3.1 热力学第一定律 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第1节 热力学第一定律 同步练习 一、选择题: 1．关于热传递，下列说法正确的是(　　) A．热传递的实质是温度的传递 B．物体间存在着温度差，才能发生热传递 C．热传递可以在任何情况下进行 D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 2．下列说法正确的是(　　) A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 3．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，在M向下滑动的过程中(　　) 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 4．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是(　　) A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J 5.如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前(　　) A．外界对管内气体做功，气体内能增大 B．管内气体对外界做功，气体内能减小 C．管内气体内能不变，压强变大 D．管内气体内能增大，压强变大 6．如图所示是封闭的气缸，内部封闭有一定质量的理想气体．外力推动活塞P压缩气体，对汽缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，则汽缸内气体的(　　) 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 7．一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比(　　) A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减少 C．气体内能一定不变 D．气体内能的增减不能确定 8．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小(　　) A．从外界吸热 B．内能增大 C．向外界放热 D．内能减小 9．(多选)如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，下列说法正确的有(　　) A．外界对气体做功 B．气体对外界做功 C．气体向外界放热 D．气体从外界吸热 10．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是(　　) A．永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器 B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 C．永动机不能制成的原因是技术问题 D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律 2． 计算题： 11.(1)一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J 的热量，内能增加了4.2×105 J，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？ (2)一定质量的气体，从外界吸收3.5×105 J的热量，同时气体对外界做功2.3×105 J，则气体的内能怎样变化？ 12.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图所示为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“砰”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。试分析： (1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度； (2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？ 参考答案： 1.B　[热传递实质上是内能在两物体间或同一物体各部分间发生转移，故A错误；热传递发生的条件是物体间存在着温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递，故B正确，C错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以用做功的方式改变物体的内能，故D错误．] 2.C　[物体放出热量，若外界对物体做功的数值大于放出的热量，内能可能增加，故A错误；物体对外做功，若同时从外界吸收的热量大于做功的数值，则内能增加，故B错误；物体吸收热量，同时对外做功W，如二者相等，则内能可能不变，若Q＞W，则内能增加，若W＞Q，则内能减少，故C正确；物体放出热量，Q＜0，同时对外做功，W＜0，则ΔU＜0，故内能一定减少，故D错误．] 3.A　[筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，外界对气体做功使气体的内能增大，A正确．] 4.B　[由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105 J。故选项B正确。] 5.D　[克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增大，温度升高．通过热传递，乙醚的内能增大，温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增大，压强变大．选项D正确．] 6.A　[由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600 J>0，故温度一定升高，A选项正确．] 7.D　[由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，气体吸收热量，Q＞0，体积膨胀对外做功W＜0，但不能确定Q与W值的大小，所以不能判断ΔU的正负，则气体内能的增减也就不能确定，选项D正确。] 8.C　[金属筒缓慢下降过程中，外界对筒内气体做功，而筒与水有热交换、水温恒定，所以筒内空气要向外界放热，温度保持不变，从而内能不变．] 9.BD　[由图可看出从a到b气体体积增大温度升高，内能增大，气体对外界做功，气体从外界吸收热量，故选BD．] 10.AD　[永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因。故A、D正确，B、C错误。] 11.[解析]　(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q， 则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J． W＞0，说明是外界对气体做了功． (2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J， 则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J， ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J． [答案]　(1)外界对气体做功　1.6×105 J　(2)增加了1.2×105 J 12.[解析]　(1)根据查理定律得 ＝，p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0， 解得T2＝1 200 K，则t2＝927 ℃。 (2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W， 得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少了35 kJ。 [答案]　(1)927 ℃　(2)减少，减少了35 kJ 学科网（北京）股份有限公司 $