2022版新教材物理人教版选择性必修第三册基础训练：第三章第2节热力学第一定律含解析

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评价检测·素养提升
见学用 158 页
课堂检测
1.（2021 上海松江二中高二期中）被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会
重新鼓起来，这一过程乒乓球内的气体( )
A.吸热，对外做功，内能不变
B.吸热，对外做功，内能增加
C.温度升高，对外做功，内能不变
D.压强增大，单位体积内分子数增大
答案：
B
解析：被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，重新鼓起来，体积增大，则气体
对外做功，温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，此过程气体吸热。
2.（多选）（2021 天津静海大邱庄中学高三月考）一封闭容器中装有一定质量的理想气体，
当气体被压缩时（容器壁与外界没有热量交换）( )
A.气体对外界做功
B.气体内能不变
C.气体温度升高
D.气体压强增大
答案：
C
;
D
解析：当气体被压缩时，外界对气体做功，即
W>0
；因容器壁与外界没有热量交换，则
Q=0
，根据热力学第一定律
ΔU =W+Q
，可知
ΔU >0
，即气体内能增加，温度升高；根
据
，可知，
V
减小，
T
变大，则压强
p
变大。
3.（多选）（2021 海南华中师范大学附属中学高三月考）一定质量的理想气体，从状态
M
开始，经状态
N
、
Q
回到原状态
M
，其
p −V
图像如图所示，其中
QM
平行于横轴，
NQ
平
行于纵轴。则( )
A.
M → N
过程气体温度不变
B.
N → Q
过程气体吸热
C.
N → Q
过程气体内能减小
D.
Q→ M
过程气体放出热量
答案：
B
;
D
解析：
M → N
过程气体压强降低、体积增大，由数学知识可知，压强与体积的乘积
pV
先
增大后减小，结合理想气体状态方程
pV
T=C
可知，温度先升高后降低，
A
项错误；
N → Q
过程体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，内能增大，由
热力学第一定律
ΔU =W+Q
可知，体积不变时气体没有做功，故气体一定吸热，
B
正确，
C
错误；
Q→ M
过程气体压强不变，体积减小，体积减小外界对气体做功，即
W>0
，根
据理想气体状态方程可知，温度降低，内能减小，由热力学第一定律
ΔU =W+Q
可知，气
体一定放出热量，
D
项正确。
4.如图所示，一导热汽缸放在水平面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑
轮组与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为
ℎ
，开始时活塞在汽缸中央，初始温度
为
t
，活塞横截面积为
S
，大气压强为
p0
。物体重力为
G
，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢
升高环境温度，使活塞上升
Δx
，封闭气体吸收了
Q
的热量，（汽缸始终未离开地面）求：
（1）环境温度升高了多少？
（2）气体的内能的变化量。
答案：（1）
2Δx
ℎ⋅(273 K+t)
（2）
Q −(p0S −G)Δx
解析：（1）活塞缓慢移动，任意状态都处于平衡状态，故气体做等压变化，由盖-吕萨克
定律可知：
V
T=ΔV
ΔT
，其中
V=1
2Sℎ
，
ΔV =(Δx)S
，解得
Δt =ΔT=2Δx
ℎ⋅(273 K+t)
。
（2）设汽缸内压强为
p
，由平衡条件得：
pS=p0S −G
，
封闭气体对外做功：
W=pSΔx=( p0S −G)Δx
，
由热力学第一定律得：
ΔU =Q+(−W )=Q −(p0S − G)Δx
素养视角
科学思维
热力学第一定律与气体图像的综合问题
（1）根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、
放热关系及做功关系。
（2）结合热力学第一定律判断有关问题。
（3）在
p −V
图像中，图线与
V
轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
素养演练
1.（2021 山东胶州实验中学高三质检）如图所示，一定质量的理想气体从状态
a
依次经过
状态
b
、
c
再回到状态
a
，其中，
a → b
为等温过程，
b → c
为等容过程，下列说法正确的是(
)
A.
a → b
过程，气体和外界无热量交换
B.
a → b
过程，气体分子的速率均保持不变
C.
b → c
过程，气体内能减小
D.
c → a
过程外界对气体做的功与
a → b
过程气体对外做的功相等
答案：
C
解析：
a → b
过程，气体发生的是等温变化，内能不变，此过程中，气体对外做功，根据
热力学第一定律可知，气体吸收热量，
A
项错误；
a → b
过程，温度不变，气体分子的平
均速率不变，不是每一个气体分子的速率均保持不变，
B
项错误；
b → c
过程，气体的体积
不变，压强减小，则温度降低，故内能减小，
C
项正确；
p −V
图线与横轴所围的面积表示气体对外或外界对气体做功的大小，因此
c → a
过程外界
对气体做的功小于
a → b
过程气体对外做的功，
D
项错误。
课时评价作业
见学用《作业本》125 页
基础达标练
1.(多选)下列过程，可能发生的是( )
A.物体吸收热量，对外做功，同时内能增加
B.物体吸收热量，对外做功，同时内能减少
C.外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D.物体对外界做功，同时物体放热，内能增加
答案：
A
;
B
解析：根据热力学第一定律可知做功和热传递都可以改变物体的内能。
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