1、第 1 页 共 8 页 4.2 热力学第一定律 每课一练（教科版选修 3-3）【课堂训练】 1.一定质量的气体在某一过程中,外界对气体做功 4.5106 J，气体的内能减少了 2.3106 J,则下列说法及物理量等式中正确的是( )A.W=4.5106 J,U=2.310 6 JB.W=-4.5106 J,U=-2.310 6 JC.气体吸热，吸收 6.8106 J热量D.气体放热，放出 6.8106 J热量2.(2012广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )A.气体温度升高,压强不变B.气
2、体温度升高,压强变大C.气体对外界做正功,气体内能增加D.外界对气体做正功,气体内能减少3.一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量 2.5104 J，气体对外界做功 1.0104 J，则该理想气体的( )A.温度降低，密度增大B.温度降低，密度减小C.温度升高，密度增大D.温度升高，密度减小第 2 页 共 8 页 4.(2011重庆高考)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成.开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示.在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体( )A.对外做功，分子平均动能减小B.对外做正功，内能增大C
3、.对外做负功，分子平均动能增大D.对外做负功，内能减小【课后巩固】5.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由 5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水” ，推动转轮转动.离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是( )A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量6.如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
4、界发生热交换，在 M向下滑动的过程中( )第 3 页 共 8 页 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7.如图所示,水平放置的密闭汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在汽缸内无摩擦滑动.汽缸右侧有一电热丝,汽缸壁和隔板均绝热.初始时隔板静止,左右两边气体温度相等.现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间与初始状态相比( )A.右边气体温度升高,左边气体温度不变B.左右两边气体温度都升高C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电阻丝放出的热量8.(2012四川高考)物体由大量分子组成，下
5、列说法正确的是( )A.分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C.物体的内能跟物体的温度和体积有关D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能9.如图，一绝热容器被隔板 K隔开为 a、b 两部分.已知 a内第 4 页 共 8 页 有一定量的稀薄气体，b 内为真空.抽开隔板 K后,a 内气体进入 b,最终达到平衡状态.在此过程中( )A.气体对外界做功,内能减少B.气体不做功,内能不变C.气体压强变小,温度降低D.气体压强变小,温度不变10.如图所示是一定质量的理想气体从状态 A经 B至C的 图线，则在此过程中( )1pVA.气体的内能改变B.气体的体
6、积增大C.气体向外界放热D.气体对外界做功11.如图所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下的压力 F,使活塞缓慢向下移动一段距离.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则被密封的气体( )A.温度升高,压强增大,内能减少B.温度降低,压强增大,内能减少C.温度升高,压强增大,内能增加D.温度降低,压强减小,内能增加答案解析1.【解析】选 D.由题意得:W=4.510 6 J，U=-2.3106 J,由热力学第一定第 5 页 共 8 页 律 U=Q+W 可得：Q=-6.810 6 J，故 D 对.2.【解析】选 B.由于套
7、筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功.由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量.根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能.这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高.所以艾绒即刻被点燃；由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程可知压强变大.故 B 选项正确，其他选项都错.3.【解析】选 D.由热力学第一定律 U=Q+W，Q=2.5104 J，W=-1.0104 J，可知 U大于零，气体内能增加，温度升高， A、B 错；气体对外做功，体积增大，密度减小，
8、C 错，D 对.4.【解析】选 A.气体膨胀，气体对外做正功，又因 为气体与外界无热量交换，由热力学第一定律知气体内能减小.因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子平均动能减小，选项 A 正确.5.【解析】选 D.该永动机叶片进入水中，吸收 热量而伸展划水，推动转轮转动.离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水.由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A 、B、C错，D 对.6.【解析】选 A.M 向下滑 动的过程中，气体体 积减小，故外界 对气体做功.由热力学第一定律知，Q=0，内能的改 变取决于做功，因外界对气体做功，故气体的内能增大，A 正确， B、C、
9、D 错误.第 6 页 共 8 页 7.【解析】选 B、C.对右 边气体,由于吸热,温度升高 ,隔板向左移动,右边气体对左边气体做功.由于它们均隔热,故左边气体内能增加,温度升高,故 A 错 B 对;对左边气体,由 可得其压强增大,故 C 对;对右pVCT边气体,由于它对左侧气体做功,即 W0,由热力学第一定律 U=Q+W 得: 右侧气体的内能的增加量小于 电热丝放出的热量,故 D 错.【变式备选】固定在水平面上的汽缸内封闭一定质量的气体,汽缸壁和活塞绝热性能良好,汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计.则以下说法正确的是( )A.使活塞向左移动,汽缸内气体分子的平均动能增大B.使活塞向左移动,
10、汽缸内气体的内能不变C.使活塞向右移动,汽缸内每个气体分子的动能都减小D.使活塞向右移动,汽缸内所有气体分子撞击汽缸壁的冲力都减小【解析】选 A.不计分子势能,则为理想气体.汽缸和活塞绝热性能良好则没有热传递,Q=0.使活塞向左移动时 V 减小,外界对气体做功,气体内能增大,气体分子平均动能增大,A 对、B 错.使活塞向右移动,气体对外做功,内能减小,温度降低,分子的平均动能减小,但每个分子的动能不一定都减小,C 错.使活塞向右移动,则压强 p 减小,汽缸内气体分子撞击汽缸壁的总冲力减小,并不是所有分子的冲力都减小,D 错.8.【解析】选 C.因为温度是物体分子平均动能的标志，温度越高，表明分
11、子热运动越剧烈，但并不是每个分子的动能都增大，所以 A 错；当第 7 页 共 8 页 分子之间的距离rr 0时 ，随着分子之间距离的减小，引力和斥力同时增大.当分子之间的距离rr 0时 ，随着分子之间距离的增大，引力和斥力同时减小，所以 B 错；物体的内能跟物体的温度和体积都有关系，C 正确；做功和热传递是改变物体内能的两种方式，物体吸热也可以增加物体的内能，D 错误.所以答案选 C.9.【解题指南】(1)本题考查了热力学第一定律、理想气体状态方程等知识.(2)审题时 要注意容器是绝热的,故气体与外界不发生热传递.还要注意 a 中的气体向真空中膨胀，气体不做功.【解析】选 B、D.抽开隔板 K
12、 后，a 内的稀薄气体进入真空中,a 内的稀薄气体做功 W=0,绝热 容器不与外界发生热传递,则 Q=0,根据热力学第一定律:U=Q+W,可得 U=0,则内能不变,故 A 错误、B 正确; 稀薄气体可看做理想气体,内能仅由温度决定,由于 U=0,则气体温度不变.又根据理想气体状态方程: 气体体积变大,而温度不变,则压强变pVCT小,故 C 错误、 D 正确.10.【解析】选 C.由图像可知该气体发生等温变化，故气体的内能不变，U0；但气体的体积在减小，故外界对气体做功，W0；由热力学第一定律 UQW 知，Q0 ，气体放热，故 C 正确.11.【解析】选 C.由于力 F 对密闭的气体做正功，W 0；容器绝热,则Q=0.由热力学第一定律知理想气体内能增加,温度升高,由题图知，气第 8 页 共 8 页 体体积减小，再根据 得：压强增大,故选 C.pVCT【总结提升】热力学第一定律和理想气体状态方程的综合应用解决此类问题的一般步骤：(1)明确研究对象；(2)明确气体做功情况以及吸放热情况；(3)根据 热力学第一定律判断理想气体的内能变化；(4)根据理想气体状态方程确定状态的变化.
