高中物理热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律作业（含解析）新人教版选修33

第3节热力学第一定律能量守恒定律

课时强化作业

（时间：30分钟总分：50分）

fi基础夯实w

一、选择题（1〜3题为单选题，4〜5题为多选题）

1.第一类永动机是不可能制成的，这是因为（C）

A.不符合机械能守恒定律

B.做功产生的热量不符合热功当量

C.违背了热力学第一定律

D.找不到合适的材料和合理的设计方案

解析：第一类永动机违背了热力学第一定律，所以是不可能制成的。故选项C正确。

2.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将（B）

A.降低B.升高

C.不变D.无法确定

解析：取房间内气体及电冰箱（有散热装置）为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加。

3.（2020•浙江金华三校高二下学期检测）如图所示，给旱区送水的消防车停于水平地面。在缓慢放

水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体（A）

A.从外界吸热B.对外界做负功

C.分子平均动能减小D.内能增加

解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错：胎内气体温度不变,

故分子平均动能不变，选项C错：由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，

选项D错；由知»U=0,胀0,故00,气体从外界吸热，选项A正确。

4.据XX报报道：天津一小男孩睡觉时，将压在臀部下而的打火机场炸，丁烷气体外泄，致使屁股

局部速冻成伤。请你运用学过的热学知识判断下列说法正确的是（AED）

A.焙炸是因为打火机内丁烷液体变热汽化，体枳增加，压强增大而爆炸

B.焙炸的过程符合热力学第一定律

C.XX报关于局部速冻成伤的报道不符合科学道理

D.爆炸后，丁烷外泄并迅速汽化吸热，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤

解析：丁烷液体变热汽化，体积增加，压强增大而爆炸，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤。

5.（2020•甘肃省民勤县校级期中）下面关于能量转化的说法中，正确的是（BD）

A.在炉子上放一壶水，将水加热到50°C是机械能转化为内能的过程

B.将一杯热水倒入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程

C.冬日，人们在太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为机械能的过程

D.节日里点燃的“冲天爆竹”腌空而起，是化学能转化为内能又转化为机械能的过程

解析：在炉子上放一壶水，将水加热到50℃是化学能转化为内能的过程，故A错误：将一杯热水倒

入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程，故B正确：冬日，人们在

太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为内能的过程，故C错误：节日旦点燃的“冲天爆竹”腾空而起，是

化学能转化为内能乂转化为机械能的过程，故D正确。

二、非选择题

6.（2020•驻马店期末）封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态4经8变到状态C,其体积与热力学

温度7关系如图所示。该气体的摩尔质量为M状态/的体枳为%、温度为加。已知。、力、。三点在同一

直线上，阿伏伽德罗常数为八3求：

（1）若在力一。过程中，气体对外做功为5J,内能增加9J,则气体是吸热还是放热？吸收或放出的

热量是多少？

（2）在状态C,该气体的密度为〃，体积为2%,则状态。的温度为多少？该气体的分子数为多少？

答案：（1）吸热；14J

（2）2%；到沪山

解析：（1）由热力学第一定律可知，解得

gl4J,气体吸热14Jo

⑵气体在状态从。压强相等，根据盖•吕萨克定律可知，解得£=2兀

在状态气体质量为加QX2%,则分子数为g系=空与。

7.喷雪器内有10L水，上部封闭有］atm的空气2L。关闭喷器阀门，用打气筒向喷雪器内再充入

1aim的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。

02/5

（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。

（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？筒要说明

理由。

答案：（1）2.5atm（2）吸热

解析：（1）设气体初态压强为川，体积为九充入气体体积为AK；末态压强为以，体积为内，由理想

气体状态方程p.v\+访AV=p>Vi

代入数据得Q=2.5atm

微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。

（2）吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热。

・能力提升9

一、选择题（1、2题为单选题，3题为多选题）

1.（2020•河北省衡水中学高三下学期第二次调研）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程

ab、be、绐回到原状态，其J』/图像如图所示，四、即R分别表示状态a、b、。的压强，下列判断正确

的是（AB）

A.过程a到6中气体一定吸热

B.Pc=Pb>Pa

C.过程人到。气体吸收热量

D.过程6到c中每一个分子的速率都减小

解析：过程ab中气体的体积不变，没有做功，温度升高，内能增大，所以气体一定吸热，故A正确:

设a状态的压强为"，则由理想气体的状态方程可知生=2潸

/oO/0

所以.=3〃,，同理生*=竺〉2解得夕「=3外所以,故B正确；过程方到C,温度降低，

/（I/0

内能减小：体积减小，外界对气体做功，则气体放出热量，故c错误；温度是分子的平均动能的标志，是

大星分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程be中气体的温度降低，分子的平均动能减

小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误。

2.如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质

量的活塞封闭了一定质量的气体，忽咯气体分子间的相互作用（即分子势能视为零），忽略环境温度的变化,

现缓慢推倒气缸，在此过程中（A）

A.气体吸收热量，内能不变

B.气缸内分子的平均动能增大

C.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多

D.气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大

解析：由题图可知，该过程气体对外做功，由于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热尢学

第一定律可知，气体吸收热量，内能不变。A正确。

3.(2020•河北省邢台市一中高二下学期检测)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧.充

有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到

稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(AB;

活塞

理想

气体

A.气体自发扩散前后内能相同

B.气体在被压缩的过程中内能增大

C.在自发扩散过程中，气体对外界做功

D.气体在被压缩的过程中，气体分了•的平均动能不变

解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不

变，A项正确，C项错误：由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程

中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，D项错误。

二、非选择题

4.如图所示为一定质量理想气体的〃一P图象，气体状态由力经"到。的变化过程中，气体吸收了420

J热量，对外做功400Jo已知状态月的温度为30()Ko求气体：

(1)内能改变的数值：

(2)状态C的温度九

答案：⑴增加20J(2)240K

解析：(1)由热力学第一定律

△勺什W420J-400J

解得A。，三20J

△Z7为正，则气体内能增加

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(2)由理想气体状态方程：呼一平

Ji!c

解得状态。的温度：£=240K

5.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图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•声气体迅速膨

张，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为力=27°C,大气压为外,已知密闭容

器打开前的气体压强达到4网。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15kJ,并向外释放了20kJ的热量，容器

内原有气体的内能如何变化？变化了多少？

答案：(1)927"C(2)减少35kJ

解析：⑴根据查理定律：7=7

/1/2

五=300K,

解得：Tz=\200K,贝ij为=927℃。

(2)由热力学第一定律△Q0+/