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

**基本信息** 高中物理“热力学第一定律”同步练习，通过单选（11题）、多选（7题）、计算（4题）分层设计，覆盖内能、做功、热量及气体状态变化，递进培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|单一概念（内能、做功、热量）|结合生活情境（爆米花、米酒发酵），考查基础判断| |中档|综合概念（气体状态变化图像分析）|侧重p-V、V-T图像解读，训练科学推理能力| |提高|综合应用（热力学第一定律定量计算）|通过汽缸模型考查能量转化，强化模型建构与论证|

3.2热力学第一定律 同步练习 一、单项选择题 1．爆米花的基本原理是：加热过程玉米粒内的水分不断汽化形成水蒸气，被玉米粒的表皮密封在内部。随着温度的升高可视为理想气体的水蒸气压强变大，当玉米粒内、外压强差达到一定程度时外皮突然破裂，内部水蒸气急剧膨胀炸裂形成爆米花。则炸裂前的过程（忽略玉米粒体积的变化），玉米粒内水蒸气（　　） A．所有分子的动能都增加 B．对外做功 C．内能不变 D．从外界吸收热量 2．在酿造米酒的过程中，酒缸中泡在水里的糯米在发酵过程中（恒温），在缸底会有很多气泡形成并缓慢上升到表面爆裂，酒香四溢。下列说法不正确的是（　　） A．酒香四溢是酒精气体分子间的斥力造成的 B．气泡在上升过程中，气泡内气体压强减小 C．气泡在上升过程中，气泡内气体从外界吸收热量 D．气泡在上升过程中，气泡内气体对外界做功 3．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，其简化装置如图所示，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。气闸舱与座舱在太空中可认为与外界绝热。下列说法正确的是（　　） A．气体平衡后压强增大 B．气体平衡后内能减小 C．气体平衡后温度不变 D．气体平衡后分子热运动的平均动能增大 4．如图所示，一定质量的理想气体的状态发生连续变化。其中气体在状态时的温度为，过程压强不变，过程中气体与外界无热量交换。则（ ） A．气体在状态的温度为 B．气体在状态的温度为 C．过程气体对外界做功 D．过程外界对气体做功 5．如图所示，一定质量的理想气体经历两个不同的过程，分别由体积-温度（V-t）图像上的两条直线I和II表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；是两直线的延长线与横轴交点的横坐标，；a、b为直线I上的两点，c为直线II上的一点。下列说法正确的是（ ） A．理想气体沿直线I从状态a变化到状态b，压强变大 B．理想气体在状态b比在状态c的压强大 C．理想气体沿直线I从状态a变化到状态b，气体吸热 D．理想气体在a、b、c状态的内能关系为Ub>Uc>Ua 6．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始经历过程①、②、③、④最后到达状态。下列说法错误的是（　　） A．过程①中，气体的体积逐渐减小 B．过程②中，气体对外界做正功 C．过程③中，气体从外界吸收了热量 D．气体在状态和时的内能相等 7．一定质量的理想气体经历A→B→C的过程，其体积与温度的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ） A．A→B的过程中气体的压强减小 B．A→B的过程中气体的内能增大 C．A→B→C整个过程中气体向外界放出热量 D．A→B→C整个过程中气体从外界吸收热量 8．密封于汽缸中的理想气体，从A状态变化到B状态，其压强p随体积V变化的p-V图像如图所示。关于缸内气体，下列说法正确的是（　　） A．气体分子的平均动能减小 B．气体的温度保持不变 C．外界对气体做正功 D．气体从外界吸收热量 9．一定质量的理想气体从状态A开始，经过程回到初始状态，完成一个循环，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．在过程中，气体温度保持不变 B．在过程中，气体分子的数密度不变 C．在过程中，气体对外做功 D．一个循环过程中，气体从外界吸收600J热量 10．一定质量的理想气体从状态a开始，经等温过程、等容过程、等压过程三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体从外界吸热 B．过程中，气体对外界放热 C．过程中，外界对气体做的功大于气体对外界放出的热量 D．过程中气体的内能减少量大于过程中内能的增加量 11．一定质量的理想气体从状态开始，经等容、等压、等温三个过程回到初始状态，其图像如图所示。已知气体在状态时的体积为，下列说法正确的是（　　） A．过程，气体的内能不变 B．过程，外界对气体做功为 C．过程，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 D．过程气体从外界吸收的热量等于过程气体向外界放出的热量 二、多项选择题 12．拔火罐是一种以罐（导热性良好）为工具，利用燃火、抽气等方法产生负压，使之吸附于体表，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的中医疗法。封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上的短时间内（体积变化可不计），封闭气体（　　） A．温度降低，压强减小 B．温度升高，压强增大 C．吸收热量，内能增大 D．放出热量，内能减小 13．下列关于内能的说法正确的是（ ） A．当分子间的引力和斥力相互平衡时，分子间势能最小 B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C．1g 100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能 D．内能少的物体也可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体 E．理想气体在绝热膨胀的过程中，内能可能增大 14．如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正确的是（ ） A．汽缸内气体的内能保持不变 B．汽缸内气体的内能不断减小 C．气体对外界做的功大于气体从外界吸收的热量 D．气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 15．一定质量的理想气体由状态a 经状态b、c又回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是（　　） A．①过程可能为等温变化 B．②过程气体从外界吸热 C．全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量 D．③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加 16．一定质量的理想气体，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p­V图像如图所示。已知气体处于状态A时的温度为27 ℃，则下列判断正确的是(　　) A．气体处于状态B时的温度是900 K B．气体处于状态C时的温度是300 K C．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大 D．从状态A变化到状态B过程气体放热 17．将一定质量的天然气封闭在罐中，在使用过程中，罐内气体质量不断减少，天然气可视为理想气体，假设气体温度不变，则（　　） A．虽然质量减少，但气体的内能不变 B．罐内剩余气体的压强减小 C．单位时间内撞击在煤气罐单位面积上的分子数减少 D．气体对外界做功，罐内剩余气体向外界放出热量 E．气体分子的平均速率不变，但不是每个分子的运动速率都不变 18．一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中、间的实线是一条双曲线，发生等温变化，平行于横轴，平行纵轴，下列说法正确的是（　　） A．过程气体做功量大小小于过程气体做功量大小 B．状态的平均分子速率小于状态的平均分子速率 C．从状态，气体吸收热量小于气体对外界做的功 D．气体状态的内能小于状态的内能 三、计算题 19．如图所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V1增大到V2，该过程中气体吸收的热量为Q1，已知重力加速度为g，求： (1)停止加热时缸内气体的温度；(2)该过程中气体内能的变化。 20．如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量m=2kg、横截面积S=5×10-4m2，原来活塞处于A位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的V-T图像如图乙所示，已知大气压强p0=1.0×105Pa，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g=10m/s2。 （1）求活塞到达位置B时缸内气体的体积？（2）活塞从A位置缓慢到B位置的过程中，气体对外做功多少？（3）若缸内气体原来的内能U0=70J，且气体内能与热力学温度成正比。求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为多少？ 21．圆柱形导热汽缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，汽缸顶端有限位装置。活塞的横截面积为，重力为，汽缸的总长度为，大气压强为。开始时缸内气体的温度为，活塞静止于离汽缸底的距离为处。现使环境温度缓慢升高，当气体从外界吸收的热量后，活塞上升到离汽缸底的距离为处。活塞及汽缸壁的厚度不计，气体的内能与热力学温度成正比，比例系数为（未知），求： （1）该过程气体内能的变化量；（2）；（3）当环境温度再次升高，气体继续吸收的热量，此时缸内气体的压强。 22．如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，不计活塞质量、汽缸质量及活塞与汽缸间的摩擦。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在汽缸顶端）活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，外界温度为27°C，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 （1）求该同学的质量m；（2）若该同学仍然站在踏板上，为使得活塞回到位置A，求密封气体的热力学温度T应缓慢升为多少；若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q；（3）若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为的人后稳定时活塞也位于B处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量m的比值。 答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C A C A C D D A 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 B AD ACD AD BCD AB BCE AB 19．(1)T1；(2)Q1－（p0＋）（V2－V1） 20．（1）6×10-4m3；（2）28J；（3）63J 21．（1）；（2）；（3） 22．（1）；（2）375K，；（3） 答案第1页，共2页 第2页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 $