2024-2025学年高二物理选择性必修第三册（配鲁科版）分层作业11 热力学第一定律

分层作业11热力学第一定律

A组必备知识基础练

1.（多选）下列关于系统的内能的说法正确的是（）

A.系统的内能是由系统的状态决定的

B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的

C.做功可以改变系统的内能,但单纯地对系统传热不能改变系统的内能

D.气体在大气中做绝热膨胀时做了功，但气体的内能不变

2.（多选）下列实例属于做功来增加物体内能的是（）

A.铁棒放在炉子里被烧红

B.锯条锯木头时会发热

C.古时候的人钻木取火

D.冬天在阳光下取暖

3.（多选）如图所示为简易测温装置，玻璃管中一小段水银封闭J'烧瓶内一定质量的气体,当温度升高时

（）

100

504

A.瓶内气体的密度增大

氏瓶内气体分子的平均动能增加

C.外界对瓶内气体做正功

D.热传递使瓶内气体的内能增加

4.学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所消毒。给储液罐打足气,打开开关就可以让药

液喷洒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷血则罐内气体内能（选填

“不断增大”“不断减小”或“保持不变气体_____（选填“吸收”或“放出”）热量。

5.如图所示,一系统由状态a沿acb到达状态b的过程中，有350J热量传入系统，而系统做功126J。

p

b

°V

⑴若沿adb到达状态A系统做功42J,则有多少热量传入系统？

(2)若系统由状态b沿曲线ba返回状态。时，外界对系统做功为84J,则系统是吸热还是放热。热量传

递是多少？

6.某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个气缸C、。，通过活塞〃、〃封闭质量

相等的两部分同种气体A、B,两活塞通过轻弹簧相连。整个装置静置在水平面上，已知C气缸质量

为封闭气体的初始高度均为L,初始环境温度为7b,大气压强为po,重力加速度为3活塞的横截面

积为S、质量和厚度不计，活塞光滑且活塞与气缸不漏气。

(1)若环境温度缓慢升至L2九求稳定后A气体的高度。

(2)若环境温度缓慢升至1.2几此过程中A气体内能增加量为U,求4气体从外界吸收的热量Q。

7.如图所示，在绝热气缸内,有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃.封闭气

柱长为9cm,活塞横截面枳S=50cn?。现通过气缸底部电热丝给气体加热一•段时间，此过程中气体吸

热22J,稳定后气体温度变为127°C。已知大气压强等于lxl〔）5Pa,活塞与气缸间无摩擦，不干活塞重

力。求：

（I）加热后活塞到气缸底部的距离;

（2）此过程中气体内能的改变量。

B组关键能力提升练

8.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用表示外界对气

体做的功.牝表示气体对外界做的功,Q表示气体吸收的热量,0表示气体放出的热量，则在整个过程

中一定有（）

AQ-S=卬2-1%

B.0|=02

C.W}=W2

DQ>Q

9.（多选）如图所示，用绝热活塞把绝热容器分隔成容积相同的两部分,先用销子把活塞锁住，将质量和

温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动,

当活塞平衡时（）

H2%02

A.氢气的温度不变B.氢气的压强减小

C.氢气的体积增大D.氧气的温度升高

10.（多选）用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时,假设袋内气体

与外界无热交换，则袋内气体（）

A.体积减小，内能增大

B.体积减小，压强减小

C.对外界做负功，内能增大

D.对外界做正功，压强减小

11.（多选）如图所示，在p-7图像中，一定质量的理想气体经历了从状态A到状态8再到状态C,最后回

到状态A的过程，在该过程中，下列说法正确的是（）

A.从A到B过程中，气体府外做功

B.从B到C过程中，气体放出热量

C.从C到A过程中，气体分子智度减小

D.从A到3过程和从C到A过程，气体做功的绝对值相等

12.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态8,再经等容过程到达状态C,此过程

的P-V图像如图所示，图中虚线为等温线。在8-C的过程中.气体吸收热量为12Jo

（1）试比较气体在A和8状态的内能球、%的大小;

（2）求气体从A-8过程中气体对外界做的功。

13.(2023浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的愎柱形容

器内用面积S=I00cm2、质量机=1kg的活塞密封•定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时

气体处于温度7；尸300K、活塞与容器底的距离〃0=3()cm的状态人。环境温度升高时容器内气体被

加热,活塞缓慢上升d=3cm恰好到达容微内的卡口处，此时气体达到状态D.活塞保持不动，气体被

继续加热至温度Tc=363K的状态。时触动报警器。从状态A到状态。的过程中气体内能增加了

A(7=158J<,取大气压po=().99xl()5Pa,求气体：

(1)在状态8的温度；

(2)在状态。的压强；

(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收的热量Q.

分层作业11热力学第一定律

1.AB系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的,A正

确。内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致

的,B正确。做功和传热都可以改变系统的内能,C错误。气体做绝热膨胀时对外界做了功，又与

外界没有发生热交换，所以系统的内能要减小,D错误。

2.BCA、D属于热传递,锯条锯木头与钻木取火时都是做功，从而使物体的内能增加。

3.DD由题图可知，当温度升高时,烧瓶内气体的变化为等正膨胀,故瓶内气体的密度减小，气体

分子的平均动能增加，瓶内气体对外做正功，选项B正确,A、C错误;由热力学第一定律

△U=W+Q可知，瓶内气体内能增加是由于气体从外界吸收了热量，选项D正确。

4.答案保持不变吸收

解析由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变;随着药液的不断喷出，气体的体积增大，气体

对外做功，由于气体内能不变，根据热力学第一定律:W+Q可知，气体吸收热量。

5.答案(1)266J⑵放热308J

解析(1)根据题意，由热力学第一定律可知，系统在状态〃和状态。的内能差为AE=35OJ-126

J=224J

若沿adb到达状态b,系统做功42J,由热力学第一定律有AU=Q+W

解得传入系统的热量为0=224J+42J=266Jo

⑵若系统由状态方沿曲线儿返回状态。时，内能减小224J,由热力学第一定律有AU=Q+W

解得g=-3O8J

系统放热。

6答案(1)1.2£(2)U+O.2poLS+O.2MgL

解析(1)若环境温度缓慢升至1.2元),根据受力平衡可知，气体发生等压变化，则有算二警

IQL/八)

解得b=l.2L

(2)若环境温度辍慢升至1.2T)/气体内能增加量为U,气体膨胀,则气体对外界做功为

W=(P。+?)xO.2£S=-(O.2〃oLS+0.2M班)

根据热力学第一定律AU二W+Q

可得Q=U02的LS+O2MgL0

7.答案(1)12cm(2)7J

解析⑴取封闭的气体为研究对象,开始时气体的体积为LiS

温度为T1=(273+27)K=300K

末状态的体积为温度为n=(273+127)K=400K

气体做等压变化，则笄=警

7172

解得7,2=12cm。

(2)在该过程中，气体对活塞做功

W=poS«2心)

由热力学第一定律有AU=Q-VV

解得AU=7J。

8.A因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以内能没有变

化△U=0。根据热力学第一定律可知W-W2+Q1-Q=△〃=(),即Q「Q=W2-WI,故A正确。

9.BCD氢气和氧气的质量虽然相同，但氢气的摩尔质量小，故氧气物质的量多，又因为初始状态

下氢气和氧气体积和温度相同，所以氢气产生的压强大,当提起销子后，活塞将向氧气一方移动，这

时氢气对活塞做功，又无热传递，由。可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，活塞对

它做功，体积减小，由AU=W+Q,无热传递的情况下,氧气内能增加，温度升高。

10.AC实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想.气体，充气袋被挤压，气体体积减小，

外界对气体做正功，则W>()和气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即。=0,根据热

力学第一定律AU=W+Q知，内能增大，选项A、C正确;根据理想气体状态方程华二C可判断压强

一定增大，选项B、D错误。

11.AB根据磬C可知，从A到笈过卷中，体积增大，因此气体对外做功,A正确;从区到C过程中，

直线通过原点，故体积不变，而温度降低，气体内能减少,根据热力学第一定律可知气体放出热量,B

正确;从C到A过程中，气体温度不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知,气体体积减小，气体

分子密度增大,C错误;从A到8过程和从。到A过程，气体体积变化相等，但两个过程气体压强

的平均值不同，因此两个过程气体做功绝对值不相等.D错误。

12.答案⑴EA>EB(2)12J

解析⑴A—3过程绝热,0=0,体积V增大，对外做功，由AU=W+Q知内能减小£>品。

(2)4T81C过程中有二心s+Wsc+Q八8+Q8c

A、C温度相等，内能不变AU=0

A、8绝热过程。八产0

B、