课时跟踪检测(九) 热力学第一定律与气体实验定律的综合问题（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

课时跟踪检测(九)　热力学第一定律与气体实验定律的综合问题 (网阅作业，选择题请在答题区内作答) 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.(2025·南平高二阶段练习)关于理想气体，下列说法正确的是 (　　) A.理想气体吸热后温度一定升高 B.理想气体等压压缩过程可能吸热 C.理想气体绝热膨胀过程内能一定减少 D.理想气体自由膨胀一定对外做功 2.(2025·青岛高二质检)氦气是惰性气体，有众多应用，如气球、深海潜水、低温技术、火箭燃料、安全气囊等。工人师傅在压强为1.0×105 Pa、温度为15 ℃生产氦气球的车间里，用一个压强为2.0×107 Pa、体积为10 L的氦气罐给气球充气，每个气球需要充入10 L氦气，充气后压强等于1.0×105 Pa。假设充气前后气球和氦气罐温度都与车间温度相同，氦气视为理想气体，不计充气过程的漏气和气球内原有的气体，下列说法正确的是 (　　) A.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球，充气过程中氦气放热 B.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球，充气过程中氦气吸热 C.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球，充气过程中氦气放热 D.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球，充气过程中氦气吸热 3.(2025·重庆高考)易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩(无破损)，不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体(视为理想气体) (　　) A.分子热运动的平均动能增加 B.内能减小 C.压强减小 D.对外界做正功 4.(双选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是 (　　) A.气体经历过程1，外界对气体做功 B.气体经历过程1，内能增加 C.气体经历过程2，先放热后吸热 D.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的一定相同 5.如图所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中 (　　) A.气体分子平均动能增大 B.气体分子平均动能不变 C.气体分子平均动能减小 D.气体内能变化了Q+p0(V2-V1) 6.(2024·海南高考)(双选)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是 (　　) A.bc过程外界对气体做功 B.ca过程气体压强不变 C.ab过程气体放出热量 D.ca过程气体内能减小 7.(2025·湖北高考)如图所示，内壁光滑的气缸内用活塞密封一定量理想气体，气缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是 (　　) A.外力F保持不变 B.密封气体内能增加 C.密封气体对外界做正功 D.密封气体的末态压强是初态的2倍 8.(2025·龙岩高二检测)(双选)如图甲所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸里。设法让气缸中的气体经历A→B→C→D的变化，气体的压强与摄氏温度的关系如图乙中实线所示。图中O为坐标原点，A在p轴上，AB∥DC，BC∥AO，AD∥t轴，BA的延长线经过(-273.15 ℃，0)，CD的延长线经过O。关于气体各个阶段的情况，下列说法正确的是 (　　) A.A→B和C→D气体都做等容变化 B.从C到D，气体的分子数密度逐渐减小 C.从B到C，气体从外界吸收热量 D.从A到D全过程，外界对气体做正功 9.(5分)(2023·福建高考)一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其p-V图像如图所示。完成一次循环，气体内能　　　(填“增加”“减少”或“不变”)，气体对外界　　　　(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体　　　(填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”)。  10.(12分)(2024·浙江6月选考)如图所示，测定一个形状不规则小块固体体积，将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中，开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管，其横截面积为S，接口用蜡密封。容器内充入一定质量的理想气体，并用质量为m的活塞封闭，活塞能无摩擦滑动，稳定后测出气柱长度为l1。将此容器放入热水中，活塞缓慢竖直向上移动，再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2。已知S=4.0×10-4 m2，m=0.1 kg，l1=0.2 m，l2=0.3 m，T2=350 K，V0=2.0×10-4 m3，大气压强p0=1.0×105 Pa，环境温度T1=300 K，重力加速度g=10 m/s2。 (1)在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)，气体分子的数密度　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)；(3分)  (2)求此不规则小块固体的体积V；(4分) (3)若此过程中气体内能增加10.3 J，求吸收热量Q。(5分) 11.(12分)(2025·浙江1月选考)如图所示，导热良好、带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K、体积V1 =1×103 cm3 处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h=10 cm。将瓶子放进T2=303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J；大气压强p0 = 1.0×105 Pa，水的密度ρ=1.0 × 103kg/m3，重力加速度g取10 m/s2；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)；(3分)  (2)求气体在状态3的体积V3；(5分) (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。(4分) 4 / 5 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(九) 1.选C　根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，故A错误；根据理想气体状态方程=C，气体等压压缩过程，压强不变，体积减小，温度一定降低，内能也一定减小，即ΔU<0，外界对气体做功，W>0，再根据热力学第一定律ΔU=Q+W，则Q<0，所以理想气体等压压缩过程一定放热，故B错误；理想气体绝热膨胀过程，Q=0，W<0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知，ΔU<0，所以理想气体绝热膨胀过程内能一定减少，故C正确；理想气体自由膨胀对外不做功，故D错误。 2.选B　根据玻意耳定律可得p1V=p0(V+nV)，解得n=199。充气过程中氦气温度不变，内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律，可知氦气吸热。故选B。 3.选A　绝热压缩时外界对气体做正功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，B错误；根据理想气体状态方程=C，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C错误；气体体积减小，气体对外界做负功，故D错误。 4.选CD　由题图可知，气体经历过程1压强减小，体积变大，气体对外界做功，而气体始终与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知内能减小，故A、B错误；气体在过程2中，根据理想气体状态方程=C可知，刚开始时体积不变，压强减小，则温度降低，内能减小，对外放热，然后压强不变，体积变大，则温度升高，此过程体积变大对外做功，而温度升高内能增加，根据热力学第一定律可知气体要从外界吸热，即气体经历过程2，先放热后吸热，故C正确；无论是经历过程1还是过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，故D正确。 5.选A　气体等压膨胀，由=C，体积V增大，故温度T升高，温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大，故A正确，B、C错误；根据热力学第一定律ΔU=Q+W，且W=- p0ΔV=-p0(V2-V1)，所以气体内能变化了ΔU=Q-p0(V2-V1)，故D错误。 6.选AC　bc过程体积减小，外界对气体做功，故A正确；由理想气体状态方程=C，整理可得V=·T，可知V-T图像上某点与原点连线的斜率越大，该点的压强越小，故pa<pb=pc，可知ca过程气体压强减小，故B错误；ab过程为等温变化，内能不变，故ΔU=0，体积减小，外界对气体做功，故W>0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，可得Q<0，故ab过程气体放出热量，故C正确；ca过程温度升高，内能增大，故D错误。 7.选B　气体温度升高，体积减小，根据=C，可知气体压强变大，对活塞受力分析，可知外力F增大，A错误；气体温度升高，则气体内能变大，即ΔU增加，B正确；气体体积减小，则外界对气体做正功，C错误；热力学温度变为原来的2倍，同时其体积减小，根据=C，可知气体压强大于原来的2倍，D错误。 8.选BC　根据理想气体状态方程可得p=·T，AB反向延长线过绝对零度，为等容线，A→B过程气体做等容变化，对比C与绝对零度的连线和D点与绝对零度的连线，发现斜率减小，故C→D过程气体体积变大，A错误；结合以上分析可知，从C到D，气体体积变大，分子数密度逐渐减小，B正确；从B到C，气体等温降压，可知内能不变，气体体积增大对外做功，故气体必须从外界吸收热量，C正确；从A到B体积不变，气体没有做功，从B到C体积增大，气体对外做功，从C到D气体对外做功，故从A到D过程气体对外做正功，D错误。 9.解析:完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变；对p-V图像来说，图像与横轴所围图形的面积表示气体做功，其中从A→B→C的过程气体的体积减小，是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与横轴所围图形的面积大于从A→B→C的过程图像与横轴所围图形的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，因为ΔU=0，W<0，则Q>0，所以气体从外界吸收热量。 答案:不变　做正功　吸热 10.解析:(1)温度升高后，活塞缓慢上升，受力不变，故封闭气体的压强不变，根据p=可知，器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变；由于气体体积变大，故气体分子的数密度变小。 (2)气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律，有 =，解得V=4×10-5 m3。 (3)整个过程中外界对气体做功为W=-p1S 对活塞受力分析p1S=mg+p0S，解得W=-4.1 J 根据热力学第一定律ΔU=Q+W 其中ΔU=10.3 J，解得Q=14.4 J，故气体吸收热量为14.4 J。 答案:(1)不变　变小　(2)4×10-5 m3　(3)14.4 J 11.解析:(1)从状态2到状态3，温度保持不变，则气体分子平均速率不变。气体达到状态3时，管内和瓶内水面等高，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。 (2)气体从状态1到状态2的过程，由盖-吕萨克定律= 解得V2=1.01×103 cm3 此时气体压强为p2=p1=p0+ρgh=1.01×105 Pa 气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律p2V2=p3V3 其中p3=p0 代入数据解得V3=1.020 1×103 cm3。 (3)从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为W1=p1(V2-V1)=1.01 J 由热力学第一定律ΔU=Q-(W1+W2) 代入数据解得ΔU=2.53 J。 答案:(1)不变　减小　(2)1.020 1 × 103 cm3　(3)2.53 J $