第三章 热力学定律（专项训练，4大题型）物理人教版选择性必修第三册

第三章 热力学定律（解析版） 目录 A题型建模・专项突破 题型一、热力学第一定律（基础） 1 题型二、热力学第二定律 6 题型三、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用（重点） 7 题型四、热力学第一定律在图像问题中的应用 20 B综合攻坚・能力跃升 29 题型一、热力学第一定律 1．（24-25高二下·广东云浮·期末）如图所示，玻璃杯盖上杯盖时密封良好，初始时杯内气体压强等于外界大气压强，杯内气体视为理想气体，现将玻璃杯放入消毒柜高温消毒，杯内封闭气体的温度缓慢升高，关于此过程下列说法正确的是（　　） A．外界对杯内气体做功 B．杯内气体从外界吸收热量 C．杯内所有气体分子的运动速率均增大 D．杯内气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少 【答案】B 【详解】AB．因气体体积不变，则外界对杯内气体不做功，则W=0；气体温度升高，则内能增加，根据，可知Q>0，即杯内气体从外界吸收热量，选项A错误，B正确； C．杯内气体温度升高，分子平均速率变大，但并非所有气体分子的运动速率均增大，选项C错误； D．气体体积不变，温度升高，由理想气体状态方程可知气体压强变大，则分子数密度不变，分子平均速率变大，则杯内气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数增加，选项D错误。 故选B。 2．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。设气体在定容下的比热容为c1，在定压下的比热容为c2，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．汽缸和活塞固定，气体体积不变，则有，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1，根据热力学第一定律有 让活塞可以自由滑动，气体压强一定，当升高温度时，气体体积增大，气体对外界做功，则有 由于使汽缸内空气温度升高相同温度，则气体内能变化量仍然为，根据热力学第一定律有 可知，故A错误，B正确； CD．根据 结合上述，由于 可知，故CD错误。 故选B。 3．（24-25高二下·福建南平·期末）如图是小明在美术课上画的小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡在水中上升时（　　） A．泡内单位体积分子数增加 B．泡内气体压强减小 C．泡内气体内能减小 D．水对气泡做正功 【答案】B 【详解】AB．气泡内气体压强 所以气泡上升过程，压强减小。由于温度不变，根据玻意耳定律可知，压强减小，体积增大，因此单位体积内分子数减小。故A错误，B正确； C．气泡内气体视为理想气体，上升过程温度不变，所以内能不变。故C错； D．上升过程气泡体积增大，气体对水做正功，所以水对气泡做负功。故D错。 故选B。 4．（24-25高二下·福建厦门·期末）如图甲所示，“竹筒炮”是一种深受80后小时候喜爱的自制玩具，其原理如图乙所示，一两端开口、横截面积的圆竹管，A、B处分别用湿纸团1、2塞紧，将管中空气密封。初始时管内压强与大气压相同，用细木棍将湿纸团1从A处向右快速推动至处时，湿纸团2恰好开始向右运动。已知湿纸团2在B处与竹筒间最大静摩擦力为，大气压强为，若管中密闭空气视为理想气体，快速推动湿纸团1的过程视为绝热过程，则湿纸团1被推至处时管内气体（　　） A．压强为 B．压强为 C．温度与初始时相同 D．温度比初始时更低 【答案】B 【详解】AB. 对湿纸团2分析可知 解得压强为，选项A错误，B正确； CD. 气体绝热，则Q=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律可知 可知温度比初始时更高，选项CD错误。 故选B。 5．（24-25高二下·云南临沧·期末）曾同学去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包（体积膨胀）现象，如图所示。假设零食袋里密封的气体可视为理想气体，从低海拔地区到高海拔地区的过程中温度保持不变，高海拔地区的大气压强显著小于低海拔地区的大气压强，下列说法正确的是（　　） A．袋内气体的压强增大 B．零食袋中气体分子的平均动能减小 C．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体从外界吸收了热量 D．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，外界对气体做正功 【答案】C 【详解】A．根据气体的等温变化规律可知，袋内气体压强减小，选项A错误； B．温度不变，则零食袋中气体分子的平均动能不变，选项B错误； CD．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体对外界做正功，袋内气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，袋内气体从外界吸收了热量，选项C正确、D错误。 故选C。 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示，压缩的高压空气膨胀，使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶快速上升。短时间内不考虑热传递，则在此过程中高压空气（　　） A．压强不变 B．压强减小 C．内能增大 D．内能不变 【答案】B 【详解】AB．高压空气膨胀，体积增大，短时间不考虑热传递 气体对外做功 根据理想气体状态方程 体积增大，温度降低（后续分析内能可知温度降低），所以压强减小，A错误，B正确； CD．根据热力学第一定律 因为 气体膨胀对外做功 所以 内能减小，C错误，D错误。 故选B。 7．（24-25高二下·湖南·期末）已知一种气压避震装置主要由活塞、汽缸和轻质弹簧组成。某研究小组将其放在光滑斜面上进行研究，简化结构如图所示，在倾角为θ的斜面上放置一个带有活塞的导热汽缸，一平行于斜面的轻弹簧一端固定在活塞上，另一端被固定在与斜面底端相连的挡板上，初始状态活塞到汽缸底部内侧的距离为L1，汽缸底部外侧到斜面上端挡板的距离为L2，汽缸内气体的初始温度为T1。已知汽缸质量为M，活塞的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞始终未脱离汽缸，大气压强为p0，该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 (1)现对汽缸进行缓慢加热，求汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时气体的温度T2； (2)求从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时，气体吸收的热量Q。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）对从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板的过程中汽缸的受力知，此过程为等压变化，由盖−吕萨克定律可得 ， 即， 解得 （2）对汽缸受力分析有， 解得 该过程中内能增大 气体对外做功 根据热力学第一定律有 联立解得 题型二、热力学第二定律 8．（25-26高二上·山东烟台·期中）下列说法正确的是（　　） A．我国风能资源丰富，风能是不可再生能源 B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 C．自然界的能量是守恒的，不会凭空消失，所以我们不需要节约能源 D．能量的耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上减少了，可利用的品质上也降低了 【答案】B 【详解】A．风能属于可再生能源，因为它是通过自然循环不断产生的，故A错误； B．根据热力学第二定律，所有与热现象相关的宏观自然过程都具有方向性，不可逆，故B正确； C．虽然总能量守恒，但能源利用时能量品质降低，有效可用能源减少，因此仍需节约能源，故C错误； D．能量耗散指能量品质降低，但总数量并未减少，故D错误。 故选B。 9．（24-25高二下·云南昆明·阶段练习）能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】D 【详解】A．第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故甲的观点错误，故A不符合题意； B．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，即使科技再先进，也无法实现，因热力学第二定律是自然界的普适规律，故乙的观点错误，故B不符合题意； C．即使消除摩擦、漏气等损耗，第二类永动机仍无法将单一热源热量完全转化为功而不引起其他变化，故丙的观点错误，故C不符合题意； D．热力学第二定律指出内能与机械能的转化具有方向性，这正是第二类永动机不可行的根本原因，故丁的观点正确，故D符合题意。 故选D。 10．（24-25高二下·山东·阶段练习）关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 【答案】B 【详解】A．第二类永动机不能制成，是因为违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误； B．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即向熵增大的方向进行，所以热力学第二定律也叫熵增加原理，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，内能可全部转换为机械能，但要引起其他变化，选项C错误； D．物体向外界释放热量，若外界对物体做功，则物体的温度不一定会降低，选项D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·广东东莞·期末）如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（　　） A．热量可以自发地从低温的冰箱内传到高温的冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律 D．电冰箱的工作效率可达到100% 【答案】B 【详解】AB．由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故A错误，B正确； C．电冰箱在工作过程中，消耗电能，实现了热量从低温物体向高温物体的传递，其能量的转化和守恒满足热力学第一定律，并没有违反，故C错误； D．任何热机的效率都不能达到100%，因为在能量转化过程中总会有能量损耗，电冰箱也不例外，故D错误。 故选B。 题型三、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 12．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示，自动洗衣机的洗衣缸与细管连通，细管内封闭一定质量的气体。洗衣缸进水时气体被压缩，设细管内气体温度不变，则气体（　　） A．在该过程中吸收热量 B．分子平均动能变大 C．分子数密度变大 D．分子与细管单位面积上的撞击力变小 【答案】C 【详解】BCD．洗衣缸内水位升高，洗衣缸与细管内水面的高度差增大，细管内气体的压强增大，分子与细管单位面积上的撞击力变大，细管内气体温度不变，则气体分子平均动能不变，根据玻意耳定律可知细管内被封闭的空气体积减小，分子数密度变大，故BD错误，C正确； A．设细管内气体温度不变，分子平均动能不变，内能不变，空气体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q 可知该过程中气体放出热量，故A错误。 故选C。 13．（24-25高二下·海南·期末）如图所示，一个不漏气的气球下面悬挂一铁块，整体在水池的水面之下逐渐下沉，在气球下沉过程中，气球内气体温度保持不变。气球内气体视为理想气体，以下说法正确的是（　　） A．气球体积不变 B．气球内气体内能变大 C．气球内气体对外做正功 D．气球内气体向水中放热 【答案】D 【详解】A．气球内气体温度保持不变，由，气球下沉，水产生的压强增大，气球内气体的压强增大，气球体积减小，故A错误； B．气球内气体温度保持不变，气体内能不变，B错误； C．由前面分析知，气球体积减小，气球内气体对外做负功，故C错误； D．根据热力学第一定律有 由前面分析知， 得，即气球内气体向水中放热，故D正确。 故选D。 14．（24-25高二下·山东德州·期末）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子运动的速率越大 B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散 C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子力变大 D．温度降低，杯内气体分子单位时间撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体从外界吸热 【详解】A．温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，故A错误； B．扩散现象是分子的无规则运动，水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，故B正确； C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律可知，温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误； D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小（ΔU<0），体积不变（W=0），根据热力学第一定律W+Q=ΔU，可得Q<0，即气体对外界放热，故D错误。 故选B。 15．（23-24高二下·河北石家庄·期末）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。如图所示，小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变。若罐中气体视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．罐中气体的压强不变 B．罐中气体对外做正功 C．罐中气体的平均动能减小 D．罐中单位体积内气体分子数增大 【答案】C 【详解】A．根据理想气体状态方程可知，气体逐渐冷却的过程中，气体温度降低，体积不变，则压强减小，故A错误； B．冷却过程中气体体积不变，气体不对外做功，故B错误； C．冷却后分子平均速率减小，则罐中气体的平均动能减小，故C正确； D．冷却后罐内气体质量和体积都不变，可知单位体积的气体分子数不变，故D错误。 故选C。 16．（24-25高二下·广东韶关·期末）如图甲为一款“喷水茶宠”，由导热性良好的陶瓷烧制而成，其内部的结构简化为图乙所示，使茶宠喷水的操作分为2步：步骤Ⅰ：先用热水浇淋茶宠排出部分气体，再迅速将其浸泡入水中，使水进入空腔并将腔内空气封闭，如图丙所示；步骤Ⅱ：待茶宠温度下降后，再次用热水浇淋茶宠，空腔内的水通过细通道喷出。下列说法正确的是（　　） A．步骤Ⅰ用热水浇淋茶宠时，腔内气体分子的平均动能增大 B．步骤Ⅰ用热水浇淋茶宠时，腔内每个气体分子的速率均增大 C．步骤Ⅱ用热水浇淋茶宠过程，腔内密封气体压强不变 D．步骤Ⅱ茶宠喷水过程中，腔内密封气体吸收的热量等于气体内能增加量 【答案】A 【详解】AB．步骤Ⅰ用热水浇淋茶宠时，腔内气体温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的速率均增大，故A正确，B错误； C．步骤Ⅱ用热水浇淋茶宠过程，腔内气体温度升高，气体体积不变，根据查理定律可知，腔内密封气体压强增大，故C错误； D．步骤Ⅱ茶宠喷水过程中，腔内气体体积增大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，腔内密封气体吸收的热量大于气体内能增加量，故D错误。 故选A。 17．（多选）（24-25高二下·山东枣庄·期末）空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物的小家电。某型号空气炸锅简化模型，如图所示，绝热材料做成的内胆气密性良好，食物放入后内部封闭了一定质量的空气（可视为理想气体）。初始气体压强为，温度为，加热一段时间后气体温度升高到T，此过程中内胆与食物的体积均不变，气体吸收的热量为Q，下列说法正确的是（　　） A．升温后内胆中气体的压强为 B．升温过程中气体对外界做功 C．此过程内胆中气体的内能增加量小于Q D．此过程内胆中气体分子单位时间内撞击内壁的次数变少 【答案】AC 【知识点】气体压强的微观意义、热力学第一定律的应用 【详解】A．气体发生等容变化，根据查理定律可得 可得升温后内胆中气体的压强为，故A正确； BC．升温过程中，气体体积不变，做功为0；由于气体吸收的热量有一部分传递给食物，所以此过程内胆中气体的内能增加量小于Q，故B错误，C正确； D．此过程，内胆中气体体积不变，气体分子数密度不变，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，所以内胆中气体分子单位时间内撞击内壁的次数变多，故D错误。 故选AC。 18．（多选）（24-25高二下·天津河西·期末）如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，演示在水中使用塑料盆进行自救的方法，其示意图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则在将盆缓慢下压的过程中（　　） A．盆中气体压强不变 B．盆中气体体积不变 C．气体内能保持不变 D．气体向外界放出热量 【答案】CD 【详解】A．温度保持不变，将盆缓慢下压的过程中，气体体积减小，根据玻意耳定律可知，气体压强增大，故A错误； B．结合上述可知，将盆缓慢下压的过程中，气体体积减小，故B错误； C．气体温度不变，则气体内能保持不变，故C正确； D．结合上述，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故D正确。 故选CD。 19．（24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，固定的汽缸内有一自由移动的“T”型活塞，质量为，活塞体积、与汽缸间的摩擦均可忽略不计，距汽缸底部处连接一形管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离汽缸底部为，两边水银柱存在高度差。已知汽缸横截面积为，活塞竖直部分长为，大气压强为，重力加速度。求： (1)初始时，汽缸内封闭气体的压强为多大； (2)若气体的内能与热力学温度成正比，初始时该气体内能，现使气体温度缓慢降低，当两水银面相平时气体对外放出的热量。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）对活塞受力分析，根据平衡条件有 代入相关已知数据，解得 （2）两水银面相平时气体压强，刚开始降低温度时气体做等压变化，当“T”型活塞已经触底后做等容变化，则气体体积， 根据理想气体状态方程 解得 气体的内能与热力学温度成正比，时该气体内能，则此时气体内能 这一过程外界对气体做功 解得 根据热力学第一定律可得 解得，即气体放出的热量为 20．（24-25高二下·辽宁·期末）玩具气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时，内部压强增大，撤除外力后压缩气体迅速膨胀，推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变化及功能转化。实验时把枪管水平固定，枪管一端封闭，另一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为，其简化结构如题图1所示。通过传感器测量，绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为，此时封闭气体温度为，压强为。当子弹速度最大时，封闭气柱长度为。塑料子弹质量为m＝2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为。 (1)子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？ (2)子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ (3)已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足（，式中，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 【答案】(1)225K；(2)2J；(3)①20m/s；②吸热，0.084J 【知识点】热力学第一定律的应用、理想气体的状态方程的理解及初步应用 【详解】（1）当子弹速度达到最大时，封闭气体压强与外界大气压强相等，则有 解得 （2）此过程子弹克服外界大气做的功，又 解得 （3）①对封闭气体，若忽略封闭气体与外界热交换，则有Q＝0 根据，得 根据热力学第一定律，解得 对子弹，由动能定理得，解得 ②对子弹，由动能定理得，解得 对封闭气体，由①得，解得Q＝＋0.084J 即封闭气体吸收热量为0.084J。 21．（24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知饮料罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为时，油柱离管口，取大气压为。 (1)当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，该过程为等压变化还是等容变化？ (2)求这个气温计能测量的最高温度（用摄氏温度表示）； (3)已知气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 【答案】(1)等压变化；(2)；(3) 【详解】（1）当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，饮料罐中的压强保持不变，所以该过程为等压变化。 （2）初始状态                     测量温度最高时                     由盖吕萨克定律得                 解得                     即                             即气温计测量的最高温度为 （3）气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，体积膨胀，气体对外做功                 由热力学第一定律得                     可得 即内能增加量为。 22．（24-25高二下·四川攀枝花·期末）如图所示，将深度为、横截面积为、导热性能良好的圆柱形薄壁容器竖直倒置固定，容器内有一厚度不计、质量为且导热性能良好的活塞，活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，此时活塞与容器壁之间恰好无摩擦。缓慢增加吊篮内货物的质量，当活塞距容器最低处小于时会触发报警装置，若继续增加货物质量，活塞有被拉出容器的风险。当刚好触发报警装置时，保持货物质量不变，仅使环境温度缓慢降低，直至活塞刚好回到初始位置，该过程中容器内气体内能减少了。已知大气压强恒为，初始时环境热力学温度为，重力加速度为，活塞与容器壁之间的滑动摩擦力大小恒为，活塞始终保持水平状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力、摩擦产生的热量全部由外界大气吸收，求： (1)刚好触发报警装置时容器内气体的压强和重物的质量； (2)活塞刚开始上升时容器内气体的温度； (3)活塞刚回到初始位置时的环境温度及降温过程中整个装置向外界释放的热量。 【答案】(1)，；(2) (3)， 【详解】（1）活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，设此时理想气体的压强为，对活塞受力分析，根据平衡条件得 又 解得 刚好触发报警装置时，设理想气体的压强为，对活塞受力分析得 对理想气体，由玻意耳定律得 联立，解得， （2）活塞刚开始上升时对活塞受力分析得 解得 根据查理定律 解得此时容器内气体的温度 （3）对理想气体，由盖—吕萨克定律得 解得 此过程中外界对气体做的功为 容器内气体内能减少了，根据热力学第一定律 解得降温过程中整个装置向外界释放的热量 23．（24-25高二下·广东广州·期末）某种型号的氮气弹簧如图甲所示，将氮气弹簧竖直放置在水平面上，活塞连着活塞杆可以在汽缸内上下移动，活塞杆与汽缸交接处不漏气，汽缸的高度为L，缸内部充满氮气（可视为理想气体），活塞与活塞杆的总质量为m，活塞杆的直径为汽缸内直径一半。如图乙，氮气弹簧活塞紧贴着汽缸最顶端，此时活塞和汽缸顶端间没有气体，汽缸内气体压强为，为大气压强。现对活塞杆施加一个竖直向下的压缩力（含活塞杆上表面大气压力），使活塞缓慢移动压缩氮气，活塞下方气体通过小孔连通到活塞上方，最终活塞到达汽缸正中间（图丁）。汽缸底部有个泄压阀，阀门打开可泄气。活塞上小孔的体积、活塞厚度，活塞与汽缸间摩擦均不计，系统导热良好，重力加速度为g。求： (1)若堵住小孔，活塞压到图丁状态时，固定活塞杆保持不动，打开泄压阀，压强降为3p0时关闭阀门。求此时缸内剩余气体质量与原有质量的比值； (2)若小孔连通，已知初始位置的压缩力时活塞恰好能离开汽缸顶部。求活塞压到图丁状态时，内部气体压强p2和此时的压缩力大小； (3)在（2）的情况下，活塞压到图丁的过程中，压缩力做功。则此过程气体是放热还是吸热？并求出放出或吸收的热量Q。 【答案】(1)；(2)，；(3)放热， 【详解】（1）打开泄压阀泄气，当汽缸压强降为时关闭，设泄出去的体积为，则有            其中 解得 故剩余气体质量与原有质量的比值为 （2）设活塞杆横截面积为S，则活塞横截面积为4S。压缩过程中，活塞刚好离开汽缸顶部时，有 可得 活塞达到图丁状态时，设此时气压为，有 初始体积为 图丁时体积 根据玻意耳定律，得 解得 联立可解得 （3）因气体被压缩，外界对气体做功，又温度不变，即 根据热力学第一定律可知气体放热。对活塞，由动能定理得 代入数据得 气体对活塞做负功，活塞对气体做正功。故放出的热量为 24．（24-25高二下·湖北武汉·期末）如图所示，上端带有卡口的横截面积为、高为的导热性能良好的汽缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A。汽缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能与热力学温度的关系为，其中为已知常数，活塞B的质量为，重力加速度为，大气压强为，水银的密度为，环境热力学温度为时，活塞离缸底的距离为。求： (1)环境温度为时，U形气压计两侧水银面的高度差； (2)环境温度由缓慢升高至过程中，气体从外界吸收的热量。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）设稳定后汽缸内气体的压强为，对活塞，根据平衡条件得 对水银柱，有 解得 （2）缓慢升高环境温度，活塞B上升，气体发生等压变化，U形导管内侧水银面的高度差不变，设活塞B刚好到达容器口时，温度为，由盖—吕萨克定律得 解得 之后，气体温度由升高到，气体发生等容变化。整个过程，外界对气体做的功为 由热力学第一定律得 解得气体从外界吸收的热量为 25．（24-25高二下·广东·期末）如图所示，工业气压调节设备配备压电阀门和，通过阀门的开或关让设备实现打气或抽气。打气模式：当活塞向上运动时，关闭、打开；活塞向下运动时，打开、关闭。抽气模式：活塞向上运动时，打开、关闭；活塞向下运动时，关闭、打开。已知腔室容积为，气泵的最大容积为，打气或抽气前，内气体压强均为。不计连接细管的容积，忽略打气和抽气过程中气体的温度变化和一切摩擦，空气可视为理想气体。 (1)在气密性良好且阀门、均关闭的情况下，把中活塞从顶部压至图中位置过程中，泵内气体是吸热还是放热？请说明判断依据； (2)处于打气模式时，若要使中气体压强增大到，应打气多少次？ (3)处于抽气模式时，求开始抽气次后，腔内气体压强与初始压强的比值。 【答案】(1)气体放热，见解析；(2)次；(3) 【详解】（1）由于气泵中的气体温度不变，即气体内能不变，则有      活塞向下过程中气体体积减小，外界对气体做功，则有 根据热力学第一定律有       解得 可知，气体放热。 （2）设打了次气，根据玻意尔定律有 解得次 （3）根据玻意尔定律，第1次抽气过程有 解得第1次抽气后压强              第2次抽气过程有 解得第1次抽气后压强              同理可得第3次抽气后压强 以此类推，抽气次后压强          故抽气次后腔内气体压强与初始压强之比为 26．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期末）小明利用废弃的某品牌酸奶盒和插入吸管制作了如图甲所示装置。假设该装置导热性能良好，最初甲状态下，该装置中密闭有温度为，体积为的理想气体，此时管内与盒内部液面高度差为。接着，小明将该装置放进温度为的水中（水的温度保持不变），整个装置开始膨胀而使顶部变凸起，此过程中液面高度差也保持不变，如图乙所示。若从乙状态再缓慢从管中抽走部分液体，使液面差消失，如图丙所示，此时装置体积与乙状态保持一致。大气压强取，液体的密度为，求： (1)乙状态下瓶内的压强； (2)丙状态下理想气体的体积； (3)若从乙状态到丙状态瓶内气体对外不做功，且从最初甲状态到最后丙状态气体吸收的热量为，则从甲状态到丙状态理想气体内能的改变量为多少? 【答案】(1)；(2)；(3) 【知识点】热力学第一定律的应用、“玻璃管液封”模型 【详解】（1）根据题设条件可知，乙状态下瓶内的压强 （2）已知甲状态下体积为，温度为，乙状态下温度为，设乙状态下气体体积为。根据 解得 由（1）知，等于大气压强为，设丙状态下理想气体的体积为。 根据 解得 （3）由题意可知甲状态到乙状态气体对外做功为 从甲状态到丙状态气体吸收的热量为，根据热力学第一定律 得 题型四、热力学第一定律在图像问题中的应用 27．（24-25高二下·四川遂宁·期末）在物理学中，理想气体是研究气体性质的一个物理模型。现有一定质量理想气体经历如图所示的变化过程，A→B过程是等温过程，B→C过程是绝热过程（气体与外界无热量交换）。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程，气体放出热量 B．B→C过程，气体温度不变 C．A→B过程，气体分子平均动能增大 D．B→C过程，单位体积内气体分子数减小 【答案】D 【详解】A．A→B过程，气体的温度不变，内能不变。气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收热量，故A错误； B．B→C过程，气体与外界没有热交换，既不吸收热量也不放出热量。气体体积增大，气体对外做功。根据热力学第一定律，气体的内能减小，气体的温度降低，故B错误； C．A→B过程，气体的温度不变，气体的平均动能不变，故C错误； D．B→C过程，气体的体积增大，单位体积内气体分子数减小，故D正确。 故选D。 28．（24-25高二下·山东日照·期末）一定质量的理想气体以状态先经过绝热膨胀到状态，再经过等容变化到状态，最后经过等压过程恢复到了状态，其图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．过程，气体的温度升高 B．过程，气体吸收的热量等于内能的增加量 C．过程，外界对气体做的功等于气体放出的热量 D．在该循环过程中，气体吸收的热量大于放出的热量 【答案】B 【详解】A．过程，为绝热膨胀，即，气体体积变大，外界对气体做负功，即，根据热力学第一定律可知气体的内能变小，温度降低，故A错误； B．过程，为等容变化，则，根据可知压强增大，温度升高，内能增大，即，根据热力学第一定律可知气体吸收的热量等于内能的增加量，故B正确； C．过程，为等压变化，体积减小，外界对气体做正功，即，根据可知体积减小，温度变小，内能变小，即，根据可知外界对气体做的功小于气体放出的热量，故C错误； D．由于过程压强大于过程压强，所以循环过程围成面积为外界对气体做的功，即，而整个过程，根据热力学第一定律可知，即气体吸收的热量小于放出的热量，故D错误。 故选B。 29．（多选）（24-25高二下·吉林·期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，最后变化到状态C，V-T图像如图所示。已知该气体在状态B时的压强为下列说法正确的是（　　） A．状态A时的气体压强为 B．A→B过程气体放热 C．B→C过程气体压强增大 D．B→C过程气体对外做功 【答案】BD 【详解】A．从A到B为等温变化，则状态A时的气体压强为，选项A错误； B．A→B过程气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放热，选项B正确； C．因 可知B→C过程气体压强不变，选项C错误； D．B→C过程气体体积增加，对外做功，选项D正确。 故选BD。 30．（多选）（24-25高二下·山东威海·期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A，其状态变化过程的图像如图所示。已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（　　） A．状态B时气体的体积为 B．气体向外界放出热量 C．气体内能增加量小于从外界吸收的热量 D．气体从外界吸收的热量为120J 【答案】BCD 【详解】A．由图像可知，，，，气体从状态A变化到状态B为等温变化，根据玻意耳定律有 代入数据解得，故A错误； B．从状态A变化到状态B为等温变化，理想气体内能仅与温度有关，故内能的变化 由A选项可知从状态A变化到状态B气体的体积减小，外界对气体做功，所以 根据热力学第一定律 得 所以从状态A变化到状态B气体向外界放出热量，故B正确； C．气体从状态B变化到状态C压强不变，由盖·吕萨克定律有 解得 故，所以从状态B变化到状态C气体对外界做功，即 根据热力学第一定律 变形得 由于，，因此 所以气体从状态B变化到状态C气体内能增加量小于从外界吸收的热量，故C正确； D．气体从状态B变化到状态C再到状态A，整个过程温度与初始温度相同，故内能的变化 气体从状态B变化到状态C过程为等压膨胀，气体对外做功，则有 由图像可知气体从状态C变化到状态A过程的图像为过原点的倾斜直线，故该过程为等容变化过程，故 所以气体从状态B变化到状态C再到状态A整个过程的总功 根据热力学第一定律 变形得 即气体从状态B变化到状态C再到状态A，从外界吸收的热量为120J，故D正确。 故选BCD。 31．（多选）（24-25高二下·广东广州·期末）图甲为气压式升降椅，它通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。气缸气密性、导热性能良好。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面保持不动，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调暖风，一段时间后室内温度上升到设定温度，稳定后气体状态为C；接着人慢慢离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体（　　） A．关系如图丙所示 B．关系如图丁所示 C．从B到C的过程，气体对外做的功大于气体吸收的热量 D．处于状态D时，单位时间单位面积碰撞容器壁的分子数比状态A少 【答案】AD 【详解】AB．由题意可知，A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大，体积减小；从B到C的过程中，气体等压升温，温度升高，体积增大；从C到D的过程中，等温膨胀，压强减小，体积增加，而且此时D状态的压强又恢复到最初A状态的压强，其图像和图像如图所示 故A正确，B错误； C．从B到C的过程，气体等压升温，温度升高，体积增大，气体内能增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，故C错误； D．由于状态D与状态A的压强相等，状态D时的温度高于状态A时的温度，状态D时的分子平均动能大于状态A时的分子平均动能，根据压强微观意义可知，处于状态D时，单位时间单位面积碰撞容器壁的分子数比状态A少，故D正确。 故选AD。 32．（多选）（24-25高二下·山东德州·期末）一定质量的某种理想气体经历的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中与p轴平行，与平行，且的延长线与横轴交点的横坐标为，的延长线过原点。下列说法正确的是（　　） A．过程，气体的内能增加，气体从外界吸热 B．过程，气体的内能不变，气体向外界放热 C．过程，气体的内能减小，气体向外界放热 D．整个变化过程，气体的内能不变，气体从外界吸热 【答案】AD 【详解】A．由理想气体状态方程有 令斜率为k，则有 解得 可知a→b过程为等容变化，W=0；a→b过程，温度升高，气体的内能增加，根据热力学第一定律，有 可知气体从外界吸热，故A正确； B．由上可知b→c过程，体积增大，气体对外界做功，气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，有 可知气体从外界吸热，故B错误； C．由上可知c→d过程，气体的体积增大，气体对外界做功，随温度的降低，气体内能减小，根据热力学第一定律，有 可知气体从外界吸热也可能放热，故C错误； D．由图可知b→c→d过程，体积增大，气体对外界做功，d→a过程，体积减小，外界对气体做功，且气体对外界做功大于外界对气体做功，则W<0；整个变化过程，气体的内能不变，根据热力学第一定律，有 可知气体从外界吸热，故D正确。 故选AD。 33．（多选）（24-25高二下·山东菏泽·期末）奥托在1874年研制出具有体积小、重量轻、功率大等几个特点的四冲程发动机，这台四冲程发动机的工作原理被称之为奥托循环。该循环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（　　） A．状态a分子的平均动能大于状态c分子的平均动能 B．在过程中增加的内能在数值上等于cbfe所围的“面积” C．在一次循环过程中放出的热量小于吸收的热量 D．过程中增加的内能等于过程中减少的内能 【答案】ABC 【详解】A．理想气体分子平均动能由温度决定，根据理想气体状态方程 a到d是绝热过程，d到c是等容过程，c状态pV乘积小于a状态，则 所以状态a分子平均动能大于状态c分子平均动能，A正确； B．过程绝热， 根据热力学第一定律 在图像里，cbfe围成的“面积”数值上等于外界对气体做的功W，又因绝热时内能变化等于做功，所以增加的内能等于cbfe所围“面积”，B 正确； C．一次循环中，气体回到初始状态，内能变化 根据热力学第一定律 则 所以放出的热量小于吸收的热量，C正确； D．过程绝热压缩， 过程绝热膨胀， 循环中气体对外做功大于外界对气体做功，过程中增加的内能不等于过程中减少的内能，D错误。 故选ABC。 34．（多选）（24-25高二下·广东广州·期末）如图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的p-V图像，虚线T1、T2为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的 B．一个循环过程完成后，气体对外放出热量，其数值等于abcd所围面积 C．d→a过程向低温热源释放的热量等于b→c过程从高温热源吸收的热量 D．a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功 【答案】BD 【详解】A．由理想气体状态方程 可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知 由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大，温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误； B．根据图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律 可知 所以气体对外放出热量，故B正确； C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即 b→c过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即 图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程图像的面积大于b→c过程图像的面积，即 则 即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误； D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则Q=0。由热力学第一定律 可知 由于两过程气体内能的变化量相等，则 即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。 故选BD。 35．（24-25高二下·贵州黔西·期末）贵州省黔西南州某学校科技节时进行水火箭制作展演，某学习小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭按照图甲进行模型简化。塑料容器竖直固定。其中分别是容器的充气口、喷水口，是气压计。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，封闭体积为的空气，此时空气压强为。 (1)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内空气从状态变化到状态，其压强与体积的变化关系如图乙中实线所示，已知空气在状态时的体积，压强，求空气在状态与状态时的热力学温度之比； (2)图乙中虚线是容器内空气在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强与体积的变化关系图线，试判断空气在图乙中沿实线从到的过程是吸热还是放热；（需要列表达式说明理由） (3)若容器装水后封闭空气压强为，体积为，现通过充气口缓慢充入空气（不计容器的容积变化），设充气过程中气体温度不变，求当容器内空气压强为时，充入空气质量与原有空气质量之比。 【答案】(1)；(2)气体吸热；(3) 【详解】（1）（1）容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得 可得 （2）由图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，N和都是从M状态变化而来，应该相同，可得 可知从M到N的过程内能降低的更少，由热力学第一定律 可知，从M到的过程绝热，内能降低等于对外做功；从M到N的过程对外做功更多，内能降低反而更少，则气体吸热。 （3）设充入的气体在该室温环境下压强为时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有 解得 所以充入空气质量与原有空气质量之比为 B综合攻坚・能力跃升 1．（2026·云南大理·二模）从2026年起，我国停止生产水银体温计。关于水银体温计，下列说法正确的是（　　） A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃 B．水银吸热温度升高后，所有水银分子热运动速率都会加快 C．玻璃泡中的液体内部的水银分子间距离较近，彼此间只存在斥力 D．体温计测温时只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第一定律 【答案】A 【详解】A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃，A正确； B．水银吸热温度升高后，水银分子热运动平均速率会加快，并非所有水银分子热运动速率都会加快，B错误； C．分子间同时存在斥力和引力，C错误； D．只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第二定律，D错误。 故选A。 2．（2026·江苏南通·一模）上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管、管下端未离开水面，如图所示。则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能变小 C．水面上升 D．气体放热 【答案】C 【详解】上提玻璃管，则管内水面上升，与水槽内的水面高度差h减小，根据可知，内部气体压强减小，气体温度不变，根据，则体积变大，则气体分子数密度变小，气体分子平均动能不变，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律，则气体吸热。 故选C。 3．（2025·甘肃白银·一模）在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 【答案】C 【详解】AD．当高压氧气迅速喷出时，还来不及与外界发生热交换，即 气体体积膨胀对外做功，外界对气体做负功，即 根据热力学第一定律 可知 则内能减少，温度降低，该过程是内能转化为机械能，故AD错误； B．气体扩散后无法自发全部返回，违背热力学第二定律的熵增原理，故B错误； C．内能变化由气体做功引起（绝热条件下仅做功导致），故C正确。 故选C。 4．（2026·江苏·一模）如图所示为一定质量的某种理想气体内能U随体积V变化的图像，A、B两点与坐标原点O在一条直线上，该气体的内能U与热力学温度T成正比。则该气体由状态A到B过程中（　　） A．压强增大 B．压强减小 C．吸收热量 D．放出热量 【答案】C 【详解】AB．由图像可知，气体的内能与体积成正比，又因为气体的内能与热力学温度成正比，因此气体的体积与热力学温度成正比，根据理想气体的状态方程可知，该气体由状态A到B过程中压强保持不变，故AB错误； CD．气体由状态A到B过程中，气体的体积增大，气体对外做功，即 气体的内能增大，即 根据热力学第一定律，可知，即气体吸收热量，故C正确，D错误。 故选C。 5．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，将一只气球放到绝热密闭的升温箱中缓慢加热，随温度的升高，气球缓慢膨胀，气球内气体压强增大，将气体视为理想气体，且气球不漏气，下列说法正确的是（　　） A．气球内所有气体分子的动能都增大 B．气球内气体对外做的功大于气球内气体吸收的热量 C．气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大 D．箱内气体及气球内气体总内能增加量等于从加热器上吸收的热量 【答案】C 【详解】A．温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，故A错误； B．气球内气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知 故 气球内气体对外做的功小于气球内气体吸收的热量，故B错误； C．气球内的气体压强增大，故气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大，故C正确； D．箱内气体及气球内气体从加热器中吸收的热量等于总内能增加量与气球弹性势能增加量的总和，故D错误。 故选C。 6．（2025·山东·模拟预测）如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 【答案】B 【详解】A．过程四气体温度不变，压强增大，体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律，可知气体对外放热，故A错误； B．过程二气体温度不变，压强减小，体积增大，分子密集程度减小，故B正确； C．根据热力学第二定律内容可知，过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响是不可能发生的，故C错误； D．气体经历题中所述的四个过程回到原状态，气体对外界做功不为0，故D错误。 故选B。 7．（2026·重庆·一模）如图所示，奥托循环由两个绝热和两个等容过程组成。关于该循环，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中温度最高的是状态 B．在过程中，所有气体分子的热运动速率减小 C．在过程中，气体放出热量 D．整个过程气体吸收热量 【答案】D 【详解】A．根据理想气体状态方程可知，某状态下的气体温度大小正比于压强与体积的乘积，即 在绝热过程中，体积膨胀，气体对外做功，有 所以 可知内能减小，即 所以c状态的温度是最高的，故A错误； B．在过程中，气体的体积不变，压强减小，根据查理定律有 可得 则过程气体的平均动能减小，平均速率减小，但不是所有气体分子的热运动速率都减小，故B错误； C．在过程中，根据查理定律，有 可得 所以的过程中，内能增加，由于体积不变，所以气体没有对外界做功，即 所以 即气体吸收热量，故C错误； D．整个循环过程气体又回到了初始状态，内能不变。气体的图像中曲线与体积轴围成的面积，即为气体对外界做的功，所以如图所示的阴影部分面积为整个过程的气体对外界做的功。 一个循环中，气体对外界做功， 由于 所以 即气体吸收热量，故D正确。 故选D。 8．（多选）（2026·河北·一模）一理想气体系统经历一循环过程a→b→c→d→a，其p–V图如图所示，其中d→a过程气体温度不变。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程气体分子的平均动能增加 B．b→c过程气体向外界放出热量 C．状态c、a的体积和压强满足 D．a→b→c→d→a过程气体从外界吸收热量 【答案】ABC 【详解】A．a→b过程，气体体积不变，压强增大，根据查理定律可知，气体温度升高，内能增大，则分子的平均动能增加，故A正确； B．b→c过程，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据盖-吕萨克定律可知，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故B正确； C．根据理想气体状态方程可得 d→a过程气体温度不变，即 c→d过程气体体积不变，压强增大，则温度升高，即 所以，故C正确； D．a→b→c→d过程，气体体积减小，外界对气体做功，气体放出热量等于外界对气体做的功，d→a过程气体体积增大，气体对外界做功，气体吸收的热量等于气体克服外界做的功，图线与坐标轴所围区域的面积表示做功，由图可知，外界对气体做的功大于气体克服外界做的功，所以气体放出热量大于气体吸收的热量，则整个过程气体向外界放出热量，故D错误。 故选ABC。 9．（2026·海南·一模）小明看到同学设计的一款火警报警装置，其原理如图所示，固定在水平地面上的导热汽缸内，表面涂有导电物质的质量为m横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，，常态时，活塞距汽缸底部的高度为h，要求环境温度时报警，不计活塞与汽缸之间的摩擦。小明觉得若整个装置以某一加速度a加速下降时，这个装置也会报警，求： (1)刚好火灾报警时，活塞比常态时上升的距离d与h的比值； (2)若从常态到恰好火灾报警时气体内能增加了，求此过程气体吸收的热量Q与的比值。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）活塞上升过程，缸内气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律可得 代入数据解得 （2）外界对气体做的功为 根据活塞受力平衡有 解得 根据热力学第一定律有 气体吸热 联立解得 10．（2026·江西上饶·一模）2025款长安CS75PLUS 搭载的第二代蓝鲸2.0T发动机。其核心工作循环中，某气缸内密封着一定质量的理想气体经历从A→B→C的变化过程。如图所示，在此过程中气体从外界吸收了Q=500J的热量。已知在状态B时气体压强为pB=3.6×105Pa、气体内能为UB=360J，且理想气体内能和热力学温度成正比。求： (1)状态A时气体的压强pA； (2)从A→B→C的变化过程中气体对外界做的功是多少？ 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）状态A→B为等容过程，由查理定律得 题图可知，联立解得 （2）理想气体内能和温度成正比，可知 题意可知，联立解得、 故 A→B→C过程中，根据热力学第一定律 解得 即A→B→C过程中，气体对外界做了140J的负功。 11．（2026·山东泰安·一模）某充气式座椅简化模型如图所示，导热性能良好的两个汽缸通过活塞分别封闭质量相等的两部分同种理想气体，活塞通过轻弹簧相连，整个装置竖直静置在水平地面上。已知两个汽缸的质量均为（汽缸壁的厚度不计），活塞的横截面积均为S，活塞的质量和厚度不计。初始环境温度为，封闭气体的初始长度均为，在环境温度缓慢升至过程中，气体总内能增加了。已知轻弹簧的劲度系数为、原长为，弹簧形变始终在弹性限度内，大气压强为，重力加速度为，活塞始终未脱离汽缸，不计活塞与汽缸之间的摩擦。求： (1)环境温度为时，活塞离水平地面的高度； (2)升温过程A气体从外界吸收的热量。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）B气体的压强不变，由盖-吕萨克定律得 解得 对气体A所在汽缸与活塞整体受力分析，设弹簧的形变量为，则 稳定时活塞离地的高度 所以 （2）A气体的压强也保持不变，同理由盖一吕萨克定律知气体A末状态的长度 对汽缸C受力分析得 解得 由于质量相等的同种理想气体，状态变化相同，所以 对气体A由热力学第一定律得 其中 解得 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 热力学定律（解析版） 目录 A题型建模・专项突破 题型一、热力学第一定律（基础） 1 题型二、热力学第二定律 4 题型三、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用（重点） 5 题型四、热力学第一定律在图像问题中的应用 11 B综合攻坚・能力跃升 15 题型一、热力学第一定律 1．（24-25高二下·广东云浮·期末）如图所示，玻璃杯盖上杯盖时密封良好，初始时杯内气体压强等于外界大气压强，杯内气体视为理想气体，现将玻璃杯放入消毒柜高温消毒，杯内封闭气体的温度缓慢升高，关于此过程下列说法正确的是（　　） A．外界对杯内气体做功 B．杯内气体从外界吸收热量 C．杯内所有气体分子的运动速率均增大 D．杯内气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少 2．（24-25高二下·河南南阳·期末）如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。设气体在定容下的比热容为c1，在定压下的比热容为c2，则（　　） A． B． C． D． 3．（24-25高二下·福建南平·期末）如图是小明在美术课上画的小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡在水中上升时（　　） A．泡内单位体积分子数增加 B．泡内气体压强减小 C．泡内气体内能减小 D．水对气泡做正功 4．（24-25高二下·福建厦门·期末）如图甲所示，“竹筒炮”是一种深受80后小时候喜爱的自制玩具，其原理如图乙所示，一两端开口、横截面积的圆竹管，A、B处分别用湿纸团1、2塞紧，将管中空气密封。初始时管内压强与大气压相同，用细木棍将湿纸团1从A处向右快速推动至处时，湿纸团2恰好开始向右运动。已知湿纸团2在B处与竹筒间最大静摩擦力为，大气压强为，若管中密闭空气视为理想气体，快速推动湿纸团1的过程视为绝热过程，则湿纸团1被推至处时管内气体（　　） A．压强为 B．压强为 C．温度与初始时相同 D．温度比初始时更低 5．（24-25高二下·云南临沧·期末）曾同学去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包（体积膨胀）现象，如图所示。假设零食袋里密封的气体可视为理想气体，从低海拔地区到高海拔地区的过程中温度保持不变，高海拔地区的大气压强显著小于低海拔地区的大气压强，下列说法正确的是（　　） A．袋内气体的压强增大 B．零食袋中气体分子的平均动能减小 C．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体从外界吸收了热量 D．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，外界对气体做正功 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示，压缩的高压空气膨胀，使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶快速上升。短时间内不考虑热传递，则在此过程中高压空气（　　） A．压强不变 B．压强减小 C．内能增大 D．内能不变 7．（24-25高二下·湖南·期末）已知一种气压避震装置主要由活塞、汽缸和轻质弹簧组成。某研究小组将其放在光滑斜面上进行研究，简化结构如图所示，在倾角为θ的斜面上放置一个带有活塞的导热汽缸，一平行于斜面的轻弹簧一端固定在活塞上，另一端被固定在与斜面底端相连的挡板上，初始状态活塞到汽缸底部内侧的距离为L1，汽缸底部外侧到斜面上端挡板的距离为L2，汽缸内气体的初始温度为T1。已知汽缸质量为M，活塞的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞始终未脱离汽缸，大气压强为p0，该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 (1)现对汽缸进行缓慢加热，求汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时气体的温度T2； (2)求从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时，气体吸收的热量Q。 题型二、热力学第二定律 8．（25-26高二上·山东烟台·期中）下列说法正确的是（　　） A．我国风能资源丰富，风能是不可再生能源 B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 C．自然界的能量是守恒的，不会凭空消失，所以我们不需要节约能源 D．能量的耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上减少了，可利用的品质上也降低了 9．（24-25高二下·云南昆明·阶段练习）能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 10．（24-25高二下·山东·阶段练习）关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 11．（24-25高二下·广东东莞·期末）如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（　　） A．热量可以自发地从低温的冰箱内传到高温的冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律 D．电冰箱的工作效率可达到100% 题型三、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 12．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示，自动洗衣机的洗衣缸与细管连通，细管内封闭一定质量的气体。洗衣缸进水时气体被压缩，设细管内气体温度不变，则气体（　　） A．在该过程中吸收热量 B．分子平均动能变大 C．分子数密度变大 D．分子与细管单位面积上的撞击力变小 13．（24-25高二下·海南·期末）如图所示，一个不漏气的气球下面悬挂一铁块，整体在水池的水面之下逐渐下沉，在气球下沉过程中，气球内气体温度保持不变。气球内气体视为理想气体，以下说法正确的是（　　） A．气球体积不变 B．气球内气体内能变大 C．气球内气体对外做正功 D．气球内气体向水中放热 14．（24-25高二下·山东德州·期末）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子运动的速率越大 B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散 C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子力变大 D．温度降低，杯内气体分子单位时间撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体从外界吸热 15．（23-24高二下·河北石家庄·期末）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。如图所示，小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变。若罐中气体视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．罐中气体的压强不变 B．罐中气体对外做正功 C．罐中气体的平均动能减小 D．罐中单位体积内气体分子数增大 16．（24-25高二下·广东韶关·期末）如图甲为一款“喷水茶宠”，由导热性良好的陶瓷烧制而成，其内部的结构简化为图乙所示，使茶宠喷水的操作分为2步：步骤Ⅰ：先用热水浇淋茶宠排出部分气体，再迅速将其浸泡入水中，使水进入空腔并将腔内空气封闭，如图丙所示；步骤Ⅱ：待茶宠温度下降后，再次用热水浇淋茶宠，空腔内的水通过细通道喷出。下列说法正确的是（　　） A．步骤Ⅰ用热水浇淋茶宠时，腔内气体分子的平均动能增大 B．步骤Ⅰ用热水浇淋茶宠时，腔内每个气体分子的速率均增大 C．步骤Ⅱ用热水浇淋茶宠过程，腔内密封气体压强不变 D．步骤Ⅱ茶宠喷水过程中，腔内密封气体吸收的热量等于气体内能增加量 17．（多选）（24-25高二下·山东枣庄·期末）空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物的小家电。某型号空气炸锅简化模型，如图所示，绝热材料做成的内胆气密性良好，食物放入后内部封闭了一定质量的空气（可视为理想气体）。初始气体压强为，温度为，加热一段时间后气体温度升高到T，此过程中内胆与食物的体积均不变，气体吸收的热量为Q，下列说法正确的是（　　） A．升温后内胆中气体的压强为 B．升温过程中气体对外界做功 C．此过程内胆中气体的内能增加量小于Q D．此过程内胆中气体分子单位时间内撞击内壁的次数变少 18．（多选）（24-25高二下·天津河西·期末）如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，演示在水中使用塑料盆进行自救的方法，其示意图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则在将盆缓慢下压的过程中（　　） A．盆中气体压强不变 B．盆中气体体积不变 C．气体内能保持不变 D．气体向外界放出热量 19．（24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，固定的汽缸内有一自由移动的“T”型活塞，质量为，活塞体积、与汽缸间的摩擦均可忽略不计，距汽缸底部处连接一形管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离汽缸底部为，两边水银柱存在高度差。已知汽缸横截面积为，活塞竖直部分长为，大气压强为，重力加速度。求： (1)初始时，汽缸内封闭气体的压强为多大； (2)若气体的内能与热力学温度成正比，初始时该气体内能，现使气体温度缓慢降低，当两水银面相平时气体对外放出的热量。 20．（24-25高二下·辽宁·期末）玩具气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时，内部压强增大，撤除外力后压缩气体迅速膨胀，推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变化及功能转化。实验时把枪管水平固定，枪管一端封闭，另一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为，其简化结构如题图1所示。通过传感器测量，绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为，此时封闭气体温度为，压强为。当子弹速度最大时，封闭气柱长度为。塑料子弹质量为m＝2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为。 (1)子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？ (2)子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ (3)已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足（，式中，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 21．（24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知饮料罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为时，油柱离管口，取大气压为。 (1)当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，该过程为等压变化还是等容变化？ (2)求这个气温计能测量的最高温度（用摄氏温度表示）； (3)已知气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 22．（24-25高二下·四川攀枝花·期末）如图所示，将深度为、横截面积为、导热性能良好的圆柱形薄壁容器竖直倒置固定，容器内有一厚度不计、质量为且导热性能良好的活塞，活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，此时活塞与容器壁之间恰好无摩擦。缓慢增加吊篮内货物的质量，当活塞距容器最低处小于时会触发报警装置，若继续增加货物质量，活塞有被拉出容器的风险。当刚好触发报警装置时，保持货物质量不变，仅使环境温度缓慢降低，直至活塞刚好回到初始位置，该过程中容器内气体内能减少了。已知大气压强恒为，初始时环境热力学温度为，重力加速度为，活塞与容器壁之间的滑动摩擦力大小恒为，活塞始终保持水平状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力、摩擦产生的热量全部由外界大气吸收，求： (1)刚好触发报警装置时容器内气体的压强和重物的质量； (2)活塞刚开始上升时容器内气体的温度； (3)活塞刚回到初始位置时的环境温度及降温过程中整个装置向外界释放的热量。 23．（24-25高二下·广东广州·期末）某种型号的氮气弹簧如图甲所示，将氮气弹簧竖直放置在水平面上，活塞连着活塞杆可以在汽缸内上下移动，活塞杆与汽缸交接处不漏气，汽缸的高度为L，缸内部充满氮气（可视为理想气体），活塞与活塞杆的总质量为m，活塞杆的直径为汽缸内直径一半。如图乙，氮气弹簧活塞紧贴着汽缸最顶端，此时活塞和汽缸顶端间没有气体，汽缸内气体压强为，为大气压强。现对活塞杆施加一个竖直向下的压缩力（含活塞杆上表面大气压力），使活塞缓慢移动压缩氮气，活塞下方气体通过小孔连通到活塞上方，最终活塞到达汽缸正中间（图丁）。汽缸底部有个泄压阀，阀门打开可泄气。活塞上小孔的体积、活塞厚度，活塞与汽缸间摩擦均不计，系统导热良好，重力加速度为g。求： (1)若堵住小孔，活塞压到图丁状态时，固定活塞杆保持不动，打开泄压阀，压强降为3p0时关闭阀门。求此时缸内剩余气体质量与原有质量的比值； (2)若小孔连通，已知初始位置的压缩力时活塞恰好能离开汽缸顶部。求活塞压到图丁状态时，内部气体压强p2和此时的压缩力大小； (3)在（2）的情况下，活塞压到图丁的过程中，压缩力做功。则此过程气体是放热还是吸热？并求出放出或吸收的热量Q。 24．（24-25高二下·湖北武汉·期末）如图所示，上端带有卡口的横截面积为、高为的导热性能良好的汽缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A。汽缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能与热力学温度的关系为，其中为已知常数，活塞B的质量为，重力加速度为，大气压强为，水银的密度为，环境热力学温度为时，活塞离缸底的距离为。求： (1)环境温度为时，U形气压计两侧水银面的高度差； (2)环境温度由缓慢升高至过程中，气体从外界吸收的热量。 解得气体从外界吸收的热量为 25．（24-25高二下·广东·期末）如图所示，工业气压调节设备配备压电阀门和，通过阀门的开或关让设备实现打气或抽气。打气模式：当活塞向上运动时，关闭、打开；活塞向下运动时，打开、关闭。抽气模式：活塞向上运动时，打开、关闭；活塞向下运动时，关闭、打开。已知腔室容积为，气泵的最大容积为，打气或抽气前，内气体压强均为。不计连接细管的容积，忽略打气和抽气过程中气体的温度变化和一切摩擦，空气可视为理想气体。 (1)在气密性良好且阀门、均关闭的情况下，把中活塞从顶部压至图中位置过程中，泵内气体是吸热还是放热？请说明判断依据； (2)处于打气模式时，若要使中气体压强增大到，应打气多少次？ (3)处于抽气模式时，求开始抽气次后，腔内气体压强与初始压强的比值。 26．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期末）小明利用废弃的某品牌酸奶盒和插入吸管制作了如图甲所示装置。假设该装置导热性能良好，最初甲状态下，该装置中密闭有温度为，体积为的理想气体，此时管内与盒内部液面高度差为。接着，小明将该装置放进温度为的水中（水的温度保持不变），整个装置开始膨胀而使顶部变凸起，此过程中液面高度差也保持不变，如图乙所示。若从乙状态再缓慢从管中抽走部分液体，使液面差消失，如图丙所示，此时装置体积与乙状态保持一致。大气压强取，液体的密度为，求： (1)乙状态下瓶内的压强； (2)丙状态下理想气体的体积； (3)若从乙状态到丙状态瓶内气体对外不做功，且从最初甲状态到最后丙状态气体吸收的热量为，则从甲状态到丙状态理想气体内能的改变量为多少? 题型四、热力学第一定律在图像问题中的应用 27．（24-25高二下·四川遂宁·期末）在物理学中，理想气体是研究气体性质的一个物理模型。现有一定质量理想气体经历如图所示的变化过程，A→B过程是等温过程，B→C过程是绝热过程（气体与外界无热量交换）。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程，气体放出热量 B．B→C过程，气体温度不变 C．A→B过程，气体分子平均动能增大 D．B→C过程，单位体积内气体分子数减小 28．（24-25高二下·山东日照·期末）一定质量的理想气体以状态先经过绝热膨胀到状态，再经过等容变化到状态，最后经过等压过程恢复到了状态，其图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．过程，气体的温度升高 B．过程，气体吸收的热量等于内能的增加量 C．过程，外界对气体做的功等于气体放出的热量 D．在该循环过程中，气体吸收的热量大于放出的热量 29．（多选）（24-25高二下·吉林·期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，最后变化到状态C，V-T图像如图所示。已知该气体在状态B时的压强为下列说法正确的是（　　） A．状态A时的气体压强为 B．A→B过程气体放热 C．B→C过程气体压强增大 D．B→C过程气体对外做功 30．（多选）（24-25高二下·山东威海·期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A，其状态变化过程的图像如图所示。已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（　　） A．状态B时气体的体积为 B．气体向外界放出热量 C．气体内能增加量小于从外界吸收的热量 D．气体从外界吸收的热量为120J 31．（多选）（24-25高二下·广东广州·期末）图甲为气压式升降椅，它通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。气缸气密性、导热性能良好。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面保持不动，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调暖风，一段时间后室内温度上升到设定温度，稳定后气体状态为C；接着人慢慢离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体（　　） A．关系如图丙所示 B．关系如图丁所示 C．从B到C的过程，气体对外做的功大于气体吸收的热量 D．处于状态D时，单位时间单位面积碰撞容器壁的分子数比状态A少 32．（多选）（24-25高二下·山东德州·期末）一定质量的某种理想气体经历的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中与p轴平行，与平行，且的延长线与横轴交点的横坐标为，的延长线过原点。下列说法正确的是（　　） A．过程，气体的内能增加，气体从外界吸热 B．过程，气体的内能不变，气体向外界放热 C．过程，气体的内能减小，气体向外界放热 D．整个变化过程，气体的内能不变，气体从外界吸热 33．（多选）（24-25高二下·山东菏泽·期末）奥托在1874年研制出具有体积小、重量轻、功率大等几个特点的四冲程发动机，这台四冲程发动机的工作原理被称之为奥托循环。该循环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（　　） A．状态a分子的平均动能大于状态c分子的平均动能 B．在过程中增加的内能在数值上等于cbfe所围的“面积” C．在一次循环过程中放出的热量小于吸收的热量 D．过程中增加的内能等于过程中减少的内能 34．（多选）（24-25高二下·广东广州·期末）如图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的p-V图像，虚线T1、T2为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的 B．一个循环过程完成后，气体对外放出热量，其数值等于abcd所围面积 C．d→a过程向低温热源释放的热量等于b→c过程从高温热源吸收的热量 D．a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功 35．（24-25高二下·贵州黔西·期末）贵州省黔西南州某学校科技节时进行水火箭制作展演，某学习小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭按照图甲进行模型简化。塑料容器竖直固定。其中分别是容器的充气口、喷水口，是气压计。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，封闭体积为的空气，此时空气压强为。 (1)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内空气从状态变化到状态，其压强与体积的变化关系如图乙中实线所示，已知空气在状态时的体积，压强，求空气在状态与状态时的热力学温度之比； (2)图乙中虚线是容器内空气在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强与体积的变化关系图线，试判断空气在图乙中沿实线从到的过程是吸热还是放热；（需要列表达式说明理由） (3)若容器装水后封闭空气压强为，体积为，现通过充气口缓慢充入空气（不计容器的容积变化），设充气过程中气体温度不变，求当容器内空气压强为时，充入空气质量与原有空气质量之比。 B综合攻坚・能力跃升 1．（2026·云南大理·二模）从2026年起，我国停止生产水银体温计。关于水银体温计，下列说法正确的是（　　） A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃 B．水银吸热温度升高后，所有水银分子热运动速率都会加快 C．玻璃泡中的液体内部的水银分子间距离较近，彼此间只存在斥力 D．体温计测温时只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第一定律 2．（2026·江苏南通·一模）上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管、管下端未离开水面，如图所示。则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能变小 C．水面上升 D．气体放热 3．（2025·甘肃白银·一模）在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 4．（2026·江苏·一模）如图所示为一定质量的某种理想气体内能U随体积V变化的图像，A、B两点与坐标原点O在一条直线上，该气体的内能U与热力学温度T成正比。则该气体由状态A到B过程中（　　） A．压强增大 B．压强减小 C．吸收热量 D．放出热量 5．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，将一只气球放到绝热密闭的升温箱中缓慢加热，随温度的升高，气球缓慢膨胀，气球内气体压强增大，将气体视为理想气体，且气球不漏气，下列说法正确的是（　　） A．气球内所有气体分子的动能都增大 B．气球内气体对外做的功大于气球内气体吸收的热量 C．气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大 D．箱内气体及气球内气体总内能增加量等于从加热器上吸收的热量 6．（2025·山东·模拟预测）如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 7．（2026·重庆·一模）如图所示，奥托循环由两个绝热和两个等容过程组成。关于该循环，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中温度最高的是状态 B．在过程中，所有气体分子的热运动速率减小 C．在过程中，气体放出热量 D．整个过程气体吸收热量 8．（多选）（2026·河北·一模）一理想气体系统经历一循环过程a→b→c→d→a，其p–V图如图所示，其中d→a过程气体温度不变。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程气体分子的平均动能增加 B．b→c过程气体向外界放出热量 C．状态c、a的体积和压强满足 D．a→b→c→d→a过程气体从外界吸收热量 9．（2026·海南·一模）小明看到同学设计的一款火警报警装置，其原理如图所示，固定在水平地面上的导热汽缸内，表面涂有导电物质的质量为m横截面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，，常态时，活塞距汽缸底部的高度为h，要求环境温度时报警，不计活塞与汽缸之间的摩擦。小明觉得若整个装置以某一加速度a加速下降时，这个装置也会报警，求： (1)刚好火灾报警时，活塞比常态时上升的距离d与h的比值； (2)若从常态到恰好火灾报警时气体内能增加了，求此过程气体吸收的热量Q与的比值。 10．（2026·江西上饶·一模）2025款长安CS75PLUS 搭载的第二代蓝鲸2.0T发动机。其核心工作循环中，某气缸内密封着一定质量的理想气体经历从A→B→C的变化过程。如图所示，在此过程中气体从外界吸收了Q=500J的热量。已知在状态B时气体压强为pB=3.6×105Pa、气体内能为UB=360J，且理想气体内能和热力学温度成正比。求： (1)状态A时气体的压强pA； (2)从A→B→C的变化过程中气体对外界做的功是多少？ 11．（2026·山东泰安·一模）某充气式座椅简化模型如图所示，导热性能良好的两个汽缸通过活塞分别封闭质量相等的两部分同种理想气体，活塞通过轻弹簧相连，整个装置竖直静置在水平地面上。已知两个汽缸的质量均为（汽缸壁的厚度不计），活塞的横截面积均为S，活塞的质量和厚度不计。初始环境温度为，封闭气体的初始长度均为，在环境温度缓慢升至过程中，气体总内能增加了。已知轻弹簧的劲度系数为、原长为，弹簧形变始终在弹性限度内，大气压强为，重力加速度为，活塞始终未脱离汽缸，不计活塞与汽缸之间的摩擦。求： (1)环境温度为时，活塞离水平地面的高度； (2)升温过程A气体从外界吸收的热量。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $