3.1-3.2 功、热和内能的改变 热力学第一定律（重难点训练）物理人教版选择性必修第三册

3.1-3.2 功、热和内能的改变 热力学第一定律 一、功、热和内能的改变 1 二、理解热力学第一定律的表述和表达式 4 三、热力学第一定律的应用 6 一、功、热和内能的改变 1. 如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是（　　） A．加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B．加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C．加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于传热 2. 蓄热砖式电暖器工作时先通电加热内部蓄热砖，蓄热砖达到设定高温后断电，在不通电情况下蓄热砖仍能长时间对外放热。则蓄热砖式电暖器（　　） A．通电加热过程电暖器将内能转化为电能 B．蓄热砖不通电对外放热过程其内能保持不变 C．蓄热砖放热时通过热传递改变周围物体的内能 D．减少蓄热砖质量，使其升高相同温度时所需热量会更多 3. 关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　） ①热机在做功冲程中内能转化为机械能 ②物体温度越低，内能越小，所以的物体没有内能 ③两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 ④改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 4. 将一端封闭的玻璃管迅速插入水银槽中某一深度，玻璃管内气体可看作理想气体，外界大气压和温度均保持不变。下列说法中正确的是（　　） A．插入过程中玻璃管中单位体积中气体分子的个数增加 B．插入过程中玻璃管中每个气体分子热运动的动能都增加 C．插入过程中玻璃管内气体的内能增大 D．插入后的一段时间内气体从外界吸收热量 5. 如图所示的四个实例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．锯木板时，钢锯条温度升高 B．来回快速拉动皮条，金属管的温度升高 C．酒精灯加热试管中的水，水的温度升高 D．迅速下压活塞，管内气体的温度升高 6. 如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 7. 孔明灯俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通讯，而现代人多用于祈福。在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底部的煤油烧完后又会自动下降。关于孔明灯，下列说法正确的是（　　）    A．点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空 B．点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大 C．点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大 D．点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变 8. 关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度升高时，一定吸收热量 B．物体沿斜面下滑时，内能将增大 C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止 二、理解热力学第一定律的表述和表达式 9. 热力学第一定律 (1)内容：在系统与外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的 与外界对系统 之和。 (2)表达式：ΔU= 。 (3)应用表达式ΔU=W+Q解题时应注意各量的正负： ①ΔU的正负：当系统内能增加时，ΔU取 值，当系统内能减小时，ΔU取 值。（选填“正”或“负”） ②W的正负：外界对系统做功时，W取 值；系统对外界做功时，W取 值。（选填“正”或“负”） ③Q的正负：外界向系统传递热量时，Q取 值；系统向外界传递热量时，Q取 值。（选填“正”或“负”） 10. 关于能量守恒以及热力学第一定律，下列说法正确的是（　　） A．形成能源危机的原因是对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少 B．冬天哈气增加内能是运用了做功这种改变内能的方式 C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 11. 对于一定质量的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积是所有气体分子的体积之和 B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈 C．温度不变，体积减小，单位时间内与单位器壁面积碰撞的分子数变多 D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小 12. 关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 13. 一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 14. 如图所示的实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（　　） A．做功使管内气体热量增加 B．热传递不能改变物体的内能 C．做功改变了管内气体的内能 D．热传递改变了管内气体的热量 15. 汽缸模型在生活中有很多应用，如图所示：导热良好的汽缸内封闭一定质量的空气，初始时空气体积为，温度为；在环境温度逐渐升高到的过程中，活塞向右缓慢移至虚线位置，汽缸内空气内能增加。已知汽缸外气压保持不变，空气可视为理想气体，不计活塞与汽缸间的摩擦。求该过程中： （1）汽缸内空气体积的变化量； （2）汽缸内空气对外做的功W； （3）汽缸内空气吸收的热量Q。 16. 某科技实验小组设计了一个测量形状不规则物体体积的方法，如图所示，首先将横截面积为S的柱形汽缸开口向上竖直放置，将待测物品放于汽缸内，再用一个下表面平整、质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，稳定时活塞与汽缸底部距离为，汽缸内气体温度为；当把汽缸内气体温度缓慢升高到时，活塞与汽缸底部距离为。已知大气压强，当地重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。 (1)求待测物品的体积； (2)已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 三、热力学第一定律的应用 17. 如图，一定质量的理想气体从状态变化到状态，已知此过程中，气体从外界吸热，则该过程气体内能增加（　　） A． B． C． D． 18. 一定质量的某种理想气体，沿p-T图像中箭头所示方向，从状态A开始先后变化到状态B、C、D，其中状态A和状态D温度相同，BA、CD的延长线经过坐标原点。已知气体在状态A时的体积为1.0L。求： (1)气体在状态C时的体积； (2)气体在A→B→C→D过程中吸收的总热量Q。 19. 一定质量的理想气体分别经历两个过程从状态M到达状态N，其图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（　　） A．气体经历过程1，温度降低，内能一定减少 B．气体经历过程1，对外做功，内能不一定减少 C．气体经历过程2，先向外放热后吸热 D．气体经历过程2，内能不一定减少 20. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为。假设某次出车过程中胎内气体压强p随体积V的变化如图所示，已知状态a的温度，体积和压强分别为、；状态b的温度，体积增大到，气体可视为理想气体。 (1)求状态b的气体压强； (2)请判断气体经历abca过程吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量。 21. 使一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图中段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。 (1)已知气体在状态的温度，求气体在状态的温度； (2)若理想气体由B到C过程中从外界吸收的热量，求气体对外界做功。 22. 如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热汽缸B，用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在汽缸内。撤去阀门K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程（　　） A．气体膨胀时对外不做功 B．气体膨胀时对外做功 C．气体膨胀时是否对外做功无法确定 D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低 23. 如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内理想气体的压强、体积、温度分别为、和。先缓慢挤压轮胎，保持气体温度不变，使其压强达到。接着控制轮胎内气体体积不变，缓慢升高气体温度，使其压强变为。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J。 (1)挤压过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求压强为时气体的体积； (3)求升温过程中气体吸收的热量。 24. 如图，用质量为m的活塞和圆柱形气缸密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，外界气压恒为。初始时刻气体温度为，活塞静止，活塞与容器底的距离为，对气体加热，经过一段时间后，活塞上升d，活塞再次平衡，内部气体与外界大气温度相等。已知重力加速度为g，理想气体内能与温度成正比，，C为已知常量，忽略活塞与气缸间的摩擦。 (1)求外界大气的温度； (2)求此过程气体吸收的热量。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1-3.2 功、热和内能的改变 热力学第一定律 一、功、热和内能的改变 1 二、理解热力学第一定律的表述和表达式 6 三、热力学第一定律的应用 10 一、功、热和内能的改变 1. 如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是（　　） A．加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B．加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C．加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于传热 【答案】C 【详解】用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于传热改变物体内能。 故选C。 2. 蓄热砖式电暖器工作时先通电加热内部蓄热砖，蓄热砖达到设定高温后断电，在不通电情况下蓄热砖仍能长时间对外放热。则蓄热砖式电暖器（　　） A．通电加热过程电暖器将内能转化为电能 B．蓄热砖不通电对外放热过程其内能保持不变 C．蓄热砖放热时通过热传递改变周围物体的内能 D．减少蓄热砖质量，使其升高相同温度时所需热量会更多 【答案】C 【详解】A．通电加热过程电暖器将电能转化为内能，故A错误； B．蓄热砖不通电对外放热过程其内能减小，故B错误； C．蓄热砖放热时通过热传递改变周围物体的内能，使周围物体的内能增加，故C正确； D．减少蓄热砖质量，使其升高相同温度时所需热量会更少，故D错误。 故选C。 3. 关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　） ①热机在做功冲程中内能转化为机械能 ②物体温度越低，内能越小，所以的物体没有内能 ③两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 ④改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】C 【详解】①热机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故①正确； ②内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，任何温度的物体都有内能，0℃的物体仍有内能，故②错误； ③热量传递的方向由温度差决定，总是从高温物体传递到低温物体，而非内能大的物体传递到内能小的物体，故③错误； ④改变内能的方式本质只有做功和热传递，其他方法（如摩擦生热）属于做功的范畴，故④正确。 故选C。 4. 将一端封闭的玻璃管迅速插入水银槽中某一深度，玻璃管内气体可看作理想气体，外界大气压和温度均保持不变。下列说法中正确的是（　　） A．插入过程中玻璃管中单位体积中气体分子的个数增加 B．插入过程中玻璃管中每个气体分子热运动的动能都增加 C．插入过程中玻璃管内气体的内能增大 D．插入后的一段时间内气体从外界吸收热量 【答案】AC 【详解】A．将玻璃管迅速插入水银槽的过程中，气体体积减小，外界对玻璃管内的气体做功，而玻璃管来不及放热，所以玻璃管内封闭气体内能增加，气体温度升高，此后一段时间玻璃管内气体向外散热，封闭气体最终与外界大气温度相同，因为封闭气体的体积减小，所以单位体积内气体分子的个数增加，故A正确； BC．插入过程中封闭气体的内能增大，温度升高，封闭气体的内能增大，封闭气体的平均动能增大，但不一定每个气体分子热运动的动能都增大，故B错误，C正确； D．插入结束后的一段时间内封闭气体的温度降低，内能减小，即 同时气体体积略微减小，外界继续对封闭气体做正功，即 根据热力学第一定律 可知封闭气体向外散热，故D错误。 故选AC。 5. 如图所示的四个实例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．锯木板时，钢锯条温度升高 B．来回快速拉动皮条，金属管的温度升高 C．酒精灯加热试管中的水，水的温度升高 D．迅速下压活塞，管内气体的温度升高 【答案】C 【详解】A．锯木板时，克服摩擦做功，钢锯条温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故A错误； B．来回快速拉动皮条，克服摩擦做功，金属管温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故B错误； C．用酒精灯给水加热，水从酒精灯火焰吸收热量，属于通过热传递改变物体的内能，故C正确； D．迅速下压活塞时，活塞压缩筒内气体做功，机械能转化为内能，使筒内气体温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 【答案】B 【详解】A．温度是分子的平均动能的标志，因质量相等，故A瓶中水的分子平均动能大，A的内能比B瓶中水的内能大。故A正确，与题意不符； B．质量相等的60℃的热水和0℃的冷水相比，60℃的热水体积比较大，所以A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大。故B错误，与题意相符； C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。故C正确，与题意不符； D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态。故D正确，与题意不符。 本题选不正确的故选B。 7. 孔明灯俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通讯，而现代人多用于祈福。在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底部的煤油烧完后又会自动下降。关于孔明灯，下列说法正确的是（　　）    A．点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空 B．点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大 C．点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大 D．点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变 【答案】C 【详解】A．孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点燃后，灯内空气受热体积膨胀，因而空气的密度变小，比同体积的冷空气轻，而浮力不变，从而升空，A错误； B．点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因此内能的变化不能确定，B错误； C．点燃后升空过程中，由于灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子间的平均撞击力增大，C正确； D．点燃后升空过程中，灯内外相通，灯内气体的压强与外界相同，但随着高度的升高，外界气体压强会变小，D错误。 故选C。 8. 关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度升高时，一定吸收热量 B．物体沿斜面下滑时，内能将增大 C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止 【答案】C 【详解】A．物体的温度升高时，可能是外界瑞物体做了功，不一定吸收热量，选项A错误； B．物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，选项B错误； C．物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，选项C正确； D．热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，选项D错误。 故选C。 二、理解热力学第一定律的表述和表达式 9. 热力学第一定律 (1)内容：在系统与外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的 与外界对系统 之和。 (2)表达式：ΔU= 。 (3)应用表达式ΔU=W+Q解题时应注意各量的正负： ①ΔU的正负：当系统内能增加时，ΔU取 值，当系统内能减小时，ΔU取 值。（选填“正”或“负”） ②W的正负：外界对系统做功时，W取 值；系统对外界做功时，W取 值。（选填“正”或“负”） ③Q的正负：外界向系统传递热量时，Q取 值；系统向外界传递热量时，Q取 值。（选填“正”或“负”） 【答案】(1) 热量 做的功 (2)Q+W (3) 正 负 正 负 正 负 【详解】（1）[1][2]在系统与外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的热量与外界对系统所做的功之和。 （2）在系统跟外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的热量与外界对系统做的功之和。即ΔU=W+Q （3）[1][2][3][4][5][6]应用表达式ΔU=W+Q解题时应注意各量的正负：当系统内能增加时，ΔU取正值，当系统内能减小时，ΔU取负值。外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值。外界向系统传递热量时，Q取正值；系统向外界传递热量时，Q取负值。 10. 关于能量守恒以及热力学第一定律，下列说法正确的是（　　） A．形成能源危机的原因是对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少 B．冬天哈气增加内能是运用了做功这种改变内能的方式 C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 【答案】D 【详解】A．能量守恒定律指出，总能量不会减少。能源危机源于可用能源（如化石燃料）的减少或能量转化后难以利用，而非总能量减少。故A错误。 B．哈气通过热传递（呼出高温气体的热量传递给手）增加内能，而非做功（如摩擦或压缩）。故B错误。 C．热力学第一定律ΔU = Q + W中，若Q与W的代数和为零（如Q=5 J吸热，W=-5 J对外做功），则ΔU=0，内能不变。故同时做功和热传递不一定会改变内能。故C错误。 D．电冰箱消耗电能（做功），将热量从低温内部传到高温外界，符合热力学第一定律（能量守恒）。故D正确。 故选D。 11. 对于一定质量的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积是所有气体分子的体积之和 B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈 C．温度不变，体积减小，单位时间内与单位器壁面积碰撞的分子数变多 D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小 【答案】BC 【详解】A．气体的体积是所有气体分子运动占据的空间的体积之和，故A错误； B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈，故B正确； C．温度不变，体积减小，气体分子密度变大，则单位时间内与单位器壁面积碰撞的分子数变多，故C正确； D．气体不考虑分子势能，只需考虑分子平均动能，该选项不清楚温度变化情况，故无法判断内能如何变化，故D错误。 故选BC。 12. 关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 【答案】D 【详解】AD．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递；外界对物体做功，可能同时物体对外放热，所以物体的内能不一定增加，故A错误，D正确； B．物体吸收热量，可能同时物体对外做功，所以物体的内能不一定增加，故B错误； C．物体放出热量，可能同时外界对物体做功，所以物体的内能不一定减少，故C错误。 故选D。 13. 一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 【答案】C 【详解】AB.根据理想气体状态方程可知：气体在状态和状态的温度相等，该气体从状态变化到状态的过程中，温度先升高后降低，因此内能先增大后减小，故AB错误； C.该气体从状态变化到状态的过程中，气体体积一直增大，因此气体始终对外界做正功，故C正确； D.体在状态a和状态b的温度相等，则内能相等，根据热力学第一定律可知：气体对外界做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。 故选C。 14. 如图所示的实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（　　） A．做功使管内气体热量增加 B．热传递不能改变物体的内能 C．做功改变了管内气体的内能 D．热传递改变了管内气体的热量 【答案】C 【详解】快速压下活塞时，外界对管内气体做功，棉花燃烧起来，是因为气体内能增大，温度升高，所以此实验说明做功改变了管内气体的内能。 故选C。 15. 汽缸模型在生活中有很多应用，如图所示：导热良好的汽缸内封闭一定质量的空气，初始时空气体积为，温度为；在环境温度逐渐升高到的过程中，活塞向右缓慢移至虚线位置，汽缸内空气内能增加。已知汽缸外气压保持不变，空气可视为理想气体，不计活塞与汽缸间的摩擦。求该过程中： （1）汽缸内空气体积的变化量； （2）汽缸内空气对外做的功W； （3）汽缸内空气吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由题知汽缸内外气压始终恒定且相等，则由盖-吕萨克定律有 由 联立解得 （2）做功为 解得 （3）由热力学第一定律 气体体积变大 联立解得 16. 某科技实验小组设计了一个测量形状不规则物体体积的方法，如图所示，首先将横截面积为S的柱形汽缸开口向上竖直放置，将待测物品放于汽缸内，再用一个下表面平整、质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，稳定时活塞与汽缸底部距离为，汽缸内气体温度为；当把汽缸内气体温度缓慢升高到时，活塞与汽缸底部距离为。已知大气压强，当地重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。 (1)求待测物品的体积； (2)已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设待测物品的体积为V，则由盖—吕萨克定律可得 解得 （2）温度升高过程中，气体对外做功 对活塞由平衡条件得 得 由热力学第一定律得 联立解得 三、热力学第一定律的应用 17. 如图，一定质量的理想气体从状态变化到状态，已知此过程中，气体从外界吸热，则该过程气体内能增加（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知，从状态A到状态B，气体的体积膨胀，气体对外做功，根据图像与轴围成的面积表示气体对外做的功，则有 根据热力学第一定律，可得 故选C。 18. 一定质量的某种理想气体，沿p-T图像中箭头所示方向，从状态A开始先后变化到状态B、C、D，其中状态A和状态D温度相同，BA、CD的延长线经过坐标原点。已知气体在状态A时的体积为1.0L。求： (1)气体在状态C时的体积； (2)气体在A→B→C→D过程中吸收的总热量Q。 【答案】(1) (2)440J 【详解】（1）气体从到经历等容变化过程，从到经历等压变化过程，由盖-吕萨克定律得 解得 （2）气体从到及从到经历等容变化过程，外界对气体不做功从到过程。由查理定律得 解得 从到过程，外界对气体做功为： 解得。由于，气体内能不变，故。气体经历过程，根据热力学第一定律得： 解得 19. 一定质量的理想气体分别经历两个过程从状态M到达状态N，其图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（　　） A．气体经历过程1，温度降低，内能一定减少 B．气体经历过程1，对外做功，内能不一定减少 C．气体经历过程2，先向外放热后吸热 D．气体经历过程2，内能不一定减少 【答案】AC 【详解】AB．气体经历过程1，体积增大，对外做功，而气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知，内能一定减少，而一定质量的理想气体其内能只由温度决定，故温度降低，故A正确，B错误； D．过程2与过程1的初、末状态相同，故气体经历过程2，内能也一定减少，故D错误； C．气体经历过程2，等容过程中体积不变，压强减小，根据可知，温度降低，故内能减少，根据热力学第一定律可知，该过程向外放热；等压过程中，压强不变，体积增大，对外做功，根据可知，温度升高，故内能增大，根据热力学第一定律可知，该过程从外界吸热。故气体经历过程2，先向外放热后吸热，故C正确。 故选AC。 20. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为。假设某次出车过程中胎内气体压强p随体积V的变化如图所示，已知状态a的温度，体积和压强分别为、；状态b的温度，体积增大到，气体可视为理想气体。 (1)求状态b的气体压强； (2)请判断气体经历abca过程吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量。 【答案】(1) (2)吸热，480J 【详解】（1）据理想气体状态方程，有 代入数据解得 （2）图线与坐标轴围成的面积代表做功的多少，此过程中先是气体对外做功，后外界对气体做功，总功为 代入数据解得 气体恢复到初始状态a时，因温度不变，内能也不变，即 由热力学第一定律 代入数据可得 即此过程中气体吸热480J。 21. 使一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图中段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。 (1)已知气体在状态的温度，求气体在状态的温度； (2)若理想气体由B到C过程中从外界吸收的热量，求气体对外界做功。 【答案】(1)600K (2)100J 【详解】（1）由A到B由理想气体状态变化方程可知 其中 可得 （2）由 可得 可知，该过程中 又由 其中 可得外界对气体做功 气体对外界做功 22. 如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热汽缸B，用质量为m的绝热活塞P将一部分理想气体封闭在汽缸内。撤去阀门K，不计摩擦阻力，活塞将向右运动，该过程（　　） A．气体膨胀时对外不做功 B．气体膨胀时对外做功 C．气体膨胀时是否对外做功无法确定 D．活塞做加速运动，缸内气体温度降低 【答案】BD 【详解】ABC．虽然A内为真空，但气体膨胀时会推动活塞使其向右做加速运动，即气体对外做了功，所以选项A、C错误，B正确； D．缸内理想气体对外做功，内能减小，温度降低，D正确。 故选BD。 23. 如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内理想气体的压强、体积、温度分别为、和。先缓慢挤压轮胎，保持气体温度不变，使其压强达到。接着控制轮胎内气体体积不变，缓慢升高气体温度，使其压强变为。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J。 (1)挤压过程中，气体分子的平均动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求压强为时气体的体积； (3)求升温过程中气体吸收的热量。 【答案】(1) 不变 增大 (2) (3) 【详解】（1）[1] 缓慢挤压轮胎，气体温度保持不变，气体分子的平均动能不变； [2]根据玻意耳定律可知挤压过程中温度不变，体积减小，气体压强增大，轮胎内壁单位面积所受气体分子的平均作用力增大； （2）气体做等温变化，根据玻意耳定律，有 解得 （3）升温时气体做等容变化，则有 且，解得 内能增加了 该过程气体做等容变化，则 由热力学第一定律，有 解得升温过程中气体吸收的热量 24. 如图，用质量为m的活塞和圆柱形气缸密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，外界气压恒为。初始时刻气体温度为，活塞静止，活塞与容器底的距离为，对气体加热，经过一段时间后，活塞上升d，活塞再次平衡，内部气体与外界大气温度相等。已知重力加速度为g，理想气体内能与温度成正比，，C为已知常量，忽略活塞与气缸间的摩擦。 (1)求外界大气的温度； (2)求此过程气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖—吕萨克定律有 解得外界温度为 （2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功 根据题意可知 根据势力学第一定律得 联立解得 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $