2. 热力学第一定律（培优考点练）物理人教版选择性必修第三册

2.热力学第一定律 目录 题型分组练 1 题型01 热力学第一定律 1 题型02热力学第一定律的应用 4 创新拓展练 7 新题速递 11 题型分组练 题型01 热力学第一定律 1．（24-25高二下·贵州遵义·月考联考）关于能量守恒以及热力学第一定律，下列说法正确的是（　　） A．形成能源危机的原因是对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少 B．冬天哈气增加内能是运用了做功这种改变内能的方式 C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律，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 2．（24-25高二下·云南美美与共联考·月考（三））如图所示，固定汽缸内由轻质活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热过程中，活塞向上缓慢移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。以下说法正确的是（　　） A．气体的温度保持不变 B．外界对气体做正功 C．气体的压强大于外界气体压强 D．气体的内能增加 3．（24-25高二下·辽宁葫芦岛六校协作体·期中）关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 4．（24-25高三上·昆明寻甸民族中学·月考）一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 5．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 题型02热力学第一定律的应用 6．（2026·四川南充·二诊）夏天天气炎热，给自行车轮胎快速打气后，轮胎外壁明显变热，下列说法正确的是（　　） A．轮胎变热主要是因为外界气温高，气体从外界吸热 B．轮胎变热主要是因为打气筒活塞与筒壁的摩擦生热 C．打气时外界对气体做功，胎内气体内能增大，温度升高 D．打气时气体体积被压缩，分子平均动能减小 7．（2026·江苏·高考临考诊断）一定质量的理想气体经历A→B→C的过程，其体积与温度的变化如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．A→B的过程中气体的压强减小 B．A→B的过程中气体的内能增大 C．A→B→C整个过程中气体向外界放出热量 D．A→B→C整个过程中气体从外界吸收热量 8．（2026·河南濮阳多校·一模）一定质量理想气体体积随摄氏温度变化的图像如图所示，过程为，图线与图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（　　） A．从到过程，气体对容器壁单位面积的作用力减小 B．从到过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从到过程，所有气体分子的动能增大 D．从到过程，气体分子数密度增大 9．（2026·北京东城·综合练习（一））如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（    ） A．和状态，理想气体的温度相等 B．到状态，外界对理想气体做功 C．到状态，理想气体向外界放热 D．到状态，理想气体的分子平均动能逐渐变小 10．一定质量的理想气体经历如图所示a→b、b→c、c→a的循环过程。已知气体在b状态时温度为T0、压强为p0、体积为V0，在c状态下气体体积为2V0。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中，气体的内能不变 B．c状态下的温度为2T0 C．b→c过程中外界对气体所做的功为p0V0 D．气体由a→b→c→a的过程中，对外界放出热量 创新拓展练 11．（2026·甘肃兰州贺阳高级中学·二诊）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 12．如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。细管刚进水时管中被封闭的空气柱长度为，当空气柱长度被压缩到时，压力传感器触发控制装置关闭进水阀，达到自动控水的目的。细管中气体温度不变，大气压强为，水的密度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．随细管中水位升高，单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加 B．随细管中水位升高，管中气体从外界吸收热量 C．停止进水时，细管中气体压强为 D．停止进水时，洗衣缸与细管的水位高度差为 13．（2026·河南T8名校·仿真考试）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 14．防灾演练中，消防员演示了在水中使用塑料盆进行自救的方法。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，最终消防员和塑料盆一起漂浮，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，则在盆口缓慢下压的过程中（　　） A．盆中气体压强不变 B．盆中气体对外界放出热量 C．盆中气体分子的平均动能增加 D．盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加 15．（2026·四川成都石室中学·二诊模拟）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 新题速递 16．（2026·辽宁抚顺·模拟）某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态时触动报警器。从状态到状态的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度取，求： (1)气体在状态时的压强； (2)气体由状态到状态的过程中，从外界吸收的热量； (3)达到状态后，由于意外导致容器开始缓慢漏气，漏气过程中容器内温度视为不变，求活塞与卡口刚要分离时，漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比。 17．（2026·辽宁大连·模拟）一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 18．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸（图中未画出）。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：①保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；②在操作①稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)操作①中，平衡时活塞到汽缸口的距离； (2)操作②中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 19．（2026·四川凉山·二诊）在温度为的车间给容积为40L的氧气瓶充好氧气，测得瓶内压强，该瓶氧气内能与温度间的关系为（k为常数且已知），把氧气瓶运送到温度为工地上分装给氧气袋，分装多个氧气袋后测得瓶内的压强为。若忽略氧气瓶因热胀冷缩造成的容积偏差，取为0K。试求： (1)氧气瓶从车间运送到工地，分装前向外界释放的热量； (2)分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值； (3)设分装前的氧气袋内无气体，分装后每个氧气袋的容积为10L，压强为，则分装了多少个氧气袋？ 20．如图所示，长度、左端装有固定卡槽的汽缸水平固定，汽缸右侧底部固定有电热丝。温度的理想气体被横截面积的活塞（厚度不计）封闭在汽缸中，该装置绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向左移动，气体被加热至时，活塞恰好移动至卡槽位置，该过程中气体吸收的热量。忽略活塞与汽缸间的摩擦力，外界大气压强恒为，摄氏温度t与热力学温度T的关系为。求： (1)初始时活塞到汽缸底部的距离d； (2)该过程中气体增加的内能。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.热力学第一定律 目录 题型分组练 1 题型01 热力学第一定律 1 题型02热力学第一定律的应用 4 创新拓展练 7 新题速递 11 题型分组练 题型01 热力学第一定律 1．（24-25高二下·贵州遵义·月考联考）关于能量守恒以及热力学第一定律，下列说法正确的是（　　） A．形成能源危机的原因是对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少 B．冬天哈气增加内能是运用了做功这种改变内能的方式 C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律，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 【答案】D 【详解】A．能量守恒定律指出，总能量不会减少。能源危机源于可用能源（如化石燃料）的减少或能量转化后难以利用，而非总能量减少。故A错误。 B．哈气通过热传递（呼出高温气体的热量传递给手）增加内能，而非做功（如摩擦或压缩）。故B错误。 C．热力学第一定律ΔU = Q + W中，若Q与W的代数和为零（如Q=5 J吸热，W=-5 J对外做功），则ΔU=0，内能不变。故同时做功和热传递不一定会改变内能。故C错误。 D．电冰箱消耗电能（做功），将热量从低温内部传到高温外界，符合热力学第一定律（能量守恒）。故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·云南美美与共联考·月考（三））如图所示，固定汽缸内由轻质活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热过程中，活塞向上缓慢移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。以下说法正确的是（　　） A．气体的温度保持不变 B．外界对气体做正功 C．气体的压强大于外界气体压强 D．气体的内能增加 【答案】D 【详解】A．用电热丝对气体加热，且气体与外界环境没有热交换，气体温度升高，A错误； B．活塞向上缓慢移动，气体体积增大，外界对气体做负功，B错误； C．活塞向上缓慢移动，可近似认为活塞受力平衡，气体的压强等于外界气体压强，C错误； D．气体温度升高，内能增加，D正确。 故选D。 3．（24-25高二下·辽宁葫芦岛六校协作体·期中）关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 【答案】D 【详解】AD．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递；外界对物体做功，可能同时物体对外放热，所以物体的内能不一定增加，故A错误，D正确； B．物体吸收热量，可能同时物体对外做功，所以物体的内能不一定增加，故B错误； C．物体放出热量，可能同时外界对物体做功，所以物体的内能不一定减少，故C错误。 故选D。 4．（24-25高三上·昆明寻甸民族中学·月考）一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 【答案】C 【详解】AB.根据理想气体状态方程可知：气体在状态和状态的温度相等，该气体从状态变化到状态的过程中，温度先升高后降低，因此内能先增大后减小，故AB错误； C.该气体从状态变化到状态的过程中，气体体积一直增大，因此气体始终对外界做正功，故C正确； D.体在状态a和状态b的温度相等，则内能相等，根据热力学第一定律可知：气体对外界做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。 故选C。 5．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 【答案】B 【详解】A．根据一定质量的理想气体状态方程 化简得 p＝CT• 结合p−图像可知，图像的斜率为 k=CT 过程①中从A→B，B点与O点连线的斜率变小，说明气体温度降低，气体分子的平均动能减小；根据理想气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力减小，故A错误； B．过程②中从B→C，C点与O点连线的斜率变大，气体温度升高，气体的体积增大，气体的密集程度减小，压强不变，气体对容器壁碰撞的几率减小，由理想气体压强的微观意义可知气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故B正确； C．过程③可读出压强增大，斜率不变，即温度不变，内能不变，但是体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故C错误； D． C→A→B过程和B→C过程气体体积变化量大小相同，根据图像可知前一过程压强大于后一过程，根据可知，气体对外界做的功小于外界对气体做的功，故D错误。 故选B。 题型02热力学第一定律的应用 6．（2026·四川南充·二诊）夏天天气炎热，给自行车轮胎快速打气后，轮胎外壁明显变热，下列说法正确的是（　　） A．轮胎变热主要是因为外界气温高，气体从外界吸热 B．轮胎变热主要是因为打气筒活塞与筒壁的摩擦生热 C．打气时外界对气体做功，胎内气体内能增大，温度升高 D．打气时气体体积被压缩，分子平均动能减小 【答案】C 【详解】A．快速打气过程时间极短，气体与外界的热交换可忽略，轮胎变热不是气体从外界吸热导致，故A错误； B．活塞与筒壁摩擦生热主要使打气筒筒壁升温，不是轮胎变热的原因，故B错误； C．打气时外界对胎内气体做功，快速过程热传递可忽略，根据热力学第一定律，气体内能增大，而理想气体内能仅与温度有关，可知气体温度升高，导致轮胎外壁变热，故C正确； D．温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子平均动能增大，故D错误。 故选C。 7．（2026·江苏·高考临考诊断）一定质量的理想气体经历A→B→C的过程，其体积与温度的变化如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．A→B的过程中气体的压强减小 B．A→B的过程中气体的内能增大 C．A→B→C整个过程中气体向外界放出热量 D．A→B→C整个过程中气体从外界吸收热量 【答案】C 【详解】A．根据 整理得 可知图像斜率表示。由图像可知A→B的过程图像的点与O点连线的直线斜率减小，可知该过程气体压强增大，故A错误； B．由图像可知A→B的过程，气体温度一直降低，因此内能一直减小，故B错误； CD．A→B→C整个过程中，气体体积减小，外界对气体做功（W>0），温度降低，气体内能减小（），根据热力学第一定律可知，Q<0，因此气体向外界放出热量，故C正确，D错误。 故选C。 8．（2026·河南濮阳多校·一模）一定质量理想气体体积随摄氏温度变化的图像如图所示，过程为，图线与图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（　　） A．从到过程，气体对容器壁单位面积的作用力减小 B．从到过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从到过程，所有气体分子的动能增大 D．从到过程，气体分子数密度增大 【答案】B 【详解】A．从到过程为等压过程，气体压强不变，可知气体对容器壁单位面积的作用力不变，A错误； B．从到过程，气体温度不变，内能不变；体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量等于外界对气体做功，B正确； C．从到过程，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，但并非所有气体分子的动能都增大，C错误； D．从到过程，气体体积变大，则分子数密度减小，D错误。 故选B。 9．（2026·北京东城·综合练习（一））如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（    ） A．和状态，理想气体的温度相等 B．到状态，外界对理想气体做功 C．到状态，理想气体向外界放热 D．到状态，理想气体的分子平均动能逐渐变小 【答案】D 【详解】A．由图可得：状态的 状态的 因为 所以状态的温度高于状态的温度，故A错误； B．从状态到状态的过程中，气体体积由增大到，气体对外做功，即外界对气体做负功，故B错误； C．从状态到状态的过程中，气体发生等压膨胀，体积增大，温度升高，气体内能增大（）；同时气体对外做功（）。根据热力学第一定律 ，可得 ，即气体从外界吸收热量，故C错误； D．从状态到状态的过程中，气体体积不变，压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低。温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子的平均动能逐渐变小，故D正确。 故选D。 10．一定质量的理想气体经历如图所示a→b、b→c、c→a的循环过程。已知气体在b状态时温度为T0、压强为p0、体积为V0，在c状态下气体体积为2V0。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中，气体的内能不变 B．c状态下的温度为2T0 C．b→c过程中外界对气体所做的功为p0V0 D．气体由a→b→c→a的过程中，对外界放出热量 【答案】B 【详解】A．根据理想气体的状态方程 可知，在a→b过程中，气体压强、体积均增大，可知气体温度升高，内能增大，故A错误； B．b→c过程中，气体做等压变化，由盖-吕萨克定律有 可得，故B正确； C．b→c过程中气体体积增大，气体对外做功，所做的功为，故C错误； D．图像中三角形的面积表示a→b→c→a过程中气体对外所做的功，此过程中内能变化量为0，由热力学第一定律可知，气体必吸收热量，故D错误。 故选B。 创新拓展练 11．（2026·甘肃兰州贺阳高级中学·二诊）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 【答案】BD 【详解】A．在图像中，等温线离原点的距离远，温度就越高，由此可知气体在状态时的温度高于状态的温度，故A错误； B．过程为等温压缩过程，气体体积减小，即外界压缩气体对气体做功故B正确； C．过程中温度减小，气体向外辐射热量，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，故C错误； D．经过整个循环过程，气体内能不变，对外做功，而过程和过程绝热，根据热力学第一定律，过程气体吸收的热量与过程气体放出的热量之差等于气体对外做的功，故过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量，故D正确。 故选BD。 12．如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。细管刚进水时管中被封闭的空气柱长度为，当空气柱长度被压缩到时，压力传感器触发控制装置关闭进水阀，达到自动控水的目的。细管中气体温度不变，大气压强为，水的密度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．随细管中水位升高，单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加 B．随细管中水位升高，管中气体从外界吸收热量 C．停止进水时，细管中气体压强为 D．停止进水时，洗衣缸与细管的水位高度差为 【答案】AD 【详解】A．随细管中水位升高，气体体积减小，分子数密度增大，温度不变则分子平均动能不变，故单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加，故A正确； B．随细管中水位升高，气体体积减小，外界对气体做功，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，故B错误； C．细管中气体发生等温变化，初状态压强为，体积为，末状态体积为，根据玻意耳定律有 解得停止进水时细管中气体压强为，故C错误； D．停止进水时，设洗衣缸与细管的水位高度差为，根据平衡条件有 解得，故D正确。 故选AD。 13．（2026·河南T8名校·仿真考试）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 【答案】AC 【详解】A．气缸被固定时，对活塞进行受力分析，由力的平衡可得 结合 综合解得，A项正确； BC．气缸沿斜面下滑稳定时，对整体由牛顿第二定律可得 则活塞即整体的加速度为 对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律可得 综合解得，B项错误，C项正确； D．由等容变化规律查理定律可得 解得 气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为，D项错误。 故选AC。 14．防灾演练中，消防员演示了在水中使用塑料盆进行自救的方法。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，最终消防员和塑料盆一起漂浮，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，则在盆口缓慢下压的过程中（　　） A．盆中气体压强不变 B．盆中气体对外界放出热量 C．盆中气体分子的平均动能增加 D．盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加 【答案】BD 【详解】A．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，由玻意耳定律可知，盆中气体的压强增大，故A错误； B．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，外界对盆中气体做正功，由于温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，因为可知气体放出热量，故B正确； C．由于气体温度不变，所以分子平均动能不变，故C错误； D．由于气体体积减小，压强增大，则盆中气体分子单位时间与盆内壁单位面积的碰撞次数增加，故D正确。 故选BD。 15．（2026·四川成都石室中学·二诊模拟）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 【答案】BD 【详解】AB．汽缸导热良好，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体发生等温变化，体积减小，压强增大，活塞对汽缸内气体做正功，温度不变，所以汽缸内气体放出热量，故A错误，B正确； C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，汽缸内气体体积增大，活塞对汽缸内气体做负功，故C错误； D．通过水平路面，若缓慢抬高车身，则气体压强不变，需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气，气体体积增加，故D正确。 故选BD。 新题速递 16．（2026·辽宁抚顺·模拟）某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态时触动报警器。从状态到状态的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度取，求： (1)气体在状态时的压强； (2)气体由状态到状态的过程中，从外界吸收的热量； (3)达到状态后，由于意外导致容器开始缓慢漏气，漏气过程中容器内温度视为不变，求活塞与卡口刚要分离时，漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比。 【答案】(1) (2)170J (3) 【详解】（1）气体在状态时，有 解得 气体由状态到状态过程中，气体的压强不变 由盖吕萨克定律有 解得 气体由状态到状态过程中，气体的体积不变，由查理定律有 解得 （2）气体从状态到状态的过程中，气体对外做的功为 由热力学第一定律有   解得 （3）活塞与卡口刚要分离时气体压强为 由（1）知 根据 解得 漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比 17．（2026·辽宁大连·模拟）一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）设汽缸竖直悬挂时，内部气体压强为，空气柱长度为，对汽缸受力分析，由平衡条件 有 得 由玻意耳定律 有 联立可得，稳定后，汽缸内空气柱长度为 （2）由热力学第一定律 有，其中 得气体内能的变化量 18．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸（图中未画出）。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：①保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；②在操作①稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)操作①中，平衡时活塞到汽缸口的距离； (2)操作②中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 【答案】(1)6.6cm (2)，7.08J 【详解】（1）初始状态对活塞有 解得 操作①中，平衡时对活塞有 解得 根据玻意耳定律有 联立解得 故平衡时活塞到汽缸口的距离。 （2）操作②中，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有 解得 操作②中，气体对外做功 根据热力学第一定律有 其中，联立解得 19．（2026·四川凉山·二诊）在温度为的车间给容积为40L的氧气瓶充好氧气，测得瓶内压强，该瓶氧气内能与温度间的关系为（k为常数且已知），把氧气瓶运送到温度为工地上分装给氧气袋，分装多个氧气袋后测得瓶内的压强为。若忽略氧气瓶因热胀冷缩造成的容积偏差，取为0K。试求： (1)氧气瓶从车间运送到工地，分装前向外界释放的热量； (2)分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值； (3)设分装前的氧气袋内无气体，分装后每个氧气袋的容积为10L，压强为，则分装了多少个氧气袋？ 【答案】(1)30k (2) (3)5 【来源】2026届四川省凉山州高中毕业班高三下学期第二次诊断性考试物理试卷 【详解】（1）根据ΔU=W+Q可知，因气体体积不变，则W=0，则Q=ΔU 而 分装前向外界释放的热量30k。 （2）根据 可得 分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值 （3）根据玻意耳定律可知 解得n=5 20．如图所示，长度、左端装有固定卡槽的汽缸水平固定，汽缸右侧底部固定有电热丝。温度的理想气体被横截面积的活塞（厚度不计）封闭在汽缸中，该装置绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向左移动，气体被加热至时，活塞恰好移动至卡槽位置，该过程中气体吸收的热量。忽略活塞与汽缸间的摩擦力，外界大气压强恒为，摄氏温度t与热力学温度T的关系为。求： (1)初始时活塞到汽缸底部的距离d； (2)该过程中气体增加的内能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）活塞缓慢向左移动，气体发生等压变化，则有 其中，， 解得 （2）活塞缓慢向左移动的过程中，外界对气体做的功 其中， 根据热力学第一定律有 联立解得。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $丽学科网·上好课 1 2 3 4 D D D C 11 12 13 14 BD AD AC BD 16. (1)1.2×10Pa (2)170J 时 9 10 17Dn=0,= 96 (2)AU-PhS-0 10 19.(1)6.6cm (2)4=147℃，7.08J 20.(1)30k a (3)5 20.(1)d=0.6m (2)△U=2800J www zxxk .com 上好每一堂课 2.热力学第一定律 6 7 8 9 10 B C C B D B 15 16 17 18 19 20 BD AC ABC BCD BC ACD 1/1