3.2 热力学第一定律 课时对点练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第2节 热力学第一定律 课时对点练 基础对点练 一、选择题: 考点一　热力学第一定律 1.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩一定质量的理想气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的(　　) A．温度升高，内能增加600 J B．温度升高，内能减少200 J C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J 2.一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则(　　) A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热 B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热 C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热 D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加 3.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为(　　) A．400 J B．1 200 J C．2 000 J D．2 800 J 4．(多选)下列过程可能发生的是(　　) A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加 B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少 C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少 D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加 5．(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中(　　) A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量 C．封闭气体分子的平均动能不变 D．封闭气体从外界吸收热量 考点二　气体实验定律与热力学第一定律的综合应用 6.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c，a、c两状态温度相等．下列说法正确的是(　　) A．从状态b到状态c的过程中气体吸热 B．气体在状态a的内能大于在状态c的内能 C．气体在状态b的温度小于在状态a的温度 D．从状态a到状态b的过程中气体对外做正功 7.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体(　　) A．体积减小，内能增大 B．体积减小，压强减小 C．对外界做负功，内能增大 D．对外界做正功，压强减小 8．(多选)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则下列关于理想气体的说法正确的是(　　) A．气体温度一定升高 B．气体的内能一定减少 C．气体的压强一定不变 D．分子间平均距离一定增大 能力综合练 一、选择题: 9.如图所示为某理想气体的p－T图像，下列说法正确的是(　　) A．由A到B的过程，气体对外做功，内能增加 B．由A到B是等容过程，B到C是等压过程，气体在C状态时的体积比在B状态时的体积大 C．由B到C的过程，外界对气体做功，放出热量 D．由B到C的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大 10．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置．如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换．下列说法正确的是(　　) A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力 B．气体对外做功，平衡后气体内能减小 C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变 D．气体体积变小，平衡后压强增大 11.(多选)一定质量的理想气体，经历如图7所示的循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示，已知a状态的体积为2.0×10－3 m3，则下列说法正确的是(　　) A．各状态气体体积Va＝Vb＞Vc＝Vd B．b→c过程中，气体吸热 C．c→d过程中，气体内能增加 D．d→a过程中，外界对气体做功200 J 2． 计算题： 12.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图8所示．已知该气体在状态A时的温度为27 ˚C，气体由状态B到C过程从外界吸收热量Q＝300 J，求： (1)该气体在状态C时的温度； (2)该气体从状态B到状态C的过程中内能变化量． 13．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动．活塞横截面积S＝1.0×10－3 m2，质量m＝2 kg，汽缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度为h＝1.2 m，室温等于27 ℃；现将汽缸置于77 ℃的热水中，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2，求： (1)平衡时活塞离汽缸底部的距离； (2)此过程中内部气体吸收热量28.8 J，气体内能的变化量． 参考答案： 1.答案　A解析　对一定质量的理想气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确． 2.答案　A解析　由题图中图线ab的反向延长线过坐标原点O，可知a到b过程中，气体压强不变，体积变大，气体对外做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A正确．b到c过程中气体体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B错误．c到a过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误．整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加，后减小，最后不变，故D错误． 3.答案　B解析　由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为 W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2 J＝－800 J， 由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为 ΔU＝W＋Q＝(－800＋2 000)J＝1 200 J，故B正确． 4.答案　ABD解析　当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，则物体的内能一定增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确． 5.答案　BC解析　因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误． 6.答案　D解析　从状态b等容变化到状态c，根据＝，可知Tc<Tb.根据热力学第一定律，气体没有对外做功，而温度降低，则内能减小，因此一定放出热量，A错误；理想气体的内能是由温度决定的，a、c两状态温度相等，因此内能相等，而c的温度小于b的温度，因此a的温度小于b的温度，B、C错误；从状态a到状态b的过程中，气体体积膨胀，对外做功，D正确． 7.答案　AC解析　实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，选项A、C正确；根据理想气体状态方程＝C可判断压强一定增大，选项B、D错误． 8.答案　AD解析　气体从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则气体内能增加1.5×104 J；气体的内能增加，则温度一定升高，A正确，B错误．气体对外界做功，体积变大，则分子间平均距离一定变大，温度升高，由＝C可知，压强可能变化，C错误，D正确． 9.答案　B解析　由A到B的过程为等容升温的过程，因体积不变，则W＝0，而温度升高了，则内能增大，故A错误；由B到C的过程是等压升温的过程，比较B点、C点与坐标原点连线的斜率可知，C点的斜率小，则气体体积大，故B正确；B到C的过程，体积变大，则气体对外做功(W<0)，而温度升高说明内能增大(ΔU>0)，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可得Q>0，即气体要吸热，故C错误；由B到C的过程气体温度升高，反映气体分子的平均动能增大，而气体分子的热运动是统计规律，不能体现所有气体分子的动能都增大，故D错误． 10.答案　C解析　气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；该过程中气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据ΔU＝W＋Q，可知内能不变；理想气体的内能只与温度有关，气体的内能不变，则温度不变，故C正确，B错误；由于气体体积变大，根据＝C知压强减小，故D错误． 11.答案　BD解析　根据＝C可知过原点的直线为等容线，且斜率越大的等容线对应的气体的体积越小，由题图可知Va＝Vb＜Vc＝Vd，选项A错误；b→c过程中，气体的体积变大，对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知气体吸热，选项B正确；c→d过程中，气体温度降低，则气体内能减小，选项C错误；d→a过程中，气体体积减小，又因为Vd＝Vc，根据理想气体状态方程可知＝代入数据解得Vc＝Vd＝4.0×10－3 m3，外界对气体做功W＝pΔV＝1.0×105×(4.0×10－3－2.0×10－3) J＝200 J，选项D正确． 12.答案　(1)300 K　(2)100 J 解析　(1)分析A→C过程，由气体状态方程得＝ 其中TA＝(273＋27) K＝300 K 解得TC＝300 K (2)分析B→C过程，因为体积膨胀，故气体对外界做功W＝－pB(VC－VB) 代入数据解得W＝－200 J 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 得ΔU＝100 J 13.答案　(1)1.4 m　(2)增加4.8 J 解析　(1)设活塞距汽缸底部的距离为h2，取封闭气体为研究对象，气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律得＝ 解得h2＝1.4 m (2)在此过程中气体对外做功W＝p0S(h2－h1)＋mg(h2－h1) 由热力学第一定律得ΔU＝Q－W 解得ΔU＝4.8 J 气体内能增加4.8 J. 学科网（北京）股份有限公司 $