过程内能一直不变 D．完成一个循环过程，气体吸收热量 多选题 1．一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态A时的温度为TA=300K，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态C时的温度 B．从A到C过程外界对气体做了-600J的功 C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变 D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J 2．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A。其状态变化过程的p-T图像如图所示，已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（　　）    A．气体在状态A时的密度大于在状态C时的密度 B．气体从状态A到状态B的过程中从外界吸收热量 C．气体在状态B时的体积为 D．气体从状态B到状态C再到状态A的过程中向外吸收400J热量 3．一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，其图像如图所示。整个过程中，气体在（　　） A．状态a时的分子平均动能最小 B．状态b时的内能最小 C．ab过程中，温度不断下降 D．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少 E．ca过程中，外界对气体做功100J 4．一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其V—T图像如图示。下列说法正确的有（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强不变 D．B→C的过程中，气体内能增加 5．一定质量的理想气体从状态A开始经状态B、C、D又变化回A状态，其状态变化过程的图象如图所示，已知该气体在状态A时的压强为Pa，下列说法正确的是（　　） A．状态A的压强大于状态B的压强 B．B到C过程中，气体分子的速率分布曲线一定发生变化 C．C到D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．D到A过程中，气体吸收热量大于120J 6．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K．某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27℃，状态C和D的温度均为-133℃，下列判断正确的是（   ） A．气体由状态A到B过程，温度先升高后降低 B．气体由状态B到C过程，内能保持不变 C．气体由状态C到D过程，分子间的平均间距减小 D．气体由状态C到D过程，气体对外做功 7．如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：气缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入气缸内，压缩气缸内的空气，并点燃气缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到气缸外。柱塞和气缸密封良好，则（　　） A．在压缩冲程，气缸内气体发生等温变化 B．在压缩冲程，柱塞对气缸内气体做正功 C．在做功冲程，气缸内气体压强保持不变 D．在做功冲程，气缸内气体对柱塞做正功 8．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（　　） A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，内能增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做正功，内能减小 9．一定质量的理想气体经历了如图所示的、、、四个过程，其中的延长线通过坐标原点，气体、、、四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（　　） A．气体在过程中体积减小 B．气体在过程中内能不变 C．气体在过程和过程中内能变化量绝对值相等 D．气体在过程中吸收的热量大于内能变化量 10．一定质量的理想气体从状态M经过状态N变化到状态P，其图象如图所示，下列说法正确的是（  ） A．的过程中，外界对气体做功 B．的过程中，气体放出热量 C．的过程中，气体的压强增大 D．的过程中，气体的内能减小 11．一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大 B．由B到C的过程中，气体将放出热量 C．由C到D的过程中，气体的内能保持不变 D．由D到A的过程中，气体对外做功 E．经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量 12．某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上（无漏气），如图所示。杯内空气（视为理想气体）的温度约为98℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，此时杯中空气的温度与外部环境温度均为27℃，这段时间（　　） A．杯内空气分子平均动能减小 B．杯内空气的压强减小，密度减小 C．杯内空气分子对杯壁单位时间内、单位面积上的碰撞次数减少 D．杯内空气对杯盖做功，内能减少 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题3.2 热力学第一定律（三大题型） 知识点1 热力学第一定律 题型一：理解热力学第一定律的表述和表达式 题型二：判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 题型三：计算系统内能改变、吸放热及做功 作业 巩固训练 热力学第一定律 知识点1 一、热力学第一定律 1、改变内能的两种方式 做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的。 2、热力学第一定律 内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 应用：①绝热做功过程中，Q＝0，ΔU＝W，外界对物体做的功等于物体内能的增加量；②若过程中不做功只传热，W＝0，则ΔU＝Q，物体吸收的热量等于物体内能的增加量；③若过程的始末状态物体的内能不变，ΔU＝0，即W＋Q＝0，则W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量；或Q＝－W，物体吸收的热量等于物体对外界做的功。 二、对理想气体应用热力学第一定律 对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和(即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积)。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取决于其温度是否变化，升温，ΔU为正，降温，ΔU为负，温度不变，ΔU＝0。 理想气体是否做功，取决于其体积的变化。若体积变大，则为气体对外界做功；体积变小，则为外界对气体做功；体积不变，则做功为零。 热量Q取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。 外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为W＝pΔV。(p为理想气体的压强、ΔV为理想气体体积的变化量) 三、热力学第一定律与图像的综合应用 气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析：①由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功；②由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小；③由热力学第一定律ΔU＝Q＋W判断气体是吸热还是放热；④在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 四、热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 明确研究对象：①气体②气缸、活塞、液柱等。 两类分析：①气体实验定律：状态量，初末态之间发生的变化；②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况。 选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律。 对结果进行分析和讨论。 【易混易错警示】 应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据。对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 题型一：理解热力学第一定律的表述和表达式 【典例1-1】某未密闭房间的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，下列正确的是（　　） A．室内空气的压强比室外的小 B．室内空气分子的平均动能比室外的大 C．室内空气的密度比室外大 D．室内空气对室外空气做了负功 【答案】B 【详解】A．房间未密闭，室内外空气的压强相等，故A错误； B．室内空气温度高于室外空气温度，室内空气分子的平均动能大于室外，故B正确； C．等压升温，气体体积应该增大，但室内空间不会变化，室内气体的总质量减小，密度减小，故C错误； D．等压升温，气体体积增大，气体对外做正功，故D错误。 故选B。 【变式1-1】一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0 ， 2p0）、b（2V0 ， p0）、c（3V0 ， 2p0）。以下判断正确的是（　　） A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功 B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量小于在b→c过程中从外界吸收的热量 C．在c→a过程中，外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量 D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量 【答案】B 【详解】A．根据p-V图象的面积表示气体做功，得气体在a→b过程中对外界做的功为 b→c过程中气体对外界做的功为 所以气体在a→b过程中对外界做的功等于在b→c过程中对外界做的功，故A错误； B．气体在a→b过程中，因为a、b两个状态的pV相等，所以 Ta = Tb 即 根据热力学第一定律 可知，从外界吸收的热量为 气体在b→c过程中，因为c状态的pV大于b状态的pV，所以 Tb< Tc 即 根据热力学第一定律 可知，在b→c过程中从外界吸收的热量为 则有 故B正确； C．在c→a过程中，气体等压压缩，温度降低，即 ，Wca > 0 根据热力学第一定律 可知，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故C错误； D．根据上面选项分析，有 Ta= Tb 而一定质量理想气体的内能只与温度有关，所以气体在c→a过程中内能的减少量等于b→c过程中内能的增加量，故D错误。 故选B。 题型二：判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【典例1-2】如图为一定质量的理想气体的压强与体积的关系图像，气体状态经历完成一次循环，状态的温度为300K，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体向外界放热 B．的过程中，外界对气体做功 C．的过程中，气体分子的平均动能减小 D．状态时，气体温度为100K 【答案】C 【详解】AD．由图像可知，过程中气体体积不变，根据查理定律可得 代入数据解得 即温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律可得 其中 ， 解得 即气体从外界吸热，AD错误； B．有图像可知，的过程中，气体体积增加，气体对外界做功，B错误； C．由图象可知，的过程中，气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得 解得 可知，该过程气体温度降低，分子平均动能减小，C正确。 故选C。 【变式1-2】密闭容器内封闭一定质量的理想气体，经历的等压过程和的绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能增加 B．过程中，分子平均动能不变 C．过程中，气体从外界吸收热量 D．过程单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数不变 【答案】C 【详解】AB．的绝热过程，由于气体体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，则气体温度降低，分子平均动能减小，故AB错误； CD．过程中，气体的压强不变，体积变大，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，分子平均动能增大，由于压强不变，根据压强微观意义可知，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数变少；由于气体体积变大，气体对外界做功，气体温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。 故选C。 题型三：计算系统内能改变、吸放热及做功 【典例1-3】如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，仍浸没在液体中，深度相同。则（　　） A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．两球对外做的功一样多 【答案】B 【详解】水和水银的初温相同（两球的初温相同），当两液体温度同时缓缓地升高同一值，二者的末温相同，所以内能变化相同，根据热力学第一定律 吸收的热量除了使内能增加相同的量外还要克服液体的压力做功，由于水银的密度比水的密度大，所以B球吸收的热量较多，故选B。 【变式1-3】一定质量的理想气体沿如图所示箭头方向发生状态变化，则下列说法正确的是（　　） A．b到c过程体积增大，气体对外做功，内能减小 B．b到c过程吸收的热量多于做功值 C．c到a过程内能一直不变 D．完成一个循环过程，气体吸收热量 【答案】B 【详解】AB．到过程气体压强不变，体积增大，气体对外界做正功，根据可知气体温度升高，所以气体的内能增加，根据热力学第一定律可知到过程吸热，且吸收的热量多于做功值，故选项A错误，选项B正确； C．根据图像的数据和可知到过程气体温度先升高后降低，所以气体的内能先增大后减小，故选项C错误； D．完成一个循环过程，气体温度不变，气体的内能不变，在到过程中气体对外界做功小于到过程中外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放出热量，故选项D错误。 故选B。 多选题 1．一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态A时的温度为TA=300K，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态C时的温度 B．从A到C过程外界对气体做了-600J的功 C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变 D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J 【答案】ABD 【详解】A．根据理想气体状态方程得 解得 A正确； B．从A到C过程气体体积增大，外界对气体做负功 C．气体从状态D变化到状态A，气体体积减小，单位体积内的气体分子数增大；气体从状态D变化到状态A，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，C错误； D．气体从C到D过程中外界对气体做功为 一次循环气体吸收的热量为 D正确。 故选ABD。 2．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A。其状态变化过程的p-T图像如图所示，已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（　　）    A．气体在状态A时的密度大于在状态C时的密度 B．气体从状态A到状态B的过程中从外界吸收热量 C．气体在状态B时的体积为 D．气体从状态B到状态C再到状态A的过程中向外吸收400J热量 【答案】BC 【详解】A．根据 可知，气体在AC两态的体积相同，则气体在状态A时的密度等于在状态C时的密度，故A错误； B．气体从状态A到状态B的过程，温度不变，内能不变，压强减小，则体积变大，气体对外做功，则气体从外界吸收热量，故B正确； C．从A到B由玻意耳定律可知 可得气体在状态B时的体积为 故C正确； D．气体从状态B到状态C体积减小，外界对气体做功 从C到A体积不变，则，可知气体从状态B到状态C再到状态A的过程中外界对气体做功400J，而AB两态的温度相同，内能相同，可知气体从状态B到状态C再到状态A的过程中向外放出400J热量，故D错误。 故选BC。 3．一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，其图像如图所示。整个过程中，气体在（　　） A．状态a时的分子平均动能最小 B．状态b时的内能最小 C．ab过程中，温度不断下降 D．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少 E．ca过程中，外界对气体做功100J 【答案】ADE 【详解】A．根据理想气体状态方程有 结合图像可知 理想气体的平均动能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的分子平均动能最小，A正确； B．理想气体的内能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的内能最小，B错误； C．ab过程中，体积不变，压强增大，则温度升高，C错误； D．由于 则bc过程中的始末状态，体积逐渐增大，压强逐渐减小，温度不变，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，D正确； E．ca过程中，体积减小，外界对气体做功为 E正确。 故选ADE。 4．一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其V—T图像如图示。下列说法正确的有（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强不变 D．B→C的过程中，气体内能增加 【答案】BC 【详解】A．A→B的过程中，气体温度不变，体积减小，可知外界对气体做功，故A错误； B．A→B的过程中，温度不变，内能不变，即，根据热力学第一定律 外界对气体做功，W为正，则Q为负，即气体放出热量，故B正确； C．根据 可得 因为V—T图像中，BC线段的图线是过原点的倾斜直线，则B→C的过程中，气体压强不变，故C正确； D．B→C的过程中，气体温度降低，则内能减小，故D错误。 故选BC。 5．一定质量的理想气体从状态A开始经状态B、C、D又变化回A状态，其状态变化过程的图象如图所示，已知该气体在状态A时的压强为Pa，下列说法正确的是（　　） A．状态A的压强大于状态B的压强 B．B到C过程中，气体分子的速率分布曲线一定发生变化 C．C到D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．D到A过程中，气体吸收热量大于120J 【答案】BD 【详解】A．根据理想气体状态方程，A到B的过程中，体积不变，温度升高，压强增大，状态A的压强小于状态B的压强，故A错误； B．B到C过程中，温度降低，气体分子平均动能减小，气体分子的速率分布曲线一定发生变化，故B正确； C．C到D过程中，体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均动能（速率）减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小，故C错误； D．理想气体从D到A的过程为等压变化，外界对气体做功 温度升高，△U＞0，根据热力学第一定律W+Q=△U知，气体吸热Q＞120J，故D正确。 故选BD。 6．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K．某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27℃，状态C和D的温度均为-133℃，下列判断正确的是（   ） A．气体由状态A到B过程，温度先升高后降低 B．气体由状态B到C过程，内能保持不变 C．气体由状态C到D过程，分子间的平均间距减小 D．气体由状态C到D过程，气体对外做功 【答案】AD 【详解】A．由题意可知，气体在状态、时的温度相等，两状态在同一等温线上，由理想气体状态方程可知 由图示图线可知，气体由状态到过程，先变大后变小，则气体温度温度先升高后降低，故A正确； B．由图示图线可知，气体由状态到过程，气体体积不变而压强减小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，气体内能减小，故B错误； C．由图示图线可知，气体由状态到过程，气体体积增大，分子间的平均间距增大，故C错误； D．由图示图线可知，气体由状态到过程，气体体积增大，气体对外做功，故D正确； 故选AD。 7．如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：气缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入气缸内，压缩气缸内的空气，并点燃气缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到气缸外。柱塞和气缸密封良好，则（　　） A．在压缩冲程，气缸内气体发生等温变化 B．在压缩冲程，柱塞对气缸内气体做正功 C．在做功冲程，气缸内气体压强保持不变 D．在做功冲程，气缸内气体对柱塞做正功 【答案】BD 【详解】AB．压缩冲程中，柱塞对气缸内气体做正功，柱塞机械能转化为气体内能，气缸内气体内能增大，气缸内气体温度升高，故A错误、B正确； CD．做功冲程中，气缸内气体对柱塞做正功，将内能转化为机械能，气缸内气体内能减少，气缸内气体温度降低；由于气缸内气体质量不变，气体体积增大，由理想气体状态方程可知气体压强变小，故C错误、D正确。 故选BD。 8．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（　　） A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，内能增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做正功，内能减小 【答案】AD 【分析】根据热力学第一定律公式，公式中表示系统内能的增加量，表示外界对系统做的功，表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负功，故，气体与外界无热交换，故，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子的平均动能的变化情况。 【详解】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而，缸内气体与外界无热交换说明，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律，可知内能增加量，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低。 故选AD。 【点睛】热力学第一定律的公式中，表示系统内能的增加量，表示外界对系统做的功，当系统对外界做功时，取负值，表示系统吸收的热量，当系统放出热量时，取负值。 9．一定质量的理想气体经历了如图所示的、、、四个过程，其中的延长线通过坐标原点，气体、、、四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（　　） A．气体在过程中体积减小 B．气体在过程中内能不变 C．气体在过程和过程中内能变化量绝对值相等 D．气体在过程中吸收的热量大于内能变化量 【答案】ABC 【详解】A．因的延长线通过坐标原点，且点的坐标为，则点的坐标为 即，根据查理定律可知 气体在与过程温度不变，根据玻意耳定律 联立解得 即，故A正确； B．过程中温度不变，内能不变，故B正确； C．气体在过程中温度变化量等于过程中温度变化量，则气体在过程中内能的增加量等于过程中内能的减少量，故C正确； D．气体在过程中体积不变，则 吸收的热量 即气体在过程中吸收的热量等于内能变化量，故D错误。 故选ABC。 10．一定质量的理想气体从状态M经过状态N变化到状态P，其图象如图所示，下列说法正确的是（  ） A．的过程中，外界对气体做功 B．的过程中，气体放出热量 C．的过程中，气体的压强增大 D．的过程中，气体的内能减小 【答案】CD 【详解】AB．从的过程中，温度不变，体积增大，气体对外界做功，由于温度不变，所以理想气体的内能不变，由于 由之前的分析可知 所以可知 即气体吸收热量，故AB错误； C．气体的理想状态方程有 所以从过程中，气体的压强增大，故C项正确； D．从过程中，气体的温度降低，所以理想气体的内能减小，故D项正确。 故选CD。 11．一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大 B．由B到C的过程中，气体将放出热量 C．由C到D的过程中，气体的内能保持不变 D．由D到A的过程中，气体对外做功 E．经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量 【答案】ABE 【详解】A．状态B与状态A相比，pV的乘积大，温度高，分子的平均动能大，故A正确； B．由B到C的过程，发生等容变化，气体压强减小，温度降低，气体内能减小，气体不对外界做功，根据热力学第一定律，气体放出热量，故B正确； C．由C到D的过程，pV的乘积变小，气体温度降低，内能减小，故C错误； D．由D到A的过程，气体发生等容变化，不对外界做功，故D错误； E．图中平行四边形的面积表示气体对外界所做的功，全过程气体内能没有变化，根据热力学第一定律，全过程气体一定吸热，故E正确。 故选ABE。 12．某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上（无漏气），如图所示。杯内空气（视为理想气体）的温度约为98℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，此时杯中空气的温度与外部环境温度均为27℃，这段时间（　　） A．杯内空气分子平均动能减小 B．杯内空气的压强减小，密度减小 C．杯内空气分子对杯壁单位时间内、单位面积上的碰撞次数减少 D．杯内空气对杯盖做功，内能减少 【答案】AC 【详解】A．杯内空气温度降低，空气分子平均动能减小，故A正确； B．杯内空气做等容变化，则 杯内空气温度降低，可知杯内空气的压强减小，杯内空气质量与体积均不变，密度不变，故B错误； C．杯内空气体积不变，温度降低，空气分子平均动能减小，平均速率减小，故杯内空气分子对杯壁单位时间内、单位面积上的碰撞次数减少，故C正确； D．杯内空气体积不变，杯内空气不对杯盖做功，杯内空气温度降低，内能减少，故D错误； 故选AC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$