3.2热力学第一定律 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本高中物理讲义聚焦热力学第一定律核心知识点，先梳理改变内能的做功与传热两种方式，明确定律内容及表达式ΔU=Q+W，详细说明W、Q、ΔU的符号规定，再延伸至应用，涵盖绝热、等容、等温过程分析及解题步骤，构建从概念到应用的完整学习支架。 该资料通过典例（如结合分子动理论的多选）和变式题（如“热瓶吞蛋”实验题），培养科学思维与科学探究能力，课中辅助教师讲解定律应用，课后随堂检测帮助学生巩固符号法则及过程分析，有效查漏补缺，提升知识运用能力。

3.2热力学第一定律（知识解读）（原卷版） •知识点1 热力学第一定律 •知识点2 热力学第一定律的应用 •作业 随堂检测 知识点1 热力学第一定律 1、改变内能的两种方式：做功与传热，两者对改变系统的内能是等价的。 2、热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 3、热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W。 4、对公式△U=Q+W符号的规定 符号 W Q △U + 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 - 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 5、符号法则 （1）物体吸热→Q取正；物体放热→Q取负。 （2）物体对外界做功，W取负；外界对物体做功，W取正。 （3）物体内能增加，△U取正；物体内能减小，△U取负。 注意：热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 【典例1】（多选）对分子动理论以及热力学定律的理解，下列说法正确的是（　　） A．物体的内能与物体的温度以及物体的体积有关 B．给足球打气时，越来越费力的原因是分子斥力的作用 C．对于一定质量的理想气体，温度升高其内能可能不变 D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量的同时体积增加，气体内能可能不变 【变式1-1】下列说法中正确的是（　　） A．吸收热量多的物体温度变化一定大 B．温度恒定时，物体的内能也可能改变 C．温度高的物体比温度低的物体内能大 D．吸收热量多的物体内能增量大 【变式1-2】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 【变式1-3】（多选）下列说法正确的是（　　） A．空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 B．在完全失重的情况下气体对容器壁的压强会明显减小 C．红色的恒星温度高于蓝色的恒星 D．在有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速率降下来，则应该选用质量较小的原子核 知识点2 热力学第一定律的应用 1、热力学第一定律的应用 （1）W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值。 （2）Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值。 2、气体状态变化的几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功。 (2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量。 (3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)． 3、判断气体是否做功的方法 一般情况下看气体的体积是否变化。 ①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。 ②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。 4、应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负。 (2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量。 (3)再根据未知量结果的正负来确定吸放热情况、做功情况或内能变化情况。 注意：（1）应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 （2）应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据。对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 【典例2】在研究热机效率与微观机制时， 科学家常借助理想气体模型分析热力学过程。如图为一定质量的理想气体经历 循环过程中气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图像。已知 AB、BC 分别与横轴和纵轴平行，CA 延长线过坐标原点。下列说法正确的是（　　） A． 过程，气体的体积将增大 B． 过程，单位时间撞击器壁单位面积的分子数增多 C． 过程，每个气体分子的动能均保持不变 D． 过程，气体放出的热量小于气体内能的减少量 【变式2-1】水中小气泡内气体可视为质量不变的理想气体，气体从状态Q等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能减小 B．过程中，气体对外做功 C．过程中，气体内能不变 D．过程中，气体温度降低 【变式2-2】（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程，其中、边平行于横轴，、边平行于纵轴。以下说法正确的是（　　） A．过程，气体对外界做功 B．过程，外界对气体做功 C．整个循环过程中，外界对气体做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 【变式2-3】某同学表演趣味实验“热瓶吞蛋”：将去壳的熟鸡蛋轻放在从热水中取出的玻璃瓶瓶口，随温度降低鸡蛋被瓶吞入，如图所示。轻放鸡蛋时瓶内气体温度为、压强为，当瓶内气压为p时鸡蛋开始下移直至被瓶吞入，假设吞入过程中瓶内气体压强不变，体积减少的同时向外释放热量Q。将瓶内气体视作理想气体，求： (1)鸡蛋开始下移时，瓶内气体温度T； (2)吞入过程中瓶内气体内能变化。 1．二十四节气是中国古人问天的智慧，节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”在农耕社会起到了重要的作用，里面涉及与节气有关的物理现象。下列说法正确的是（　　） A．春天气温比夏天低，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大 B．夏天小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中主要靠的是水的浮力作用 C．秋天“丹桂飘香”的主要原因是气体分子之间存在着空隙 D．冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会减小 2．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．“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。若认为冷却过程中罐中气体的体积不变，则冷却过程中气体（　　） A．压强减小 B．内能增大 C．对外界做功 D．分子平均动能不变 4．被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来。这过程乒乓球内的气体（　　） A．吸热，对外做功，内能不变 B．吸热，对外做功，内能增加 C．温度升高，体积增大，压强不变 D．压强增大，单位体积分子数增大 5．如图所示，某同学将一根两端开口的细玻璃管竖直插入盛有水的烧杯中，用手指按住玻璃管上端开口处，然后向下缓慢移动一段距离，管内封闭空气可视为理想气体。若整个过程中，气体温度保持不变，则管内气体（　　） A．内能变大 B．体积不变 C．从外界吸热 D．压强增大 6．封闭在气缸中的一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，其p-V图像如图所示。该过程中，下列说法正确的是（　　） A．气体与外界不存在热传递 B．气体分子的平均动能增大 C．单位体积内气体分子的数密度不变 D．气体吸收的热量小于封闭气体对外做的功 7．一定质量的某种理想气体图像如图所示，从状态开始，气体沿箭头所示方向先后变化到状态、、，其中状态和状态气体温度相同，、的延长线经过坐标原点，则（　　） A．气体在过程中放热 B．气体在过程中对外界做功 C．气体在过程中吸热 D．气体在过程中对外界做的功小于气体吸收的热量 8．一定质量的理想气体、经过一个缓慢的过程从状态P变化到状态Q，该过程的p-V图像如图甲所示，图乙为其T-V图像、a、c两条曲线中的一条与上述过程对应，曲线a和c均为开口向下的抛物线，下列说法正确的是（    ） A．曲线a对应了P到Q的过程 B．曲线c对应了P到Q的过程 C．P到Q的过程理想气体吸收的热量为 D．状态P中气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数是状态Q的1.5倍 9．（多选）拔火罐是一种以罐（导热性良好）为工具，利用燃火、抽气等方法产生负压，使之吸附于体表，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的中医疗法。封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上的短时间内（体积变化可不计），封闭气体（　　） A．温度降低，压强减小 B．温度升高，压强增大 C．吸收热量，内能增大 D．放出热量，内能减小 10．（多选）在庆典活动中，五彩缤纷的气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。关于上升过程中球内气体的状态变化，下列说法正确的是（　　） A．气体的内能减少 B．气体对外界做正功 C．单位时间内撞到气球壁单位面积上的气体分子数逐渐减小 D．气体分子的平均动能增大 11．（多选）如图所示，开口向下的绝热气缸内有一可自由移动的绝热活塞，上方封闭一定质量的理想气体，活塞的质量不可忽略。初始时活塞处于静止状态，将装置缓慢倒转至开口向上，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体对外界做功 B．封闭气体的压强增大 C．封闭气体的内能减小 D．封闭气体中速率较大的气体分子数占总分子数的比例增大 12．（多选）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V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b，外界对气体做正功，气体内能不变 B．b→c，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数增大 C．c→a，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 D．整个过程中，气体对外做功等于吸收的热量 13．（多选）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C．气体的体积增大，其内能一定减小 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 14．一定质量的理想气体经过程，从到，体积___________（填“变大”或“变小”）：从到，单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数___________（填“减少”或“增加”）；从到，气体___________（填“吸热”或“放热”）。 15．汽车轮胎内的气体可视为理想气体。长时间停于环境后，四轮胎压如图甲所示，行驶一段时间后，胎压如图乙所示，轮胎体积变化忽略不计。 (1)求图乙左前胎中气体的温度T； (2)若胎压过高导致轮胎爆胎，爆胎过程时间极短，试判断胎内气体温度是升高还是降低？并说明理由。 16．如图甲所示，T型绝热活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在绝热的、质量为2 kg的气缸中，活塞面积为，活塞与气缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为。重力加速度取，通过电热丝缓慢给缸内气体加热，气体体积随温度变化如图乙所示，从状态A到C气体吸收的热量为202 J，求： (1)状态C时，活塞对卡口的作用力大小； (2)从状态A到C气体内能的增加量。 17．如图所示，导热的柱形气缸B位于倾角为的斜面上，不可伸长的细绳连接着活塞A（细绳与斜面平行），活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，其内能与温度之间关系为，为常量。初始时活塞到气缸底部内侧的距离为，气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为，气缸质量为（不含活塞），内部底面积为。若初始温度为，不计一切摩擦，重力加速度为，大气压强为。求： (1)初始时气缸内气体压强； (2)现对气缸进行缓慢加热，到气缸底部恰好接触挡板的过程中（活塞未脱离气缸），气缸内气体吸了多少热？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2热力学第一定律（知识解读）（解析版） •知识点1 热力学第一定律 •知识点2 热力学第一定律的应用 •作业 随堂检测 知识点1 热力学第一定律 1、改变内能的两种方式：做功与传热，两者对改变系统的内能是等价的。 2、热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 3、热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W。 4、对公式△U=Q+W符号的规定 符号 W Q △U + 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 - 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 5、符号法则 （1）物体吸热→Q取正；物体放热→Q取负。 （2）物体对外界做功，W取负；外界对物体做功，W取正。 （3）物体内能增加，△U取正；物体内能减小，△U取负。 注意：热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 【典例1】（多选）对分子动理论以及热力学定律的理解，下列说法正确的是（　　） A．物体的内能与物体的温度以及物体的体积有关 B．给足球打气时，越来越费力的原因是分子斥力的作用 C．对于一定质量的理想气体，温度升高其内能可能不变 D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量的同时体积增加，气体内能可能不变 【答案】AD 【详解】A．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，分子的平均动能与温度有关、物体的分子势能与物体的体积有关，因此物体的内能与物体的温度以及物体的体积有关，故A正确； B．给足球打气时，越来越费力，是因为足球内气体压强增大，故B错误； C．理想气体温度升高，气体的内能一定增加，故C错误； D．一定质量的理想气体从外界吸收热量的同时对外界做功，由热力学第一定律有 当，且时，气体的内能保持不变，故D正确。 故选AD。 【变式1-1】下列说法中正确的是（　　） A．吸收热量多的物体温度变化一定大 B．温度恒定时，物体的内能也可能改变 C．温度高的物体比温度低的物体内能大 D．吸收热量多的物体内能增量大 【答案】B 【详解】A．根据吸放热公式，吸收热量多的物体温度变化不一定大，还与物体的质量、比热容有关，故A错误； B．物体的内能与温度、体积、摩尔数等因素有关，所以温度恒定时，物体的体积、摩尔数改变，内能可能改变，故B正确； C．物体的内能与温度、体积、摩尔数等因素有关，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故C错误； D．内能的增量与做功和热传递有关，由热力学第一定律知，吸收热量多的物体内能增量不一定大，故D错误。 故选B。 【变式1-2】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。 【变式1-3】（多选）下列说法正确的是（　　） A．空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 B．在完全失重的情况下气体对容器壁的压强会明显减小 C．红色的恒星温度高于蓝色的恒星 D．在有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速率降下来，则应该选用质量较小的原子核 【答案】AD 【详解】A．空调在制冷过程中，消耗电能，由能量守恒可知从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，故A正确； B．在完全失重的情况下，气体分子永不停息做无规则运动，撞击器壁，气体对器壁的压强不为零，被封闭气体的压强与超重、失重无关，故B错误； C．恒星温度越高，发出的频率越大，则红色的恒星温度小于蓝色的恒星，故C错误； D．设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为和，碰撞后速度分别为和，碰撞前后的总动量和总能量守恒，以中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 由机械能守恒定律得 解得 从上式可以看出，减速剂的质量越小，减少效果越好，因此要用质量小的原子核作为减速剂，故D正确； 故选AD。 知识点2 热力学第一定律的应用 1、热力学第一定律的应用 （1）W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值。 （2）Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值。 2、气体状态变化的几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功。 (2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量。 (3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)． 3、判断气体是否做功的方法 一般情况下看气体的体积是否变化。 ①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。 ②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。 4、应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负。 (2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量。 (3)再根据未知量结果的正负来确定吸放热情况、做功情况或内能变化情况。 注意：（1）应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 （2）应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据。对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义。 【典例2】在研究热机效率与微观机制时， 科学家常借助理想气体模型分析热力学过程。如图为一定质量的理想气体经历 循环过程中气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图像。已知 AB、BC 分别与横轴和纵轴平行，CA 延长线过坐标原点。下列说法正确的是（　　） A． 过程，气体的体积将增大 B． 过程，单位时间撞击器壁单位面积的分子数增多 C． 过程，每个气体分子的动能均保持不变 D． 过程，气体放出的热量小于气体内能的减少量 【答案】A 【详解】A．根据理想气体状态方程，有 过程，温度升高，压强不变，气体的体积将增大，故A正确； B．过程，温度升高，分子的平均动能增大，压强不变，气体的体积将增大，分子数密度减小，单位时间撞击器壁单位面积的分子数减少，故B错误； C． 过程，温度不变，分子的平均动能不变，并不是每个气体分子的动能均保持不变，故C错误； D．根据理想气体状态方程，有 变形可得，可知 过程体积不变，气体做功为0，即W=0 温度降低，气体的内能减少,即 根据热力学第一定律，有 可知，即气体放出的热量等于气体内能的减少量，故D错误。 故选A。 【变式2-1】水中小气泡内气体可视为质量不变的理想气体，气体从状态Q等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能减小 B．过程中，气体对外做功 C．过程中，气体内能不变 D．过程中，气体温度降低 【答案】B 【详解】AB．过程，温度不变，内能不变；体积增大，对外做功，故A错误，B正确； CD．过程，绝热，也即和外界没有热传递，做功与内能变化大小相等；该过程体积变小，外界对气体做功，气体内能变大，温度升高，故CD错误。 故选B。 【变式2-2】（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程，其中、边平行于横轴，、边平行于纵轴。以下说法正确的是（　　） A．过程，气体对外界做功 B．过程，外界对气体做功 C．整个循环过程中，外界对气体做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 【答案】AC 【详解】A．图线与坐标轴围成的面积等于气体做功，则过程，气体体积增加，对外做功；过程体积不变，不做功，则过程，气体对外做功，A正确； B．过程，气体体积减小，外界对气体做功，过程体积不变，不做功，过程，外界对气体做功，B错误； C．整个循环过程中，外界对气体做功，C正确； D．整个循环过程，气体内能不变，根据热力学第一定律，气体放出热量，D错误。 故选AC。 【变式2-3】某同学表演趣味实验“热瓶吞蛋”：将去壳的熟鸡蛋轻放在从热水中取出的玻璃瓶瓶口，随温度降低鸡蛋被瓶吞入，如图所示。轻放鸡蛋时瓶内气体温度为、压强为，当瓶内气压为p时鸡蛋开始下移直至被瓶吞入，假设吞入过程中瓶内气体压强不变，体积减少的同时向外释放热量Q。将瓶内气体视作理想气体，求： (1)鸡蛋开始下移时，瓶内气体温度T； (2)吞入过程中瓶内气体内能变化。 【详解】（1）根据查理定律可知 解得 （2）吞入过程中外界对气体做功 根据热力学第一定律可知， 解得瓶内气体内能变化 1．二十四节气是中国古人问天的智慧，节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”在农耕社会起到了重要的作用，里面涉及与节气有关的物理现象。下列说法正确的是（　　） A．春天气温比夏天低，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大 B．夏天小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中主要靠的是水的浮力作用 C．秋天“丹桂飘香”的主要原因是气体分子之间存在着空隙 D．冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会减小 【答案】D 【详解】A．温度越高，分子运动的平均速率越大，夏天温度比春天高，则夏天分子运动的平均速率比春天大，但并非所有分子速率均比春天大，故A错误； B．小昆虫在水面不陷入是因水的表面张力，而非浮力，故B错误； C．“丹桂飘香”的主要原因是气体分子的无规则运动，故C错误； D．水结冰时体积增大，温度不变则分子平均动能不变，即分子总的动能不变，由于该过程放热，表明内能减少，说明分子势能减小，故D正确。 故选D。 2．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．“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。若认为冷却过程中罐中气体的体积不变，则冷却过程中气体（　　） A．压强减小 B．内能增大 C．对外界做功 D．分子平均动能不变 【答案】A 【详解】研究对象为罐内封闭气体，冷却过程体积不变，属于等容变化，气体温度降低： A．根据查理定律，等容变化满足（为定值），温度降低则压强减小，故A正确； B．理想气体内能仅由温度决定，温度降低，气体内能减小，故B错误； C．气体体积不变，做功 ，不存在对外做功的过程，故C错误； D．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，故D错误。 故选A。 4．被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来。这过程乒乓球内的气体（　　） A．吸热，对外做功，内能不变 B．吸热，对外做功，内能增加 C．温度升高，体积增大，压强不变 D．压强增大，单位体积分子数增大 【答案】B 【详解】AB．被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，重新鼓起来，体积增大，则气体对外做功。温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，此过程气体吸热，故A错误，B正确； CD．温度升高，重新鼓起来，气体的压强增大，气体的分子总数不变，体积增大，单位体积分子数减少，故CD错误。 故选B。 5．如图所示，某同学将一根两端开口的细玻璃管竖直插入盛有水的烧杯中，用手指按住玻璃管上端开口处，然后向下缓慢移动一段距离，管内封闭空气可视为理想气体。若整个过程中，气体温度保持不变，则管内气体（　　） A．内能变大 B．体积不变 C．从外界吸热 D．压强增大 【答案】D 【详解】AD．假设大气压强为，玻璃管质量为��，横截面积为��，内部气体压强为��，则有施加向下的压力F后，有可见封闭气体压强变大。气体发生等温变化，温度不变。理想气体的内能变化量与温度有关，温度不变，气体内能不变，故A错误，D正确； B．气体发生等温变化，变大，根据玻意耳定律 可知气体体积减小，故B错误； C．气体体积变小，外界对气体做正功，即温度不变，内能不变，即根据 可知即气体放热，故C错误。 故选D。 6．封闭在气缸中的一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，其p-V图像如图所示。该过程中，下列说法正确的是（　　） A．气体与外界不存在热传递 B．气体分子的平均动能增大 C．单位体积内气体分子的数密度不变 D．气体吸收的热量小于封闭气体对外做的功 【答案】B 【详解】B．图像可知从A到B过程，气体压强不变，体积增大，根据盖-吕萨克定律，可知该过程温度升高，温度是分子平均动能的标志，温度升高则气体分子的平均动能增大，故B正确； C．从A到B过程，气体压强不变，温度升高，体积增大，分子数密度减小，故C错误； AD．从A到B过程，气体温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功W<0，根据热力学第一定律，可知Q>0，则气体吸收的热量大于封闭气体对外做的功，故AD错误。 故选B。 7．一定质量的某种理想气体图像如图所示，从状态开始，气体沿箭头所示方向先后变化到状态、、，其中状态和状态气体温度相同，、的延长线经过坐标原点，则（　　） A．气体在过程中放热 B．气体在过程中对外界做功 C．气体在过程中吸热 D．气体在过程中对外界做的功小于气体吸收的热量 【答案】B 【详解】A．根据理想气体状态方程 ，可得 因此图中过原点的直线为等容线，斜率，斜率越大，体积越小，过程，延长线过原点，因此是等容变化，体积不变，外界对气体做功，温度升高，理想气体内能仅与温度有关，因此 根据热力学第一定律 得，气体吸热，故A错误； B．是等压变化，压强不变，温度升高，根据盖-吕萨克定律，温度升高则体积增大，体积增大时气体对外界做功，故B正确； C．延长线过原点，因此是等容变化，体积不变，气体做功 过程中温度降低，因此 根据热力学第一定律得，气体放热，故C错误； D．题目已知，因此初末态内能相等，即 由斜率关系得，因此，气体总体积增大，对外做功 根据热力学第一定律 得，即对外做功等于吸收的热量，故D错误。 故选B。 8．一定质量的理想气体、经过一个缓慢的过程从状态P变化到状态Q，该过程的p-V图像如图甲所示，图乙为其T-V图像、a、c两条曲线中的一条与上述过程对应，曲线a和c均为开口向下的抛物线，下列说法正确的是（    ） A．曲线a对应了P到Q的过程 B．曲线c对应了P到Q的过程 C．P到Q的过程理想气体吸收的热量为 D．状态P中气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数是状态Q的1.5倍 【答案】B 【详解】AB．P到Q的过程压强减小，体积增大，根据理想气体状态方程可知，初末状态温度相同，在图乙中，，所以虚线b为等压线，从P到Q过程中，压强始终小于P点压强，即图像斜率小于P点对应斜率，所以曲线c对应了P到Q的过程，故A错误，B正确； C．p-V图像面积代表做功，所以 P到Q的过程内能不变，根据热力学第一定律 理想气体吸收的热量为，故C错误； D．初末状态温度相同，分子平均动能相同，初态压强是末态的2倍，所以状态P中气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数是状态Q的2倍，故D错误。 故选B。 9．（多选）拔火罐是一种以罐（导热性良好）为工具，利用燃火、抽气等方法产生负压，使之吸附于体表，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的中医疗法。封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上的短时间内（体积变化可不计），封闭气体（　　） A．温度降低，压强减小 B．温度升高，压强增大 C．吸收热量，内能增大 D．放出热量，内能减小 【答案】AD 【详解】AB．在刚开始的短时间内，认为火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据理想气体状态方程，可知气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，A正确，B错误； C．气体温度迅速降低，则气体内能减小，，因体积变化不计，即W=0，根据热力学第一定律，可得Q<0，即气体向外放热，C错误，D正确。 故选AD。 10．（多选）在庆典活动中，五彩缤纷的气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。关于上升过程中球内气体的状态变化，下列说法正确的是（　　） A．气体的内能减少 B．气体对外界做正功 C．单位时间内撞到气球壁单位面积上的气体分子数逐渐减小 D．气体分子的平均动能增大 【答案】ABC 【详解】A．气球上升过程中环境温度降低，球内气体的温度也降低，故气体的内能减少，故A正确； B．气球的体积变大，气体膨胀，对外界做正功，故B正确； CD．在上升过程，温度降低，分子的平均动能减小，则分子的平均速率减小，同时气体体积增大，分子数密度减小，单位时间内撞到气球壁单位面积上的分子数逐渐减小，故C正确，D错误。 故选ABC。 11．（多选）如图所示，开口向下的绝热气缸内有一可自由移动的绝热活塞，上方封闭一定质量的理想气体，活塞的质量不可忽略。初始时活塞处于静止状态，将装置缓慢倒转至开口向上，下列说法正确的是（　　） A．封闭气体对外界做功 B．封闭气体的压强增大 C．封闭气体的内能减小 D．封闭气体中速率较大的气体分子数占总分子数的比例增大 【答案】BD 【详解】AB．初始时，以活塞为对象，根据平衡条件可得 将装置缓慢倒转至开口向上，根据平衡条件可得 可得 可知封闭气体的压强增大，体积减小，外界对封闭气体做功，故A错误，B正确； CD．由于为绝热过程，则有，又，根据热力学第一定律可知，，气体内能增大，温度升高，封闭气体中速率较大的气体分子数占总分子数的比例增大，故C错误，D正确。 故选BD。 12．（多选）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V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b，外界对气体做正功，气体内能不变 B．b→c，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数增大 C．c→a，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 D．整个过程中，气体对外做功等于吸收的热量 【答案】AD 【详解】A．由图可知，a→b过程，气体体积减小，温度不变，故外界对气体做功，内能不变，故A正确； B．b→c过程，压强不变，体积增大，温度升高，故气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误； C．c→a过程，气体体积不变，温度降低，气体内能减小，分子的平均动能减小，故分子的平均速率减小，但不是所有分子的速率都减小，故C错误； D．根据V-T图像画出整个过程的p-V图像，如图所示 由于图像与坐标轴围成的面积表示做的功可知，整个过程中气体对外做正功，根据热力学第一定律可知，整个过程气体吸收热量，由于温度不变，则初末状态气体内能不变，即气体对外做功等于吸收的热量，故D正确。 故选AD。 13．（多选）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C．气体的体积增大，其内能一定减小 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 【答案】BD 【详解】A．用手捂住烧瓶，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，不是每个气体分子的动能都增大，部分分子动能可能减小，A错误； B．对液柱进行分析，由于液柱处于水平玻璃管，大气对液柱的压力与烧瓶内气体对液柱的压力平衡，可知气体压强等于大气压强，即气体的压强不变，水柱缓慢向左移动，气体体积增大，分子的数密度减小，B正确； C．理想气体内能只和温度有关，用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高，内能一定增大，C错误； D．液柱缓慢向外移动，气体体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，D正确。 故选BD。 14．一定质量的理想气体经过程，从到，体积___________（填“变大”或“变小”）：从到，单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数___________（填“减少”或“增加”）；从到，气体___________（填“吸热”或“放热”）。 【答案】 变小 增加 吸热 【详解】[1]根据理想气体状态方程得 得 即图像是一条过原点的直线，图像的斜率为，题中横坐标为横坐标的单位为，图像的原点向左移动，故图像的原点与A点的连线的斜率小于原点与B点连线的斜率，故从到，体积变小。 [2] B到C是等压变化，压强不变，由盖-吕萨克定律 得温度降低，体积减小，单位体积内分子数增大；温度降低使分子平均动能减小，单个分子对器壁碰撞的平均冲量减小，而压强保持不变，因此单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数增加。 [3] C到D温度不变，理想气体内能仅与温度有关，因此内能变化 压强减小，由玻意耳定律得体积增大，气体对外做功，外界对气体做功 根据热力学第一定律 得 故气体吸热。 15．汽车轮胎内的气体可视为理想气体。长时间停于环境后，四轮胎压如图甲所示，行驶一段时间后，胎压如图乙所示，轮胎体积变化忽略不计。 (1)求图乙左前胎中气体的温度T； (2)若胎压过高导致轮胎爆胎，爆胎过程时间极短，试判断胎内气体温度是升高还是降低？并说明理由。 【详解】（1）由图甲可知，汽车左前轮胎内气体的初状态    末状态 轮胎内气体做等容变化。由查理定律得 可得汽车左前轮胎内气体的温度 （2）温度降低。爆胎过程时间极短，气体与外界无热交换，气体膨胀对外做功W<0 根据热力学第一定律 可知内能减小，温度降低。 16．如图甲所示，T型绝热活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在绝热的、质量为2 kg的气缸中，活塞面积为，活塞与气缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为。重力加速度取，通过电热丝缓慢给缸内气体加热，气体体积随温度变化如图乙所示，从状态A到C气体吸收的热量为202 J，求： (1)状态C时，活塞对卡口的作用力大小； (2)从状态A到C气体内能的增加量。 【详解】（1）由图乙可知，气体从状态A到B是等压变化，B到C是等容变化，AB过程的气体压强 从状态B到C有 解得 对气缸受力分析，根据平衡条件有 解得F=127.5 N （2）从状态A到C气体对外做功，所以有 根据热力学第一定律 解得 17．如图所示，导热的柱形气缸B位于倾角为的斜面上，不可伸长的细绳连接着活塞A（细绳与斜面平行），活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，其内能与温度之间关系为，为常量。初始时活塞到气缸底部内侧的距离为，气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为，气缸质量为（不含活塞），内部底面积为。若初始温度为，不计一切摩擦，重力加速度为，大气压强为。求： (1)初始时气缸内气体压强； (2)现对气缸进行缓慢加热，到气缸底部恰好接触挡板的过程中（活塞未脱离气缸），气缸内气体吸了多少热？ 【详解】（1）对气缸受力分析，沿斜面方向 可得初始时气缸内气体压强 （2）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律 解得 该过程中外界对气体做功 内能增加量 根据热力学第一定律 可得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $