第3章 专题探究4 气体实验定律与热力学第一定律综合应用-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误：B.在 小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐 减小，根据理想气体状态方程=C,气体体积膨胀，对外界 做正功，B正确：CD.由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内 能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律△U=W+Q,由 于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错 误故选B. 压轴挑战 5.C解析：A.d→a体积增大，气体对外做功，又因为温度升 高，内能变大，所以气体从外界吸收热量，A正确，不符合题 意：B.由于压强不变，体积变大，故相同时间内碰撞容器壁 的气体分子数变少，B正确，不符合题意：C.理想气体状态 方程为=C,在过程一c中为等压变化，故过程6一中外 界对气体做的功为W=p△Ve=C(T。-Tb),在过程d→a中 也为等压变化，故过程d→a中气体对外界做的功为W= P△Va=C(T。-Ta),根据图像可知T。=T6,T=T,故W= -W,即在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a 中气体对外界做的功，C错误，符合题意；D.由于在过程a→ b→c中气体的平均压强大于过程c→d+a的平均压强，则在 过程a→b+c中外界对气体做功大于过程c→d→a过程中 气体对外做功，则经历a→b→c→d+a一次循环，整个过程 外界对气体做正功，回到状态α，温度相同，内能不变，根据 热力学第一定律可知整个过程气体放出热量，D正确，不符 合题意.故选C. 专题探究四气体实验定律与热力学 第一定律综合应用 黑题专题强化练 1.A解析：AC.气体由状态a经等压变化到状态b,温度升高， 则体积变大，即气体在状态α的体积小于在状态b的体积， 气体内能不变，对外做功，则气体吸热，选项A正确，C错误： B根据p=S1,因a点与0点连线的斜率大于c点与0点 连线的斜率，可知气体在状态a的体积小于在状态c的体 积，选项B错误；D.从状态b到状态c的过程，温度不变，压 强减小，可知体积变大，则气体对外界做正功，外界对气体做 负功，选项D错误故选A. 2D解析：A根据%-C,气体在状态C时压强为，故A错 误；B.从状态A到状态B的过程中，气体体积减小，气体分 子的数密度增大，故B错误；C.从状态C到状态A的过程 中，温度升高，内能增大，即△U>0,体积增大，气体对外做 功，即W<0,根据△U=Q+W,气体吸收热量，故C错误：D.从 状态C到状态A的过程中，体积增大，密度减小，压强不变， 气体单位时间内单位面积分子撞击次数减少，故D正确.故 选D. 3.B解析：A.1→2的过程为绝热过程，故Q=0,气体体积减 小，故外界对气体做功W>0,根据△U=W+Q可知气体内能 增大，气体温度升高，故A错误；B.23的过程为等温过程， 故△U=0,气体体积减小，故外界对气体做功W>0,根据 △U=W+Q可得Q<0,因此气体放热，故B正确：C.3→4的过 程为绝热过程，故Q=0,气体体积增大，故气体对外界做功 W<0,根据△U=W+Q可知气体内能减小，故C错误：D.根据 p-V图线与横轴围成的面积表示做的功可知，1→2→3过程 参考答案与解析 气体做负功，3→4→1过程气体做正功，由于1→2→3曲线 与横轴围成的面积大于3+4→1曲线与横轴围成的面积，故 整个过程气体对外界做负功，故D错误.故选B. 4C解析：A.根据一定质量理想气体状态方程 7=C,且v= CT 得到p=,所以图像斜率与温度成正比，所以d血过程 p 气体温度变大，A错误：B.根据A选项分析，αb过程斜率变 小，温度降低，而理想气体内能只与温度有关，内能减小：密 度变大，则说明体积减小，所以外界对气体做功，根据热力学 第一定律△U=Q+W,得Q<0,所以气体放热，B错误：C.bc过 程斜率变小，温度降低，内能减小，密度不变，体积不变，W 0,结合△U=O+W得到Q<0,所以气体放热，C正确：D.cd过 程斜率不变，气体温度不变，分子平均动能不变，但气体压强 减小，根据气体压强微观解释，气体分子单位时间内对器壁 单位面积碰撞次数减少，D错误.故选C 5.(1)600K(2)放热150J 解析：(1)理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持 不变，根据盖吕萨克定律有-之代人数据解得7， 三600K:2理想气体从A状态到B状态的过程中，外 界对气体做功W,=-P(V。-Va),解得W,=-100J,气体从B 状态到C状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有 P-,解得pc=2.5x105Pa,从C状态到D状态的过程中， Ta To 外界对气体做功W2=Pc(Vc-V),解得W2=250J,一次循环 过程中外界对气体所做的总功W=W,+W2=150J,理想气体 从A状态完成一次循环，回到A状态，始末温度不变，所以内 能不变.根据热力学第一定律有△U=W+Q,解得Q=-150J, 故完成一次循环，气体向外界放热150J. 6.(1)2(2)2红+(mg*ws)L 解析：(1)气体为等压变化，则有 元=，即有乙。 T。 (Lo+h) 1 ，解得h=2(2)外界对汽缸内气体做的功V= 2 -(mg+poS)h,由热力学第一定律有△U=W+Q,解得Q= 1 2k7,+2（mg+PoS)L, 7.(1)450K(2)76J 解析：(1)当活塞刚要离开卡槽时，根据受力分析则有P2S= poS+Mg,解得P2=1.2×105Pa.气体加热至活塞刚要离开卡 ,气体经历等容变化，根据查理定律有片联立解得溶 塞刚要离开卡槽时，气体的热力学温度T,=450K.(2)活塞 离开卡槽上升过程中，是等压变化，故气体对外做功，则有 W=-P,Sh.由热力学第一定律得△U=Q+W,代入数据解得此 过程中气体内能的变化量△U=76J. 第3节热力学第二定律 白题基础过关练 1.AD解析：AB.热力学第二定律揭示了与热现象有关的物 理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机 械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须 黑白题15专题探究四气体实验定律 黑题专题强化练 题型1理想气体状态图像问题 1.(2023·山东东营期末)如图所示，一定质量 的理想气体由状态α经等压变化到状态b,再 从状态b经等温变化到状态c,最后从状态c 变化回到状态a.下列说法正确的是（) P A.气体在状态a的体积小于在状态b的体积 B.气体在状态a的体积等于在状态c的体积 C.从状态a到状态b的过程中气体向外界放 出热量 D.从状态b到状态c的过程外界对气体做 正功 2.(2023·江苏镇江调研)如图所示，一定质量 的理想气体在状态A时压强为P0,经历从状 态A→B→C→A的过程.下列判断正确的是 () Vot-- T 3T。7 A.气体在状态C时压强为3Po B.从状态A到状态B的过程中，气体分子的 数密度减小 C.从状态C到状态A的过程中，气体可能放 出热量 D.从状态C到状态A的过程中，气体单位时 间内单位面积分子撞击次数减少 3.(2023·山东济南三模)制冷机通常是按照如 图所示的逆卡诺循环进行工作的，其中1→2、 第三章 与热力学第一定律综合应用 限时：40min 3→4为绝热过程，2→3、4→1为等温过程.将 制冷机中的封闭气体看作理想气体，以下判 断正确的是 ( A.1→2的过程中气体温度降低 B.23的过程中气体放热 C.3→4的过程中气体内能增加 D.1→2→3→4→1的整个循环过程中，气体对 外界做正功 4.（2023·辽宁大连期中)将一定质量的某种理 想气体密闭在容积可变的容器中，其压强(p) 随密度()变化的规律如图所示，其状态经历 了如图所示ab、bc、cd、da四个过程的变化，其 中cd的延长线通过原点，ab与水平轴平行，bc 与竖直轴平行，da是双曲线的一部分，则下列 说法正确的是 A.da过程气体温度保持不变 B.ab过程气体可能从外界吸收热量 C.bc过程气体一定向外界放出热量 D.cd过程气体分子单位时间内对器壁单位面 积碰撞次数增加 5.(2022·河北邢台质检)一定质量的理想气体 经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该 过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图 所示.A状态的压强为1×10Pa,求： 黑白题41 (1)B状态的温度； 7.（2023·江苏南京调研)如图所示，竖直放置 (2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量， 内壁光滑的绝热汽缸中有加热装置，汽缸壁 tv/×103m 内有卡槽，卡槽距缸底的高度H=1m.质量 M=2kg、横截面积S=10cm2的活塞停在卡槽 处，其下方封闭有一定质量压强为P1=0.8× 0300 1500T/K 105Pa、温度为T,=300K的理想气体，现通过 加热装置对缸内气体缓慢加热.已知外界大气 压强p。=1×105Pa保持不变，重力加速度g取 10m/s2. (1)求活塞刚要离开卡槽时缸内气体的热力 题型2活塞汽缸问题 学温度T2 6.(2023·江苏南通期末)如图所示，T形活塞固 (2)若活塞离开卡槽后继续上升了h=0.2m, 定在地面上，一定质量的理想气体被封闭在 该过程中气体吸收了Q=100J的热量，求 竖直汽缸中，汽缸的质量为m、底面积为S,大 该过程中气体内能的变化量△U. 气压强为Po初始时活塞与缸底的距离为L。, 缸内气体的温度为T。,现使缸内气体的温度 逐渐升高到)1，内能增加。(k为常数)， 汽缸始终未脱离活塞，不计摩擦，重力加速度 为g,求此过程中： (1)汽缸上升的高度h; (2)汽缸内气体吸收的热量Q. 选择性必修第三册·JK黑白题42