First Law of Thermodynamics

Question 1

Question 1: 1 ．如图甲所示是一种由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置，简化示意图如图乙所示，汽缸内封闭了一定质量的氮气（可视为理想气体），汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变。不计一切摩擦，汽缸...

1 ．如图甲所示是一种由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置，简化示意图如图乙所示，汽缸内封闭了一定质量的氮气（可视为理想气体），汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变。不计一切摩擦，汽缸内封闭氮气被缓慢压缩的过程中，封闭氮气 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-001.jpg) 甲 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-002.jpg) 乙

A. A. 温度升高
B. B. 内能增大
C. C. 对外界做正功
D. D. 向外界放出了热量

Answer

Answer: D

Solution: B．汽缸导热性良好，因此汽缸内封闭氮气被缓慢压缩的过程中，温度保持不变，内能不变，故 B 错误； A．一定质量理想气体的内能由温度决定，结合上述，气体内能不变，则气体温度不变，故 A 错误； C．封闭氮气被缓慢压缩的过程中，体积减小，外界对封闭氮气做功，故C错误； D．结合上述，封闭氮气的内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律有 $$ \Delta U = W + Q $$ 可知，封闭氮气向外界放出了热量，故 D 正确。

Question 2

Question 2: 2 ．下列说法中正确的是

2 ．下列说法中正确的是

A. A. 随着分子间距离增大，引力减小但斥力增大
B. B. 温度越高，分子热运动平均动能越大
C. C. 液体分子的无规则运动称为布朗运动
D. D. 系统从外界吸收热量，系统内能一定增加

Answer

Answer: B

Solution: 随着分子间距离增大，引力和斥力减小同时减小，故 A 错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子热运动平均动能越大，所以 B 正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，不是液体分子的无规则运动；故 C 错误；根据热力学第一定律，系统从外界吸收热量的同时可能对外做功，故系统内能不一定增加；故 D 错误。故选 B．

Question 3

Question 3: 3 ．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现＂白雾＂，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气...

3 ．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现＂白雾＂，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低．三句话正确的顺序是 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-003.jpg)

A. A. 甲、乙、丙
B. B. 乙、丙、甲
C. C. 丙、甲、乙
D. D. 乙、甲、丙

Answer

Answer: B

Solution: 根据题意因果顺序的进程为：空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液化成小水珠即＂白雾＂，而瓶塞跳起的原因是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致．故顺序是乙、丙、甲，B正确．

Question 4

Question 4: 摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（）

摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（）

A. A. 吸气冲程
B. B. 压缩冲程
C. C. 做功冲程
D. D. 排气冲程

Answer

Answer: C

Solution: 试题分析：摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是做功冲程，故选 C．考点：热机【名师点睛】在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。

Question 5

Question 5: 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（）

关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（）

A. A. 晶体在物理性质上一定是各向异性的
B. B. 只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体
C. C. 由同一种化学成分形成的物质只能以一种晶体结构的形式存在
D. D. 在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

Answer

Answer: B

Solution: A．晶体分为单晶体与多晶体，单晶体在物理性质上表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，故 A 错误； B．晶体具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，可知，只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体，故 B 正确； C．由同一种化学成分形成的物质在不同温度下可能以多种晶体结构的形式存在，故 C 错误； D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，即平均动能不变，由于吸热，则内能增大，故 D 错误。

Question 6

Question 6: 6 ．下列说法正确的是（）

6 ．下列说法正确的是（）

A. A. 气体的压强是由于大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击而形成的
B. B. 若减小分子间距离，分子引力会减小，分子斥力会增大
C. C. 如果气体吸收热量，气体的内能一定增大
D. D. 布朗运动就是分子的无规则运动

Answer

Answer: A

Solution: A．根据气体压强的微观解释，可知气体的压强是由于大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击而形成的。故 A 正确； B．若减小分子间距离，分子引力会增大，分子斥力也会增大。故B错误； C．根据热力学第一定律。可知如果气体吸收热量，气体的内能不一定增大。故 C 错误； D．布朗运动是悬浮小颗粒的无规则运动，间接反映了分子的无规则运动。故 D 错误。故选 A。

Question 7

Question 7: 关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（）

关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（）

A. A. 晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
B. B. 把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故
C. C. 木船浮在水面上是由于表面张力
D. D. 外界对物体做功，物体的内能一定增加

Answer

Answer: B

Solution: A．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属属于多晶体，故 A 错误； B．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故，故 B 正确； C．木船浮在水面上时，船的一部分已经浸入水面以下，是由于受到水的浮力的缘故，与表面张力无关，故 C 错误； D．根据热力学第一定律 $\Delta U = W + Q$ 可知，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，故 D错误。

Question 8

Question 8: 下列关于内能的说法中，正确的是（）

下列关于内能的说法中，正确的是（）

A. A. 不同的物体，若温度相等，则内能也相等
B. B. 物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C. C. 对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能
D. D. 冰熔解成水，温度不变，则内能也不变

Answer

Answer: C

Solution: A．内能包括分子动能和分子势能，与物质的量也有关系，A催； B．分子平均动能只与温度有关，与物体的宏观运动无关，B错； C．由热力学第一定律可得做功和热传递都可以改变物体的内能，C正确； D．冰熔解成水，体积减小，分子势能增大，内能增大，D错；

Question 9

Question 9: 下列说法正确的是

下列说法正确的是

A. A. 气体的体积是所有气体分子的体积之和
B. B. 气体的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
C. C. 物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和
D. D. $1 \mathrm {~g} 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 水的内能比 $1 \mathrm {~g} 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 冰的内能大

Answer

Answer: D

Solution: A．气体分子间空隙很大，所以气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故 A 错误； B．气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，而很难被压缩是压强的表现，故B错误； C．物体的内能是组成该物体的所有分子热运动动能和势能的总和，故 C 错误； D．冰融化时要吸收热量，故 $1 \mathrm {~g} 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的水的内能比 $1 \mathrm {~g} 0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的冰的内能大，故 D 正确。故选D。

Question 10

Question 10: 将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是）

将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是）

A. A. 气体的内能不变
B. B. 气体的压强不变
C. C. 气体分子的平均动能减小
D. D. 气体与外界无热交换

Answer

Answer: A

Solution: AC．理想气体温度保持不变，则气体内能不变，分子的平均动能不变，故 A 正确， C 错误； B．理想气体经历等温压缩过程，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，故B错误； D．气体被压缩过程中，外界对气体做功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，故 D 错误。

Question 11

Question 11: 关于一定量的气体，下列叙述正确的是

关于一定量的气体，下列叙述正确的是

A. A. 气体吸收的热量可以完全转化为功
B. B. 气体体积增大时，其内能一定减小
C. C. 气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D. D. 外界对气体做功，气体的内能一定增加

Answer

Answer: A

Solution: A．如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，A正确； B．当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量，且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会减少，B 错误； C．若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误； D．若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能不但未增加反而减少，D 错误。

Question 12

Question 12: 下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是

下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是

A. A. 汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律
B. B. 冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律
C. C. 某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律
D. D. 冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律

Answer

Answer: B

Solution: A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移，既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项 A 错误； B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，选项 B 正确； C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律，选项 C 错误； D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项 D 错误。

Question 13

Question 13: 使用胶头滴管时，插入水中，捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后稳定状态如图所示。然后松手，橡胶头体积增大 $V _ { 1 }$ ，有体积 $V ^ { 2 }$ 的水进入了滴管。忽略温度的变...

使用胶头滴管时，插入水中，捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后稳定状态如图所示。然后松手，橡胶头体积增大 $V _ { 1 }$ ，有体积 $V ^ { 2 }$ 的水进入了滴管。忽略温度的变化，下列说法正确的是（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-004.jpg)

A. A. $V _ { 1 } > V _ { 2 }$
B. B. 滴管内部气体向外放热
C. C. 水的表面层内分子比水内部稀疏，因此表面层内分子间只有分子引力
D. D. 若知道最终滴管内部气体体积和气体分子个数就可以求出一个气体分子的直径

Answer

Answer: A

Solution: A．设大气压强为 $p _ { 0 }$ ，水的密度为 $\rho$ ，则开始时气体的压强 $$ p _ { 1 } = p _ { 0 } + \rho g h _ { 1 } $$ 吸入水后气体的压强 $$ p _ { 2 } = p _ { 0 } + \rho g h _ { 2 } $$ 由于 $h _ { 1 } > h _ { 2 }$ ，则 $$ p _ { 1 } > p _ { 2 } $$ 设气体开始时的体积为 $V _ { 10 }$ ，吸入水后的体积为 $V _ { 20 }$ ，气体的温度不变，根据玻意尔定律： $$ p _ { 1 } V _ { 10 } = p _ { 2 } V _ { 20 } $$ 由于 $$ p _ { 1 } > p _ { 2 } $$ 则 $$ V _ { 10 } < V _ { 20 } $$ 对胶头滴管 $$ V _ { 10 } + V _ { 1 } = V _ { 20 } + V _ { 2 } $$ 所以 $$ V _ { 1 } > V _ { 2 } $$ 故 A 正确； B．滴管内部气体体积变大，对外做功，由于温度不变，内能不变，则气体吸热，选项 B错误； C．分子间同时存在引力和斥力；液体的表面层内分子分布比较稀疏，分子间作用力的合力为引力，故 C 错误； D．若知道最终滴管内部气体体积和气体分子个数就可以求出一个气体分子运动占据的空间的体积，但不能求解分子的直径，选项 D 错误。

Question 14

Question 14: 15 ．下列说法正确的是（）

15 ．下列说法正确的是（）

A. A. 扩散现象只有在固体和液体中能发生
B. B. 热量不可能从低温物体传到高温物体
C. C. 第二类永动机违背了热力学第一定律
D. D. 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

Answer

Answer: D

Solution: A．固体、液体、气体之间都能发生扩散现象，故 A 错误； B．在引起其它变化的情况下，热量可以从低温物体传递到高温问题，但是不能自发的从低温物体传递到高温物体，故 B 错误； C．第二类永动机遵循能量守恒定律，但违背热力学第二定律，故 C 错误； D．墨水中的碳粒的运动是因为大量水分子对它的撞击作用力不平衡导致向各方向运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故 D 正确。

Question 15

Question 15: 一定质量封闭气体的压强 $p$ 随体积 $V$ 的变化规律如图所示，从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中 ![](/images/questions/phys-thermodynamics...

一定质量封闭气体的压强 $p$ 随体积 $V$ 的变化规律如图所示，从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-005.jpg)

A. A. 气体温度保持不变
B. B. 气体对器壁单位面积的平均作用力不变
C. C. 外界对气体做功
D. D. 气体从外界吸收热量

Answer

Answer: D

Solution: A．从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中，$p V$ 值逐渐增大，根据理想气体状态方程 $\frac { p V } { T } = C$ 可知气体温度升高，故 A 错误； B．从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中，气体压强增大，气体对器壁单位面积的平均作用力增大，故B错误； C．从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中，气体体积增大，对外界做功，故 C 错误； D．从状态 $A$ 变化到状态 $B$ 的过程中，气体温度升高，内能增大，同时对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故 D 正确。

Question 16

Question 16: 17 ．如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞 P 压缩气体，对缸内理想气体做功 800 J ，同时气体向外界放热200J。缸内气体的 ![](/images/questions/phys-thermod...

17 ．如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞 P 压缩气体，对缸内理想气体做功 800 J ，同时气体向外界放热200J。缸内气体的 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-006.jpg)

A. A. 温度升高，内能增加600J
B. B. 温度升高，内能减少 200 J
C. C. 温度降低，内能增加 600 J
D. D. 温度降低，内能增加200J

Answer

Answer: A

Solution: 由热力学第一定律 $\Delta U = W + Q$ 得 $\Delta U = 800 \mathrm {~J} + ( - 200 \mathrm {~J} ) = 600 \mathrm {~J}$ 一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，$\Delta U = 600 \mathrm {~J} > 0$ 故温度一定升高。

Question 17

Question 17: 18 ．如图所示，一定质量的理想气体分别经历 $a \rightarrow b$ 和 $a \rightarrow c$ 两个过程，其中 $a \rightarrow b$ 为等温过程，状态 $b 、...

18 ．如图所示，一定质量的理想气体分别经历 $a \rightarrow b$ 和 $a \rightarrow c$ 两个过程，其中 $a \rightarrow b$ 为等温过程，状态 $b 、 c$ 的体积相同，则 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-007.jpg)

A. A. 状态 $a$ 的内能大于状态 $b$
B. B. 状态 $a$ 的温度高于状态 $c$
C. C. $a \rightarrow c$ 过程中气体吸收热量
D. D. 若沿 $a b c a$ 过程变化则外界对气体做负功

Answer

Answer: C

Solution: A ．由于 $a \rightarrow b$ 的过程为等温过程，即状态 $a$ 和状态 $b$ 温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态 $a$ 的内能等于状态 $b$ 的内能，故 A 错误； B．由于状态 $b$ 和状态 $c$ 体积相同，且 $p _ { b } < p _ { c }$ ，根据理想气体状态方程 $$ \frac { p _ { b } V _ { b } } { T _ { b } } = \frac { p _ { c } V _ { c } } { T _ { c } } $$ 可知 $T _ { b } < T _ { c }$ ，又因为 $T _ { a } = T _ { b }$ ，故 $T _ { a } < T _ { c }$ ，故 B 错误； C．因为 $a \rightarrow c$ 过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据 $$ \Delta U = W + Q $$ 可知气体吸收热量；故C正确， D．若沿 $a b c a$ 过程变化，气体体积先增大后减小，则气体先对外做的功，后外界对气体做的功，由图可知外界对气体做的功大于气体对外界做的功，两阶段的功之和即 $a b c a$ 过程围成的面积，可知此过程中外界对气体做正功功， D 错误。

Question 18

Question 18: 地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中（不计空气团内分子间的势能）

地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中（不计空气团内分子间的势能）

A. A. 体积减小，温度降低
B. B. 体积减小，温度不变
C. C. 体积增大，温度降低
D. D. 体积减小，温度不变

Answer

Answer: C

Solution: 气团上升过程中压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做功，气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，内能减小，理想气体内能只与温度有关，因此气体温度降低，故 ABD 错误，C 正确。

Question 19

Question 19: 图示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（） ![](/imag...

图示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-008.jpg)

A. A. 气体对外做的功大于吸收的热量
B. B. 气体对外做的功等于吸收的热量
C. C. 容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大
D. D. 容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力大小不变

Answer

Answer: D

Solution: AB ．气体温度升高，内能变大，根据 $\Delta U = Q + W$ 可知，气体对外做的功小于吸收的热量，选项 AB 错误； CD．气体的压强保持不变，则容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力不变，选项C错误，D正确。

Question 20

Question 20: 一定质量的理想气体保持压强为 $p$ 不变，测得气体在 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时的体积为 $V _ { 0 } , 10 ^ { \circ } \mathrm ...

一定质量的理想气体保持压强为 $p$ 不变，测得气体在 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时的体积为 $V _ { 0 } , 10 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时的体积为 $V _ { 1 } , ~ 20 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时的体积为 $V _ { 2 }$ ，则下列说法正确的是（）

A. A. $V _ { 2 } = V _ { 1 } + \frac { 10 V _ { 0 } } { 273 }$
B. B. $V _ { 2 } = V _ { 0 } + \frac { 10 V _ { 1 } } { 273 }$
C. C. 气体温度从 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 升高到 $20 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的过程中，外界对气体做的功为 $p \left( V _ { 1 } - V _ { 0 } \right)$
D. D. 随温度的升高，单位时间撞击容器壁单位面积的分子数增加

Answer

Answer: A

Solution: AB ．一定质量的理想气体保持压强 $p$ 不变，根据盖—吕萨克定律有 $$ \frac { V _ { 0 } } { T _ { 0 } } = \frac { V _ { 1 } } { T _ { 1 } } = \frac { V _ { 2 } } { T _ { 2 } } $$ 根据热力学温度和摄氏温度关系有 $$ T _ { 0 } = 273 \mathrm {~K} , T _ { 1 } = ( 273 + 10 ) \mathrm { K } , T _ { 2 } = ( 273 + 20 ) \mathrm { K } $$ 解得 $$ V _ { 1 } = V _ { 0 } + \frac { 10 V _ { 0 } } { 273 } , V _ { 2 } = V _ { 1 } + \frac { 10 V _ { 1 } } { 283 } = V _ { 1 } + \frac { 10 V _ { 0 } } { 273 } = V _ { 0 } + \frac { 20 V _ { 1 } } { 283 } $$ 故 A 正确，B 错误； C．气体温度从 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 升高到 $20 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ，气体压强保持不变，体积增大，气体对外界做的功为 $$ W = p \left( V _ { 2 } - V _ { 0 } \right) $$ 故C错误； D．气体温度升高，分子的平均动能增大，气体体积增大，压强不变，根据压强微观意义可知，单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数减少，故 D 错误。

Question 21

Question 21: 22 ．下列说法错误的是（）

22 ．下列说法错误的是（）

A. A. 运动员入水过程激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
B. B. 在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，气体温度一定升高
C. C. 有固定熔点的固体一定是晶体
D. D. 木块漂浮在水面上是因为液体的表面张力的作用

Answer

Answer: D

Solution: A．运动员入水过程激起的水花中，很多水滴在表面张力的作用下呈现球形，故 A 正确，不符合题意； B．在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知内能一定增大，则气体温度一定升高，故 B 正确，不符合题意； C．晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点，则有固定熔点的固体一定是晶体，故 C正确，不符合题意； D．木块漂浮在水面上是因为木块受到浮力和重力平衡的原因，不是液体的表面张力的作用，故 D 错误，符合题意。

Question 22

Question 22: 关于热力学定律，下列说法正确的是

关于热力学定律，下列说法正确的是

A. A. 在一定条件下物体的温度可以降到 0 K
B. B. 物体不可能从单一热源吸收热量全部用于做功，而不产生其他影响
C. C. 吸收了热量的物体，其内能一定增加
D. D. 压缩气体总能使气体的温度升高

Answer

Answer: B

Solution: A．绝对零度只能无限趋近，永远无法达到，故 A 错误； B．物体不可能从单一热源吸收热量全部用于做功，而不产生其他影响，故 B 正确； C．由热力学第一定律可知，内能的变化决定于做功和热传递两个方面，所以吸收了热量的物体，其内能不一定增加。压缩气体不一定能使气体的温度升高，故 CD 错误。

Question 23

Question 23: 如图所示，圆柱形汽缸内部通过活塞封闭着一定量的理想气体，初始状态，汽缸内气柱长度为 $L _ { 1 }$ ，温度为 $T _ { 1 }$ ，现将气体加热，气柱长度从 $L _ { 1 }$ 缓慢变...

如图所示，圆柱形汽缸内部通过活塞封闭着一定量的理想气体，初始状态，汽缸内气柱长度为 $L _ { 1 }$ ，温度为 $T _ { 1 }$ ，现将气体加热，气柱长度从 $L _ { 1 }$ 缓慢变为 $L _ { 2 }$ 的过程中，气体吸收热量 360J，对活塞做功 100 J ，对于上述变化过程下列说法正确的是 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-009.jpg)

A. A. 气体压强不断增大
B. B. 气体的内能增加 460J
C. C. 气体可能在放出 200 J 的热量之后恢复初始状态
D. D. 气体可能在放出 300 J 的热量之后恢复初始状态

Answer

Answer: D

Solution: A．对活塞受力分析，根据平衡条件可知，气体的压强不变，故 A 错误； B．根据热力学第一定律 $\Delta U = W + Q$ ，其中 $Q = 360 \mathrm {~J} , W = - 100 \mathrm {~J}$ ，解得 $$ \Delta U = 260 \mathrm {~J} $$ 所以，气体的内能增加 260J，故 B 错误； CD．气体若恢复初始状态，则内能需减小 260 J ，此过程体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，所以气体放出的热量一定大于 260 J ，故 C 错误，D 正确。

Question 24

Question 24: 关于热学知识，以下说法中正确的是

关于热学知识，以下说法中正确的是

A. A. 一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B. B. 在绝热条件下压缩理想气体，气体的内能一定增加
C. C. 布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D. D. 空气中水蒸气的实际压强与相同温度下饱和汽压相差越大，越不利于蒸发

Answer

Answer: B

Solution: A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故 A 错误； B．在绝热条件下压缩理想气体，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体的内能一定增加，故 B 正确； C．布朗运动是在显微镜中看到的固体微粒的无规则运动，故 C 错误； D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下饱和汽压相差越大，越利于蒸发，故 D 错误；故选B。

Question 25

Question 25: 下列说法中正确的是

下列说法中正确的是

A. A. 内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能不可能相同
B. B. 一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定降低
C. C. 一定质量的气体，在体积不变时，分子每秒与器壁平均碰撞次数随着温度降低而减小
D. D. 外界对气体做功时，其内能一定会增大

Answer

Answer: C

Solution: A．因为内能不同的物体温度可能相同，故分子热运动的平均动能可能相同，故 A 错误； B．由理想气体状态方程 $$ \frac { p V } { T } = C $$ 知等压膨胀温度必升高，故 B 错误； C．一定质量的气体，在体积不变时，分子数密度不变，温度降低，压强减小，故知分子每秒平均碰撞次数也减小，故 C 正确； D．根据热力学第一定律知，外界对气体做功时，若同时向外放热，则其内能不一定增大，故 D 错误。

Question 26

Question 26: 27 ．如图是时下流行的＂自热米饭＂，底层有一发热包，加入水后，将饭菜层盖上，在底层会密封一部分气体，发热包中物质与水反应放出大量的热，一段时间后饭菜即被加热。底层内的气体可视为理想气体，忽略加热...

27 ．如图是时下流行的＂自热米饭＂，底层有一发热包，加入水后，将饭菜层盖上，在底层会密封一部分气体，发热包中物质与水反应放出大量的热，一段时间后饭菜即被加热。底层内的气体可视为理想气体，忽略加热过程中饭盒的体积变化，下列说法正确的是（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-010.jpg)

A. A. 加热后底层气体分子的平均动能增大
B. B. 加热后底层所有气体分子的运动速率均增大
C. C. 加热后底层气体对饭菜做功，气体的内能不发生变化
D. D. 加热后底层气体的压强不变

Answer

Answer: A

Solution: AB ．加热后，温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是盒内每一个气体分子速率都增大了，故 A 正确，B 错误； CD．底层内的气体可视为理想气体，温度升高，底层气体的内能增加，根据理想气体状态方程 $$ \frac { p V } { T } = C $$ 加热过程视为等容变化做功为零，则加热后底层气体压强变大，故 CD 错误。故选 A。

Question 27

Question 27: 28 ．关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是（）

28 ．关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是（）

A. A. 晶体一定具有各向异性的特征
B. B. 液体表面张力是液体内部分子间的相互作用
C. C. $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的铁和 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的铜，它们的分子平均速率相同
D. D. 一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变

Answer

Answer: D

Solution: A．单晶体具有各向异性的特征，多晶体表现为各向同性，选项 A 错误； B．液体表面张力是液体表面层分子间的相互作用，选项 B 错误； C． $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的铁和 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的铜，它们的分子平均动能相同，但是分子平均速率不相同，选项 C 错误； D．一定质量的理想气体的状态改变时，若温度不变，则其内能不变，故 D 正确；

Question 28

Question 28: 夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂，关于这一现象有以下描述（暴晒过程中内胎容积几乎不变），错误的是（）

夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂，关于这一现象有以下描述（暴晒过程中内胎容积几乎不变），错误的是（）

A. A. 车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B. B. 在爆裂前的过程中气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大
C. C. 在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加
D. D. 在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少

Answer

Answer: A

Solution: 气体分子间间距较大，气体分子间分子力（斥力）可忽略不计，故 A 符合题意；自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，故 B 不符合题意；根据热力学第一定律，爆裂前气体内能应增大，故 C 不符合题意；突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故 D 不符合题意。

Question 29

Question 29: 30 ．往复式内燃机利用迪塞尔循环来工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体所经历的一个迪塞尔循环，则该气体（） ![](/images/questi...

30 ．往复式内燃机利用迪塞尔循环来工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体所经历的一个迪塞尔循环，则该气体（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-011.jpg)

A. A. 在状态 c 和 d 时的内能可能相等
B. B. 在 $\mathrm { a } \rightarrow \mathrm { b }$ 过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
C. C. $\mathrm { a } \rightarrow \mathrm { c }$ 过程中增加的内能小于 $\mathrm { c } \rightarrow \mathrm { d }$ 过程中减少的内能
D. D. 在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量

Answer

Answer: B

Question 30

Question 30: 如图所示，两个相通的容器 $\mathrm { P } 、 \mathrm { Q }$ 间装有阀门 $\mathrm { K } , \mathrm { P }$ 中充满气体， Q 为真空，整个系统...

如图所示，两个相通的容器 $\mathrm { P } 、 \mathrm { Q }$ 间装有阀门 $\mathrm { K } , \mathrm { P }$ 中充满气体， Q 为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门 K 后， P 中的气体进入 Q 中，最终达到平衡，则（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-012.jpg)

A. A. 气体体积膨胀，内能减少
B. B. 气体分子势能减少，内能增加
C. C. 气体分子动能增加，内能不变
D. D. Q中气体不可能自发的全部退回到 $P$ 中去

Answer

Answer: D

Solution: ABC 。打开阀门 K 后， P 中气体进入 Q 中，由于 Q 内为真空，气体体积增大时并没有对外做功，分子势能不变，又因为系统没有热交换，由热力学第一定律可知，其内能不变，温度不变，则气体分子动能不变，选项 ABC 错误； D．由热力学第二定律可知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，则 Q 中气体不可能自发的全部退回到 P 中去，选项 D 正确。

Question 31

Question 31: 32 ．关于热现象，下列说法正确的是

32 ．关于热现象，下列说法正确的是

A. A. 扩散现象说明分子间存在斥力
B. B. 一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少
C. C. 一定质量 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的冰熔化成 $0 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的水，其内能没有变化
D. D. 布朗运动是花粉颗粒分子的无规则运动

Answer

Answer: B

Solution: A．扩散现象是分子无规则运动的宏观表现，与分子间作用力无关，A 错误； B．根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$ 若气体对外做功，但吸收热量，则 $W$ 为负，$Q$ 为正，内能可能不变或增加，$B$ 正确； C．冰熔化成水需吸热，分子势能增加，内能增大，C错误； D．布朗运动是花粉颗粒受液体分子撞击产生的运动，反映液体分子无规则运动，D错误。故选 B。

Question 32

Question 32: 33 ．下列叙述正确的是

33 ．下列叙述正确的是

A. A. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B. B. 气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C. C. 在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然减小
D. D. 温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大

Answer

Answer: A

Solution: A．根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项 A 正确； B．气体压强越大，温度不一定越高，所以气体分子的平均动能不一定越大，选项 B 错误； C．在绝热过程中外界对气体做功，根据 $\Delta U = W + Q$ 得气体的内能必然增加，选项 C 错误； D．温度升高，分子的平均动能增大，但是个别分子的热运动速率不一定增大，选项 D 错误。

Question 33

Question 33: 某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环可视为由两个绝热过程和两个等容过程组成如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体 ![](/images/questions/phys-th...

某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环可视为由两个绝热过程和两个等容过程组成如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-013.jpg)

A. A. 在 $a \rightarrow b$ 的过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
B. B. 在状态 $a$ 和 $c$ 时气体分子的平均动能可能相等
C. C. 在 $\mathrm { b } \rightarrow c$ 的过程中，气体温度不变
D. D. 在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量

Answer

Answer: A

Solution: A．$a \rightarrow b$ 过程为绝热压缩过程，外界对其做正功，且与外界没有热交换，根据热力学第一定律，外界对其做的功全部用于增加内能，故 A 正确； BC 。由 A 的分析可知，状态 $b$ 的温度比 $a$ 的温度高，由状态 $b$ 到 $c$ 的过程是等容过程，压强增大，温度升高，所以 $c$ 状态的温度大于 $a$ 状态的温度，故气体分子的平均动能不可能相等，故 BC 错误； D．在 $\mathrm { b } \rightarrow c$ 的过程中，气体吸收热量，从 $c \rightarrow d$ 是绝热过程，气体对外做功，从 $d \rightarrow a$ 是等容过程，温度降低，气体放热，在一次循环过程中，气体内能变化为零，而图像中 $a b c d$ 的面积为气体对外做功，所以气体吸收的热量大于放出的热量，故 D 错误。

Question 34

Question 34: 35 ．有经验的养殖户经常通过池塘中的气泡判断池塘内的水质。设在水下气泡内空气（可视为理想气体）的压强等于气泡表面外侧水的压强，当水的温度上下一致且保持不变时，气泡缓慢上升的过程中，下列说法正确的是

35 ．有经验的养殖户经常通过池塘中的气泡判断池塘内的水质。设在水下气泡内空气（可视为理想气体）的压强等于气泡表面外侧水的压强，当水的温度上下一致且保持不变时，气泡缓慢上升的过程中，下列说法正确的是

A. A. 气泡对外做功，气泡从外界吸热
B. B. 外界对气泡做功，气泡向外放热
C. C. 气泡对外做功，气泡向外放热
D. D. 外界对气泡做功，气泡从外界吸热

Answer

Answer: A

Solution: 气泡上升过程中，气泡内的压强减小，且温度不变，根据 $p _ { 1 } V _ { 1 } = p _ { 2 } V _ { 2 }$ 可知，气泡的体积变大，则气体对外界做功，根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$ 可知，由于温度不变，则 $\Delta U = 0$ ，其中 $W < 0$ ，所以 $$ Q > 0 $$ 气泡从外界吸热。

Question 35

Question 35: 如图所示，一导热性能良好的金属汽缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中 ![](/images/questions/phys-thermodyna...

如图所示，一导热性能良好的金属汽缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-014.jpg) ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-015.jpg)

A. A. 汽缸内大量分子的平均动能增大
B. B. 气体的内能增大
C. C. 单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多
D. D. 汽缸内大量分子撞击汽缸壁的平均作用力增大

Answer

Answer: C

Solution: AB．由于导热性能良好的金属汽缸，且缓慢地向活塞上倒沙土，由于周围环境温度不变，缸内气体的温度不变，因此分子的平均动能不变，气体的内能不变，故 AB 错误； C．等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多，故 C 正确； D．由于周围环境温度不变，则气体分子平均动能不变，分子平均速率没有变，因此汽缸内大量分子撞击汽缸壁的平均作用力没有变，故 D 错误。

Question 36

Question 36: 一定质量的理想气体，由状态 A 开始，经历（1）（2）两个不同过程到达状态 C，$p - \mathrm { T }$ 图像如图所示，下列说法正确的是 ![](/images/questions/ph...

一定质量的理想气体，由状态 A 开始，经历（1）（2）两个不同过程到达状态 C，$p - \mathrm { T }$ 图像如图所示，下列说法正确的是 ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-016.jpg)

A. A. 过程（1）气体对外做功
B. B. 过程（2）气体先放出热量后吸收热量
C. C. 气体在过程（1）吸收的热量小于过程（2）吸收的热量
D. D. 单位时间内，状态 A 比状态 C 器壁单位面积上分子碰撞的次数多

Answer

Answer: C

Solution: AD．过程（1）气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律 $$ \Delta U = Q + W $$ 可知，气体吸收热量，单位时间内，状态 A 比状态 C 器壁单位面积上分子碰撞的次数少，故 AD 错误； B．AB 过程气体压强不变，温度升高，由盖一吕萨克定律可知其体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律 $$ \Delta U = Q + W $$ 可知，气体要吸收热量，且气体对外界所做的功小于气体所吸热量，BC 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强增大，由玻意耳定律可知，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律 $$ \Delta U = Q + W $$ 可知，气体放热，且外界对气体所做的功等于气体所放热量，则过程（2）气体先吸收热量后放出热量，故 B 错误； C．过程（1）气体所吸热量为 $$ Q _ { 1 } = \Delta U $$ 过程（2）气体所吸热量为 $$ Q _ { 2 } = \Delta U + W $$ 气体在过程（1）吸收的热量小于过程（2）吸收的热量，故 C 正确。

Question 37

Question 37: 38 ．下列说法中，正确的是（）

38 ．下列说法中，正确的是（）

A. A. 晶体中的分子在各自的平衡位置保持不动
B. B. $- 260 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 的氮气中所有分子热运动速率都很小
C. C. 密闭容器中的气体在绝热膨胀时，内能增加
D. D. 密闭容器中的气体在绝热压缩时，压强增大

Answer

Answer: D

Solution: A．晶体内分子在平衡位置附近振动，并不是保持不动，故 A 错误； B．－ $260 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 时，氮气中也有速率很大的分子，不过比例很小，故 B 错误； C．根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$ 可知，气体绝热膨胀，对外做功，即 $Q = 0 , W < 0$ ，则 $\Delta U < 0$ ，即内能减小，故 C 错误； D．密闭容器中的气体在绝热压缩时，气体体积减小，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高，根据理想气体状态方程可知，气体压强变大，故 D 正确。

Question 38

Question 38: 一定质量的理想气体的体积 $V$ 与温度 $t$ 的关系如图所示，该理想气体从状态 A 依次经过 $A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow D \right...

一定质量的理想气体的体积 $V$ 与温度 $t$ 的关系如图所示，该理想气体从状态 A 依次经过 $A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow D \rightarrow A$ 的变化过程，其中 $C D$ 段与 $t$ 轴平行，$D A$ 的延长线过原点 $O , A B$ 的反向延长线与 $t$ 轴的交点坐标为 $( - 273.150 )$ 。则（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-017.jpg)

A. A. 气体在 $A \rightarrow B$ 的过程中压强增大
B. B. 气体在 $D \rightarrow A$ 的过程中压强不变
C. C. 气体在 $D \rightarrow A$ 的过程中向外界放出热量，内能减少
D. D. 气体在 $B \rightarrow C$ 的过程中从外界吸收热量，内能增加

Answer

Answer: C

Solution: A．由于 $A \rightarrow B$ 的 $V - t$ 图像反向延长线与轴的交点坐标为 $( - 273.15 )$ ），可知，气体由状态 A 到状态 B 为等压变化。故 A 错误； B．根据 $$ \frac { p V } { 273.15 + t } = C $$ 结合 $D A$ 的延长线过原点 $O$ 可知，压强变大。故 $B$ 错误； C．气体在 $D \rightarrow A$ 的过程中，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量。故 C 正确； D．由图可知，气体从状态 B 到状态 C，温度不变，体积变大，可知，气体的内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体在 $B \rightarrow C$ 的过程中从外界吸收热量。故 $D$ 错误。

Question 39

Question 39: 40 ．如图所示，一定质量的理想气体从状态 $A$ 依次经过状态 $B$ 、 $C$ 和 $D$ 后再回到状态 A 。其中，$A \rightarrow B$ 和 $C \rightarrow D$ ...

40 ．如图所示，一定质量的理想气体从状态 $A$ 依次经过状态 $B$ 、 $C$ 和 $D$ 后再回到状态 A 。其中，$A \rightarrow B$ 和 $C \rightarrow D$ 为等温过程，$B \rightarrow C$ 和 $D \rightarrow A$ 为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的＂卡诺循环＂、下列说法正确的是（） ![](/images/questions/phys-thermodynamics-first-law/image-018.jpg) 《2025年10月30日高中物理作业》

A. A. $A \rightarrow B$ 过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律 B．$B \rightarrow C$ 过程中，气体分子的平均动能减小
B. B. 如图所示，一定质量的理想气体从状态 $A$ 依次经过状态 $B$ 、 $C$ 和 $D$ 后再回到状态 A 。其中，$A \rightarrow B$ 和 $C \rightarrow D$ 为等温过程，$B \rightarrow C$ 和 $D \rightarrow A$
C. C. $C \rightarrow D$ 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D. D. $D \rightarrow A$ 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

Answer

Answer: B

Solution: A．$A \rightarrow B$ 过程中，温度不变内能不变，故气体从外界吸热并全部用来对外做功，该过程必然有外界的作用，因此产生了其他影响，不违背热力学第二定律，A 错误； B．$B \rightarrow C$ 为绝热过程，体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，内能减小温度降低，故气体分子的平均动能减小，B 正确； C．$C \rightarrow D$ 过程，温度不变，体积减小压强增大，从微观上来看，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C错误； D．$D \rightarrow A$ 为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，故内能增大，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线会发生变化，D错误。

First Law of Thermodynamics

Sujet terminé. Mais connaissez-vous votre vrai score ?

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