课时测评15 热力学第一定律和气体实验定律的综合应用-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评15　热力学第一定律和气体实验定律的综合应用 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－9题，每题4分，共36分) 1.(2025·江苏泰州一模)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。下列判断正确的是(　　) A.气体在a→b过程中做等温变化 B.气体在b→c过程中内能增加 C.气体在a→b过程和b→c过程对外界做的功相等 D.气体在一次循环过程中会向外界放出热量 答案：C 解析：气体在a→b过程中因pV乘积变大，可知温度升高，A错误；气体在b→c过程中因pV乘积变小，可知温度降低，内能减小，B错误；在p-V图像中，图像与横轴围成的面积等于气体对外界做的功，可知气体在a→b过程和b→c过程对外界做的功相等，C正确；气体在一次循环过程中从a到b再到c过程气体对外做功，从c到a过程外界对气体做功，整个过程中气体对外做功，且内能不变，则气体会从外界吸收热量，D错误。 2.(多选)一定质量的理想气体经历A→B→C→A的过程，其体积随温度的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.A→B过程，气体压强增大 B.A→B过程，气体的内能增加 C.B→C过程，气体吸收热量 D.C→A过程，气体压强减小 答案：ABD 解析：A→B过程气体温度不变，体积增大，根据理想气体状态方程＝C可知，气体压强减小，故A错误；A→B过程温度不变，气体内能不变，故B错误；B→C过程，气体体积不变，外界对气体做功为零，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体吸收热量，故C正确；C→A过程，气体体积与温度比保持不变，即压强不变，故D错误。 3.如图为一定质量的理想气体的p-T图像，下列说法正确的是(　　) A.由A到B的过程，气体对外做功，内能增加 B.由A到B是等容过程，B到C是等压过程，气体在状态C时的体积比在状态B时的体积大 C.由B到C的过程，外界对气体做功，放出热量 D.由B到C的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大 答案：B 解析：由题图可知，由A到B的过程为等容升温的过程，因体积不变，故W＝0，而温度升高了，则内能增加，故A错误；由B到C的过程是等压升温的过程，由理想气体状态方程可知，气体体积增大，故B正确；由B到C的过程，气体体积增大，则气体对外界做功(W＜0)，而温度升高，说明内能增加(ΔU＞0)，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可得Q＞0，即气体要吸热，故C错误；由B到C的过程气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，但并不是所有气体分子的动能都增大，故D错误。 4.某喷水壶的示意图如图所示。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B，打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则(　　) A.充气过程中，储气室内气体内能不变 B.充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大 C.喷水过程中，储气室内气体吸热 D.喷水过程中，储气室内气体压强不变 答案：C 解析：充气过程中，储气室内气体质量增大，温度不变，气体分子平均动能不变，但内能增大，故A、B错误；喷水过程中，液面下降，气体体积增大，对外做功，储气室内气体压强减小，而温度不变，由热力学第一定律知储气室内气体吸热，故C正确，D错误。 5.(多选)(2025·天津北辰高二期中)啤酒是人们夏季喜欢喝的饮品，如图是袋装原浆，某次售卖时，售货员将3 ℃冰镇原浆倒入袋中快速封口，密封袋内有啤酒和少部分空气且不断有气体从啤酒中析出，静置一段时间后，发现密封袋鼓胀起来。已知外界大气压保持一个标准大气压不变，室温为33 ℃，封闭气体(视为理想气体)体积从0.2 L增大为0.3 L，则下列说法正确的是(　　) A.外界对内部封闭气体做正功 B.静置后内部封闭气体的内能增加 C.静置后内部封闭气体分子的平均速率增大 D.根据理想气体状态方程，可求出静置后内部封闭气体的压强 答案：BC 解析：由于气体体积变大，可知外界对内部封闭气体做负功，故A错误；静置后内部封闭气体的温度升高，则气体分子的平均速率增大，气体的内能增加，故B、C正确；根据理想气体状态方程＝C，由于不知道气体的初始压强，所以不能求出静置后内部封闭气体的压强，故D错误。 6.一定质量的理想气体从状态a开始第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p－V图像如图所示。则(　　) A.c→b过程，气体从外界吸热 B.a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多 C.气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小 D.气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 答案：B 解析：c→b过程，气体体积不变，即为等容变化过程，气体压强变小，故温度降低，内能减小，该过程气体对外不做功，故气体向外界放热，A错误；p－V图像与横轴围成的面积表示气体做功的多少，由题图可知，a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多，B正确；a→b过程为绝热过程，气体体积变大，对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，温度是分子平均动能的标志，故气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，C错误；a→c过程，气体的压强不变，体积变大，则温度升高，分子的平均速率变大，由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，D错误。故选B。 7.(2025·四川攀枝花高二期末)一定量的理想气体从状态a经状态b、c再回到状态a的循环过程中，其压强p与体积V的变化关系如图所示。关于该循环过程，下列说法中正确的是(　　) A.状态a时气体的温度最高 B.a→b过程中气体从外界吸热 C.b→c过程中气体从外界吸收的热量为2p0V0 D.c→a过程中外界对气体做功为3p0V0 答案：D 解析：根据理想气体状态方程＝C可知，pV值越大，温度越高，由题图可知，温度最高点应在ca之间，故A错误；a→b过程，气体体积不变，不做功，压强减小，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体向外界放热，故B错误；b→c过程，气体压强不变，体积增大，温度升高，内能增大，对外界做功，W＝－pΔV＝－2p0V0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知＞，所以气体从外界吸收的热量大于2p0V0，故C错误；c→a过程中，气体体积减小，外界对气体做功，p-V图线与横轴围成的面积表示做功的多少，所以外界对气体做功为3p0V0，故D正确。 8.(多选)(2025·辽宁葫芦岛高二期末)一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加 B.A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量 C.B→C的过程中，气体体积减小，外界对气体做功 D.B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小 答案：BC 解析：由题图可知从A到B是等容升温过程，气体不对外做功，气体内能增加，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，且从外界吸收的热量等于其内能的增加量，故A错误，B正确；从B到C是等温过程，根据玻意耳定律可知压强增大，体积减小，外界对气体做功，由于温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体放出热量，故C正确，D错误。 9.(多选)(2025·吉林白山高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等温变化到状态D，该变化过程的p-V图像为A→C→D，该过程中气体对外界做的功为15 J。该气体也可以经A→B→D过程从状态A变化到状态D，该过程中气体对外界做的功为24 J。下列说法正确的是(　　) A.该气体在A→C→D过程中从外界吸收的热量大于15 J B.该气体在A→B→D过程中从外界吸收的热量为24 J C.该气体在A→B→D过程中内能增加了9 J D.p-V图像中阴影部分的面积为9 J 答案：BD 解析：该气体在A→C→D过程中气体的温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知＝，则气体从外界吸收的热量等于15 J，故A错误；该气体在A→B→D过程中气体初、末状态的温度相同，即气体初、末状态的内能相同，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知＝，气体从外界吸收的热量等于24 J，故B正确，C错误；由于A→C→D过程中气体对外界做的功为15 J，气体经A→B→D过程从状态A变化到状态D，该过程中气体对外界做的功为24 J，p-V图像与横轴围成的面积表示做功，所以题图中阴影部分的面积为9 J，故D正确。 10.(12分)(2025·江苏宿迁一模)如图所示为拧紧瓶盖的空饮料瓶。27 ℃时，瓶内气体压强为1.050×105 Pa；当温度升高到37 ℃过程中，瓶内气体吸收了7 J的热量，整个过程中瓶内气体视为理想气体且体积保持不变，T＝t＋273 K，求： (1)37 ℃时，瓶内气体压强； (2)气体内能增加量。 答案：(1)1.085×105 Pa　(2)7 J 解析：(1)气体体积不变，则根据查理定律可得 ＝ 解得p2＝p1＝×1.050×105 Pa＝1.085×105 Pa。 (2)气体体积不变，则W＝0，气体吸收了7 J的热量，则Q＝7 J，根据ΔU＝Q＋W可得ΔU＝7 J 即气体内能增加了7 J。 11.(12分)(2025·云南昭通模拟预测)一定质量的理想气体，从A状态经B、C变化到D状态的变化过程的p-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上。已知气体在A状态时温度为400 K，从A状态至C状态的过程中气体吸收了480 J的热量，求： (1)气体在D状态时的温度； (2)从A状态到C状态的过程中，气体内能的变化量。 答案：(1)225 K　(2)0 解析：(1)由题图可得 pD＝×1.2×105 Pa＝0.9×105 Pa 根据理想气体状态方程得＝ 代入数据解得TD＝225 K。 (2)从A状态到B状态的过程中，气体对外做功，因p-V图像与横轴围成的面积等于功的大小，可得WAB＝－2.4×105×2×10－3 J＝－480 J 从B状态到C状态的过程中WBC＝0 根据热力学第一定律可得 ΔU＝Q＋WAB＋WBC＝0。 学科网（北京）股份有限公司 $