2022年高中物理同步講義（人教版選修性必修第3冊）：第11講 熱力學(xué)第一定律（解析版）

第11講熱力學(xué)第一定律目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀知道熱力學(xué)第一定律理解熱力學(xué)第一定律，并會運用于分析和計算知識精講知識精講知識點熱力學(xué)第一定律1．改變內(nèi)能的兩種方式：做功與傳熱．兩者對改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等價的。2．熱力學(xué)第一定律：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。3．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。4．熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：(1)W的正負(fù)：外界對系統(tǒng)做功時，W取正值；系統(tǒng)對外界做功時，W取負(fù)值．(均選填“正”或“負(fù)”)；(2)Q的正負(fù)：外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q取正值；系統(tǒng)向外界傳遞的熱量Q取負(fù)值．(均選填“正”或“負(fù)”)?！局R拓展】1．對公式ΔU＝Q＋W符號的規(guī)定符號WQΔU＋體積減小，外界對熱力學(xué)系統(tǒng)做功熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量內(nèi)能增加－體積增大，熱力學(xué)系統(tǒng)對外界做功熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能減少2.氣體狀態(tài)變化的幾種特殊情況(1)絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝W，系統(tǒng)內(nèi)能的增加(或減少)量等于外界對系統(tǒng)(或物體對外界)做的功；(2)等容過程：W＝0，則ΔU＝Q，物體內(nèi)能的增加量(或減少量)等于系統(tǒng)從外界吸收(或系統(tǒng)向外界放出)的熱量；(3)等溫過程：始末狀態(tài)一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)放出的熱量(或系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對外界做的功)。3．判斷氣體是否做功的方法一般情況下看氣體的體積是否變化：①若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，W<0；②若氣體體積減小，表明外界對氣體做功，W>0。4．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：(1)根據(jù)符號法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正負(fù)；(2)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正負(fù)來確定吸放熱情況、做功情況或內(nèi)能變化情況?！炯磳W(xué)即練1】如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有理想氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)理想氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡，已知氣體自由膨脹過程中不對外界做功，則在此過程中（）A．氣體溫度降低，內(nèi)能減少 B．氣體溫度不變，內(nèi)能不變C．氣體溫度升高，內(nèi)能增加 D．氣體內(nèi)能一定不變，但溫度可能改變【答案】B【解析】由熱力學(xué)第一定律，有依題意解得即氣體內(nèi)能不變，對理想氣體而言，氣體溫度也不變。故ACD錯誤；B正確。故選B?！炯磳W(xué)即練2】對于分子動理論和物體內(nèi)能的理解，下列說法正確的是（）A．溫度高的物體內(nèi)能一定大，分子平均動能一定大B．外界對物體做功，物體內(nèi)能一定增加C．溫度越高，布朗運動越顯著D．當(dāng)分子間的距離增大時，分子間作用力就一直減小【答案】C【解析】A．內(nèi)能是分子勢能與分子動能之和；溫度高的物體分子熱運動的平均動能大，但內(nèi)能不一定大，故A錯誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知外界對物體做功，物體內(nèi)能不一定增加，故B錯誤；C．布朗運動是小微粒受到的液體分子的撞擊的不平衡產(chǎn)生的，液體的溫度越高，液體分子熱運動的平均動能越大，碰撞的不平衡性越明顯，布朗運動越顯著，故C正確；D．當(dāng)時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子之間距離的增大，分子間的作用力減小，當(dāng)時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子之間距離的增大，故D錯誤。故選C。能力拓展能力拓展考法熱力學(xué)第一定律【典例1】一定質(zhì)理的理想氣體變化圖像如圖所示，氣體從1→2→3的過程對外做的功為，從外界吸收的熱量為，氣體內(nèi)能的變化量為；氣體從1→4→3的過程對外做的功為，從外界吸收的熱量為，氣體內(nèi)能的變化量為，則它們之間的關(guān)系正確的是（）A．，， B．，，C．，， D．，，【答案】C【解析】本題考查熱力學(xué)第一定律。初態(tài)和末態(tài)溫度相同，因此兩個熱力學(xué)過程內(nèi)能變化相同；在圖像中，圖線與橫軸所圍面積表示氣體對外界做功的多少，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得C正確。故選C。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．恒溫的水池中，有一氣泡緩慢上升，在此過程中，氣泡的體積會逐漸增大，不考慮氣泡內(nèi)氣體分子勢能的變化，下列說法中正確的是（）A．氣泡內(nèi)的氣體對外界做功B．氣泡內(nèi)的氣體內(nèi)能增加C．氣泡內(nèi)的氣體與外界沒有熱傳遞D．氣泡內(nèi)氣體分子的平均動能減小【答案】A【解析】氣泡體積增大，對外做功，由于溫度不變，因此分子平均動能不變，氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)可知，氣體吸收熱量，故A正確，BCD錯誤。故選A。2．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．用太陽灶燒水是太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能C．核電站發(fā)電是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】B【解析】A．用太陽灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤；B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能，故B正確；C．核電站發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯誤；D．生石灰放入盛有涼水的燒杯里，水溫升高是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯誤；故選B。3．下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是（）A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在斥力的緣故B．一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加C．對于一定量的氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定向外界放熱D．如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強(qiáng)必然增大【答案】B【解析】A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子無規(guī)則運動的緣故，故A錯誤；B．一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，屬于汽化吸熱，內(nèi)能增大，但是溫度不變，所以分子動能不變，分子勢能增加，故B正確；C．對于一定量的氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，所以溫度升高，內(nèi)能變大，體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量，故C錯誤；D．如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但是若體積發(fā)生變化，則壓強(qiáng)不一定增大，故D錯誤。故選B。4．如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和乙。現(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動一段距離，則在移動P的過程中（）A．外力對乙做功，甲的內(nèi)能不變B．外力對乙做功，乙的內(nèi)能不變C．乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加D．乙的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)能不變【答案】C【解析】將活塞P緩慢地向B移動一段距離，乙氣體體積減小，外界對乙做功，其內(nèi)能增加，溫度升高，然后通過導(dǎo)熱隔板將一部分熱量傳遞給甲氣體，最終二者內(nèi)能都增加。故選C。5．一定質(zhì)量的的冰熔為的水時，其分子的動能之和Ek和分子的勢能之和Ep的變化情況是（）A．Ek變大，Ep變小 B．Ek變小，Ep變大C．Ek不變，Ep變大 D．Ek不變，Ep變小【答案】C【解析】一定質(zhì)量的的冰熔為的水時，溫度不變，所以分子的動能之和Ek不變，該過程需要吸收熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，其內(nèi)能增加則分子的勢能之和Ep必定增加。故選C。6．如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空?，F(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡，則在此過程中（）A．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變 B．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少C．氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少 D．氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少【答案】A【解析】絕熱容器沒有與外界交換熱量，氣體在真空中自由膨脹，對外不做功，根據(jù)公式所以內(nèi)能不變，A正確。故選A。7．下列關(guān)于內(nèi)能的說法中，正確的是（）A．不同的物體，若溫度相等，則內(nèi)能也相等B．物體速度增大，則分子動能增大，內(nèi)能也增大C．對物體做功或向物體傳熱，都可能改變物體的內(nèi)能D．冰熔解成水，溫度不變，則內(nèi)能也不變【答案】C【解析】A．內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，與物質(zhì)的量也有關(guān)系，A催；B．分子平均動能只與溫度有關(guān)，與物體的宏觀運動無關(guān)，B錯；C．由熱力學(xué)第一定律可得做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，Ｃ正確；D．冰熔解成水，體積減小，分子勢能增大，內(nèi)能增大，D錯；故選C。8．1912年,英國物理學(xué)家威爾遜發(fā)明了觀察帶電粒子運動徑跡的云室,結(jié)構(gòu)如圖所示,在圓筒容器中加入少量酒精,使云室內(nèi)充滿酒精飽和蒸汽,迅速向下拉動活塞,下說法正確的是（）A．室內(nèi)氣體溫度降低,酒精飽和蒸汽壓降低B．室內(nèi)氣體溫度升高,酒精飽和蒸汽壓降低C．室內(nèi)氣體溫度降低,酒精飽和蒸汽壓升高D．室內(nèi)氣體溫度升高,酒精飽和蒸汽壓升高【答案】A【解析】迅速向下拉動活塞，酒精蒸汽絕熱膨脹，對外做功，溫度降低，酒精飽和蒸汽壓降低，酒精蒸汽達(dá)到過飽和狀態(tài)，故A正確，BCD錯誤．故選：A9．在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=W+Q中,關(guān)于ΔU、W、Q各個物理量的正、負(fù),下列說法中正確的是()A．外界對物體做功時W為正,吸熱時Q為負(fù),內(nèi)能增加時ΔU為正B．物體對外界做功時W為負(fù),吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)C．外界對物體做功時W為負(fù),吸熱時Q為負(fù),內(nèi)能增加時ΔU為負(fù)D．物體對外界做功時W為負(fù),吸熱時Q為正,內(nèi)能增加時ΔU為正【答案】D【解析】在熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q中，外界對物體做功時W為正的，物體對外界做功時W為負(fù)；物體吸熱時Q為正，放熱時Q為負(fù)的；內(nèi)能增加時U為正的，內(nèi)能減少時U為負(fù)的；故選D．10．下列說法正確的是（）A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和B．氣體的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)C．物體的內(nèi)能就是組成該物體的所有分子熱運動動能的總和D．1g0oC水的內(nèi)能比1g0oC冰的內(nèi)能大【答案】D【解析】A．氣體分子間空隙很大，所以氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，故A錯誤；B．氣體分子之間的距離很大，分子力為引力，基本為零，而很難被壓縮是壓強(qiáng)的表現(xiàn)，故B錯誤；C．物體的內(nèi)能是組成該物體的所有分子熱運動動能和勢能的總和，故C錯誤；D．冰融化時要吸收熱量，故1g0℃的水的內(nèi)能比1g0℃的冰的內(nèi)能大，故D正確。故選D。題組B能力提升練1．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大B．物體所處的位置越高分子勢能越大C．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成的0℃冰，內(nèi)能一定減少D．相同質(zhì)量的兩個同種物體，運動物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能【答案】C【解析】A．分子內(nèi)能和溫度，質(zhì)量等因素有關(guān)，所以水分子的內(nèi)能不一定比冰分子的內(nèi)能大，A錯誤；B．物體所在的位置越高，所具有的重力勢能可能大，但分子勢能不一定大，分子勢能和分子間的作用力有關(guān)，B錯誤；C．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成0℃的冰需要釋放熱量，而溫度不變，所以內(nèi)能一定減小，C正確；D．內(nèi)能與宏觀運動無關(guān)，運動物體的內(nèi)能不一定大于靜止物體的內(nèi)能，故D錯誤；故選C。2．回?zé)崾街评錂C(jī)是一種深低溫設(shè)備，制冷極限約50K，某臺設(shè)備工作時，一定量的氦氣（可視為理想氣體）緩慢經(jīng)歷如圖所示的四個過程：從狀態(tài)A到B和C到D是等溫過程；從狀態(tài)B到C和D到A是等容過程，體積分別為V0和5V0。下列說法正確的是（）A．圖中t1<t2 B．壓強(qiáng)pD=5pCC．B到C過程外界對氦氣做正功 D．整個循環(huán)過程A-B-C-D-A氦氣系統(tǒng)要放熱【答案】D【解析】A．從狀態(tài)B到C，由查理定律得由于，所以故A錯誤；B．C到D是等溫過程，由玻意耳定律得由于，，所以故B錯誤；C．由于B到C過程，是等容過程，所以因此B到C過程外界對氦氣不做功，故C錯誤；D．整個循環(huán)過程A-B-C-D-A，由熱力學(xué)第一定律得由于從狀態(tài)B到C和D到A是等容過程，所以外界對系統(tǒng)做功，A-B過程外界對系統(tǒng)做正功，C-D過程外界對系統(tǒng)做負(fù)功，p-V圖象與橫軸圍成的面積表示做的功，所以所以整個循環(huán)過程外界對系統(tǒng)做正功。整個循環(huán)過程所以整個循環(huán)過程A-B-C-D-A氦氣系統(tǒng)要放熱，故D正確。故選D。3．如圖所示是架在屋頂?shù)奶柲軣崴?。已知單位時間內(nèi)太陽垂直射到地面附近單位面積的能量E0為7×103J/（m2·s）。一臺熱水器的聚熱面積為2m2，若每天相當(dāng)于太陽直射熱水器4h，太陽能的20%可轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，下列分析正確的是（）A．太陽垂直射到地面附近的單位面積的熱輻射功率為7×103WB．這臺熱水器單位時間聚集的太陽能最多為7×103JC．這臺熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為5.6×104JD．這臺熱水器全年內(nèi)最多轉(zhuǎn)化的水的內(nèi)能約為1.4×1010J【答案】A【解析】A．由功率的公式，即A正確；B．由題意可知，這臺熱水器單位時間聚集的太陽能最多為B錯誤；C．根據(jù)題意，這臺熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為C錯誤；D．根據(jù)題意，這臺熱水器全年內(nèi)最多轉(zhuǎn)化的水的內(nèi)能約為D錯誤。故選A。4．對一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（）A．該氣體在體積緩慢增大的過程中，溫度可能不變B．該氣體在壓強(qiáng)增大的過程中，一定吸熱C．如果該氣體與外界沒有發(fā)生熱量交換，則其分子的平均動能一定不變D．該氣體經(jīng)等溫壓縮后，其壓強(qiáng)一定增大，且此過程一定吸收熱量【答案】A【解析】A．該氣體在體積緩慢增大的過程中，若吸收的熱量與氣體對外做的功相同，則該氣體的內(nèi)能不變，溫度不變，選項A正確；B．該氣體在壓強(qiáng)增大的過程中，若體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，氣體吸熱;若溫度不變，則體積減小，內(nèi)能不變，氣體放熱，選項B錯誤；C．如果該氣體與外界沒有發(fā)生熱量交換，但外界對該氣體做功或氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律知，該氣體的內(nèi)能變化，分子的平均動能變化，選項C錯誤；D．由玻意耳定律知，該氣體經(jīng)等溫壓縮后，壓強(qiáng)一定增大，由熱力學(xué)第一定律知，外界對氣體做功，內(nèi)能不變，該過程定放熱，選項D錯誤。故選A。5．一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是（）A．W8×104J，J，B．W＝8×104J，J，C．W－8×104J，J，D．W－8×104J，，【答案】B【解析】外界對氣體做了8×104J的功，則氣體內(nèi)能減少了1.2×105J，則由熱力學(xué)第一定律可得故B正確，ACD錯誤。故選B。6．某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作，該循環(huán)可視為由a→b和c→d兩個絕熱過程和兩個等容過程組成如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體（）A．在d→a的過程中，氣體溫度升高B．在a→b過程外界對氣體做的功大于在c→d過程氣體對外界做的功C．在a→b的過程中，由于該過程絕熱，故外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能D．在b→c的過程中，氣體溫度不變【答案】C【解析】A．d→a的過程為等容過程，由查理定律可得此過程溫度降低，故A錯誤。B．在p-V圖象中圖線與V軸所夾面積表示氣體做功，所以在a→b過程外界對氣體做的功小于在c→d過程氣體對外界做的功，故B錯誤。C．在a→b的過程中，由于該過程絕熱，故外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能。故C正確。D．b→c的過程為等容過程，由查理定律可知，溫度升高壓強(qiáng)變大，故D錯誤。故選C。7．為適應(yīng)太空環(huán)境，去太空執(zhí)行任務(wù)的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如在地面上一樣，假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1atm，氣體體積為2L，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L，使航天服達(dá)到最大體積，假設(shè)航天服內(nèi)氣體可視為理想氣體且溫度不變，將航天服視為封閉系統(tǒng)（）A．由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體分子平均動能減小B．由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體的分子數(shù)密度不變C．由地面到太空過程中航天服內(nèi)氣體放熱D．若開啟航天服生命保障系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣，使航天服內(nèi)的氣壓緩慢達(dá)到0.9atm，則需補(bǔ)充1atm的等溫氣體1.6L【答案】D【解析】A．航天服內(nèi)，溫度不變，氣體分子平均動能不變，選項A錯誤；B．航天服內(nèi)氣體質(zhì)量不變，分子數(shù)不變，體積膨脹，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，即航天服內(nèi)氣體的分子數(shù)密度減小，選項B錯誤；C．航天服內(nèi)氣體因為體積膨脹對外做功，而航天服內(nèi)氣體溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知氣體吸熱，選項C錯誤；D．設(shè)需補(bǔ)充latm氣體V′后達(dá)到的壓強(qiáng)為p3＝0.9atm，取總氣體為研究對象，由玻意耳定律得p1（V1+V′）＝p3V2解得V′＝1.6L選項D正確。故選D。8．有一種在超市中常見的“強(qiáng)力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖丙是其工作原理示意圖。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。則此過程中（）A．吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量 B．吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤被向外拉出過程中，吸盤內(nèi)氣體不對外界做功 D．吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大【答案】A【解析】AC．吸盤內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，?U=0，由熱力學(xué)第一定律?U=W+Q可知Q=?U?W>0吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯誤；B．吸盤內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯誤；D．吸盤內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV=C可知，吸盤內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯誤。故選A。9．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V–T圖像如圖所示。下列說法正確的有（）A．A→B的過程中，氣體對外界做功 B．A→B的過程中，氣體吸收熱量C．B→C的過程中，氣體壓強(qiáng)不變 D．A→B→C的過程中，氣體內(nèi)能增加【答案】C【解析】A．的過程中，溫度不變，體積減小，可知外界對氣體做功，A錯誤；B．的過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，W為正，則Q為負(fù)，即氣體放出熱量，B錯誤；C．因為圖線中，BC段的圖線是過原點的傾斜直線，則程的過程中，壓強(qiáng)不變，C正確；D．A到B的過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，B到C的過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，則的過程中，氣體內(nèi)能減小，D錯誤。故選C。10．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個過程，先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關(guān)系，正確的是（）A．TA＜TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能不變B．TA＞TB，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能減少C．TB＜TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能增加D．TB＞TC，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能減少【答案】D【解析】AB．由圖可知，狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓過程，根據(jù)因為則有從A到B，溫度升高，內(nèi)能增加，故AB錯誤；CD．狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容過程，根據(jù)因為則有從B到C，溫度降低，內(nèi)能減小，故C錯誤，D正確。故選D。題組C培優(yōu)拔尖練1．如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷、、三個過程回到原狀態(tài)，其體積V隨攝氏溫度t變化關(guān)系如圖所示，已知該氣體所含的分子總數(shù)為N，、、分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)。下列判斷正確的是（）A．狀態(tài)a、b的壓強(qiáng)大小滿足B．狀態(tài)c時氣體分子的體積為C．b到c過程中氣體放出熱量D．c到a過程中單位時間內(nèi)單位器壁受到分子撞擊的次數(shù)逐漸減少【答案】CD【解析】A．氣體在a到b過程經(jīng)歷等容變化，根據(jù)查理定律有所以故A錯誤；B．氣體分子不是緊密排列的，所以只能表示狀態(tài)c時每個氣體分子的平均占有空間的體積，故B錯誤；C．b到c過程中，外界對氣體做功，且氣體溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體放出熱量，故C正確；D．氣體在c到a過程中經(jīng)歷等溫變化，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，而氣體分子平均動能不變，所以c到a過程中單位時間內(nèi)單位器壁受到分子撞擊的次數(shù)逐減減少，故D正確。故選CD。2．帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，其狀態(tài)變化如圖所示。氣體開始處于狀態(tài)A，由過程到達(dá)狀態(tài)B，其內(nèi)能減小了E，后又經(jīng)過程到達(dá)狀態(tài)C。設(shè)氣體在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為、和。在狀態(tài)B時的體積為，狀態(tài)C時的溫度為。則下列說法正確的是（）A．氣體在狀態(tài)B時的溫度B．氣體在狀態(tài)B時的溫度C．過程中，氣體放出的熱量D．過程中，氣體放出的熱量【答案】AC【解析】AB．由題圖知，過程為等壓變化。由蓋-呂薩克定律得解得故A正確，B錯誤；CD．由過程，氣體發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對氣體做功由熱力學(xué)第一定律得則即氣體放出的熱量故C正確，D錯誤。故選AC。3．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿直線AB過程變化到狀態(tài)B，再由B沿直線BC過程變化到狀態(tài)C，然后由C沿直線CA過程變化到狀態(tài)A，在此循環(huán)過程中，下列說法正確的是（）A．在AB過程中，氣體分子的平均速率不變B．在AB過程中，氣體對外做的功大于氣體吸收的熱量C．在BC過程中，氣體的內(nèi)能減小D．經(jīng)過ABCA一個循環(huán)過程，氣體對外做的功等于從外界吸收的熱量【答案】CD【解析】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，T與PV成正比，氣體由狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B，由圖可知，PV先增大后減小，在溫度T先升高后降低，則分子平均動能先增大后減小，氣體分子的平均速率先增大后減小，故A錯誤；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得得所以由狀態(tài)A到狀態(tài)B，溫度不變，內(nèi)能不增加，即從A到B體積變大，氣體對外界做功，即根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得知在AB過程中，氣體對外做的功等于氣體吸收的熱量，故B錯誤；C．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得得可知在BC過程中，氣體溫度降低，則氣體的內(nèi)能減小，故C正確；D．經(jīng)過ABCA一個循環(huán)，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知氣體對外做功等于從外界吸收的熱量，故D正確。故選CD。4．下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是（）A．一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，其內(nèi)能增大。B．一定質(zhì)量的氣體溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積上的分子數(shù)一定增多C．某氣體的摩爾質(zhì)量是M，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾體積為V，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則每個氣體分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為D．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱【答案】AD【解析】A．一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，要吸收熱量，則其內(nèi)能增大，選項A正確；B．一定質(zhì)量的氣體溫度升高，若體積變大，則分子數(shù)密度減小，則單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積上的分子數(shù)不一定增多，選項B錯誤；C．某氣體的摩爾質(zhì)量是M，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾體積為V，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則每個氣體分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下運動占據(jù)的空間的體積為，選項C錯誤；D．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，則溫度升高，內(nèi)能變大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，那么它一定從外界吸熱，選項D正確。故選AD。5．如圖所示，絕熱隔板把絕熱的汽缸分成體積相等的兩部分，與汽缸壁的接觸是光滑的，兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種理想氣體和?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體加熱一段時間后，、各自達(dá)到新的平衡，下列說法正確的是（）A．的溫度升高B．的體積增大，壓強(qiáng)變小C．加熱后的分子熱運動比的分子熱運動更激烈D．的體積減小，壓強(qiáng)增大【答案】AD【解析】A．加熱氣體a，活塞右移，活塞對氣體b做功，而氣體b沒有放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的溫度升高，A正確；BD．由于b的體積減小，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程氣體b的壓強(qiáng)增大，而兩部分壓強(qiáng)相等，因此a的壓強(qiáng)變大，B錯誤，D正確；C．根據(jù)兩部分壓強(qiáng)相等，而因此也就是加熱后a的分子熱運動比b的分子熱運動更激烈，C錯誤。故選AD。6．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)開始，經(jīng)、、三個過程后回到初始狀態(tài)，其圖像如圖所示。已知、、，下列說法正確的是（）A．氣體在過程中壓強(qiáng)增大B．氣體在過程中從外界吸收的熱量等于增加的內(nèi)能C．氣體在過程中外界對氣體做的功等于氣體向外界放出的熱量D．氣體在過程中內(nèi)能的減少量大于過程中內(nèi)能的增加量【答案】BC【解析】A．根據(jù)氣體在過程中，體積膨脹，溫度降低，因此壓強(qiáng)減小，A錯誤；B．氣體在過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律體積保持不變，沒有做功過程，從外界吸收的熱量全部用來增加物體的內(nèi)能，B正確；C．氣體在過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律溫度保持不變，也就是內(nèi)能不變，外界對氣體做的功等于氣體向外界放出的熱量，C正確；D．由于a、c狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相同，因此過程中內(nèi)能的減少量等于過程中內(nèi)能的增加量，D錯誤。故選BC。7．下列說法正確的是（）A．足球充足氣后很難壓縮，是因為足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果B．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，吸收熱量，其內(nèi)能一定增加C．氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)D．在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計算，會使分子直徑計算結(jié)果偏大【答案】BCD【解析】A．足球充足氣后很難壓縮，是因為足球內(nèi)氣體壓強(qiáng)作用的結(jié)果，故A錯誤；B．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，則對外做功為零，吸收熱量，由熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能一定增大，故B正確；C．氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)，分子密度越大，碰撞次數(shù)越多，溫度越好，分子速率越大，碰撞次數(shù)越多，故C正確；D．在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計算，油酸的體積變大，由可知會使分子直徑計算結(jié)果偏大，故D正確。故選BCD。8．夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是（）A．氣體的內(nèi)能不變B．氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低C．氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了D．氣體分子的平均動能減小【答案】BD【解析】氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q=0，對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，故氣體分子的平均動能減小，AC錯誤，BD正確。故選BD。9．如圖是某種噴霧器示意圖，在貯液筒內(nèi)裝入一些藥液后將密封蓋蓋好。多次拉壓活塞充氣，然后打開噴嘴開關(guān)，活塞位置不再改變，藥液可以持續(xù)地噴出，貯液筒內(nèi)的空氣可視為理想氣體，設(shè)充氣和噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，下列說法正確的是（）A．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增大B．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大，體積也變大C．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能減小D．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體吸收熱量全部用來對外做功【答案】AD【解析】AB．充氣過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動能不變；充氣的過程中分子的總個數(shù)增加，則內(nèi)能增加，而充氣的過程中氣體的體積不變，故A正確，B錯誤；CD．噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動能不變，氣體的內(nèi)能也不變；藥液可以持續(xù)地噴出，氣體體積增大，對外做功，由于沒有其他的變化，可知貯液筒內(nèi)的氣體吸收熱量全部用來對外做功，故C錯誤，D正確；故選AD。10．景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨。猛推推桿，艾絨即可點燃。對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中（）A．氣體溫度升