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

3.2热力学第一定律同步练习 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（   ） A．内能变大 B．压强变大 C．体积不变 D．从水中吸热 2．如图所示，在内壁光滑汽缸内封闭着一定质量的理想气体，用电热丝加热，使其温度升高，若活塞固定，吸收热量为；若活塞不固定，吸收热量为，则与的大小关系（　　） A． B． C． D．均有可能 3．如图所示，粗细均匀的长直玻璃管两端开口，插在水银槽的水银中并保持固定，管中有一段水银柱，玻璃管外水银液面为a，玻璃管内水银液面为b，管中气体为理想气体，现从上管口缓慢倒入一段水银，在倒入水银的过程中，整个装置温度保持不变，下列判断正确的是（    ） A．a、b液面高度差不变 B．管中气体分子数密度减小 C．管中气体分子平均速率增大 D．管中气体放出热量 4．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法错误的是（　　） A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ca中气体从外界吸收热量 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 5．气垫鞋是在鞋底的上部和下部之间加入一个气囊，能够有效降低冲击力，有非常好的减震效果，除了穿起来舒服以外，还可以对我们的膝盖起到很好的防护效果。在人从高处落地，鞋底与地面撞击的过程中，气囊体积减小，气囊中的气体未与外界发生热交换，则气囊中的气体（　　） A．单位体积分子数减少，压强减小 B．温度升高，速率大的分子数占总分子数的比例增大 C．内能增加，每个分子热运动的速率都增大 D．外界对气体做功，内能减少 6．上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向下按压玻璃管、管上端未进入水面，如图所示。则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变小 B．气体分子平均动能变大 C．水面上升 D．气体放热 7．如图甲是“小型潜艇—浮沉子”的模型。现用手挤压塑料瓶或改变塑料瓶内温度等方式可以使小瓶下沉到底部；然后保持气体温度不变，松开塑料瓶后，小瓶缓慢上浮。假如塑料瓶内液面上方的气体从状态A开始，经历A→B→C→A循环回到A状态，其压强p随体积倒数变化的图像如图乙所示，其中AB的反向延长线过原点O，BC为双曲线，CA与横轴平行。所有气体视为理想气体，下列关于塑料瓶内液面上方气体的分析正确的是（　　） A．A→B过程气体内能增大 B．挤压塑料瓶时，小玻璃瓶下沉的主要原因是塑料瓶中液面上方气体压强减小 C．C→A过程塑料瓶内气体温度升高 D．A→B→C→A全过程气体从外界吸收热量 二、多选题 8．下列关于物体内能的说法正确的是（　　） A．同一个物体，运动时比静止时的内能大 B．一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大 C．静止物体的分子平均动能不为零 D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 9．如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），为等压过程，为绝热过程，为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能增加 B．过程中，气体向外放热 C．过程中，气体对外做功 D．过程中，气体对外做功 10．如图所示，某同学利用身边的器材制造了一个简易的气温计，他找来一个带橡胶塞的玻璃瓶、一段干净的玻璃管（粗细均匀，长约），先向玻璃管中注入一小段红色油柱（长度可以忽略），调整油柱到适当位置，再将玻璃管靠近油柱的一端插入橡胶塞中，使管内气体与瓶中气体相通，将玻璃管固定到刻度尺上。将整个装置移到装有空调的房间内，读出室温和管中油柱对应的刻度。打开空调制热，使房间气温缓慢升高，每隔一段时间读出室内温度和油柱对应的刻度，温度升高过程中，下列说法正确的是（　　） A．该气温计温度的刻度值上高下低，刻度均匀 B．玻璃瓶中单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数不变 C．瓶内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量 D．若换用体积更大的空玻璃瓶，其他条件不变，则测温范围不变 三、实验题 11．完成以下热学实验 (1)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，以下操作会使测量结果偏大的是（　　） A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，但未发现 B．在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格 C．爽身粉撒得较厚，使得油酸未能充分展开 (2)在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来； 两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（　　） A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同 C．某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快 (3)某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，在这个过程中，理想气体______（选填“吸热”、“放热”或“无热交换”）。 12．用如图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验。 (1)关于实验下列说法正确的是________； A．实验时需要用手扶住注射器外壁，以防止注射器在实验过程中晃动 B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 D．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)封闭气体的压强缓慢增大时，封闭气体________（填“从外界吸热”或“向外界放热”）； (3)某实验小组进行了两次正确的操作，并由记录的数据作出了图像，如图1、2图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度________（填“>”、“<”或“=”）；若两次实验气体的温度不变，则气体质量________（填“>”、“<”或“=”）。 四、解答题 13．如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 14．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后，最后回到状态A，其中为等压过程，为等容过程，为等温过程。求： (1)状态C的压强； (2)过程中气体与外界交换的总热量Q。 15．如图所示，一固定直立气缸由上、下两个相互连通的圆筒构成。上部圆筒横截面积为2S，长度为L，其中有一质量不计的薄活塞A，下部圆筒长度足够长，横截面积为S，其中有一质量不计的薄活塞B，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，活塞A上方封闭1mol氦气（可视为理想气体），活塞A、B之间封闭2mol氦气（可视为理想气体），图示时刻整个系统处于热平衡态，两部分密闭气体温度相同，活塞A处在上部圆筒正中央，活塞B下方的大气压强为常量p0，气缸壁、活塞均不导热。 (1)对处在温度为T的平衡状态的该理想气体，其内能U=nRT，利用该常数可将理想气体的三个实验定律统一为pV=nRT，即克拉伯龙方程（n为物质的量，R为气体普适常数）。求图示时刻密闭气体的温度及活塞A、B之间的距离； (2)现通过灯丝对活塞A上方气体缓慢加热，活塞A恰好到达上圆筒底部时，气体处于热平衡态，求气体从灯丝中吸收的热量Q。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B D C B D C BC AC AC 11．(1)AC (2)AB (3)放热 12．(1)BD (2)向外界放热 (3) 13．（1）；（2） 【详解】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得 即 解得 （2）此过程中气体内能增加 气体对外做功大小为 由热力学第一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量 14．(1) (2) 【详解】（1）为等温过程，根据玻意耳定律   解得   另解： 为等压过程，根据盖·吕萨克定律有 为等容过程，根据查理定律有 解得 （2）由题意可知，故过程中气体内能增量   过程中，气体压强不变，气体做功   过程中，气体体积不变，气体对外不做功   根据热力学第一定律   解得 15．(1)， (2) 【详解】（1）对活塞A上方封闭的1mol氦气，因不计活塞质量，故1mol氦气的压强为大气压强，根据克拉伯龙方程 ，其中 可得1mol氦气的温度 依题意，两部分密闭气体温度相同，故2mol氦气的温度也为 对活塞 A、B 之间封闭的2mol氦气，气体压强为，设活塞A、B之间的距离为，根据克拉伯龙方程有 解得 （2）对活塞A上方气体，加热过程气体压强不变，由有 根据热力学第一定律有，其中内能变化量， 此过程气体膨胀对外做功，其中 解得 学科网（北京）股份有限公司 $