第三章 热力学定律 单元测试卷 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 人教版（2019）选择性必修第三册《热力学定律》单元卷，75分钟100分，通过选择、实验、计算题系统覆盖热力学定律核心知识，注重物理观念建构与科学思维培养，适配单元复习检测。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题48分|热力学第二定律、分子动理论、气体状态变化|基础巩固，如第1题辨析热力学第二定律方向性，第6题结合V-T图像分析气体内能| |实验题|2题14分|p-V图像循环、气体实验定律|科学探究，如14题通过V-T图像计算功与内能变化，强化证据意识| |计算题|3题38分|理想气体状态方程、热力学第一定律|综合应用，如17题汽缸加热问题融合力学平衡与热学过程，体现模型建构与科学推理|

第三章《热力学定律》单元测试卷（原卷版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（    ） A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 2．关于下列几幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．如图丁所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能够持续工作下去 3．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．对物体做功，可以改变物体的内能 B．物体的温度越高，其含有的热量就越多 C．物体内能增大，温度一定升高 D．热传递过程中，温度一定是从高温物体传递给低温物体 4．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B．质量一定的某种理想气体吸收热量后温度一定升高 C．不可能使热量从低温物体传向高温物体 D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 5．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　） A．大米和小米混合后小米能填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．汽车热机的效率不会达到100% 6．一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 7．一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧。为半径相同的圆弧。与交于M点。为坐标系的平分线。气体从状态a经状态b、c、d，最终回到状态a，则（　　） A．从状态a到状态b是等温膨胀过程 B．从状态b到状态c，气体吸收热量小于气体对外所做的功的值 C．在状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少 D．从状态a经b、c、d回到状态a，全过程气体吸收热量 8．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 B．a→b过程，气体对外做功等于从外界吸收的热量 C．b→c过程，气体分子的平均动能增大 D．c→a过程，气体对外做功，内能不变 9．下列说法正确的是（    ） A．光的偏振现象说明光是电磁波 B．从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功 C．叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力的结果 D．以加速运动的物体为参考系，牛顿第一定律依然成立 10．温差发电原理：金属或者半导体的内部载流子的密度会随着温度的变化而变化，当维持物体两端的温差，可使载流子持续扩散，而形成稳定的电压。如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列说法正确的是（ ） A．金属铜是非晶体 B．该实验中有部分内能转化为电路的电能 C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高 D．该实验符合能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 11．某容器内一定量理想气体的状态变化A→B→C→A过程的p-V图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．由状态A到状态B的过程中，气体吸收热量，内能增大 B．由状态B到状态C的过程中，气体吸收热量，内能不变 C．由状态C到状态A的过程中，气体做等温变化 D．气体处于状态A时与处于状态C时相比，气体分子间的平均距离较小，分子平均动能较小 12．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 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共14分） 13．如图甲所示图像，一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中，单位体积中的气体分子数目_____（选涂“增大”、“减小”、“不变”），状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态对应的是_____（选涂“①”、“②”）。在和的过程中，气体放出的热量分别为和，在和的过程中，气体吸收的热量分别为和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为_____J。 14．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。 (1)改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积V与对应温度T的值，作出V-T图像如图所示。已知大气压强，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为___________J。若此过程中气体吸收热量70J，则气体的内能增加了___________J。 (2)已知1mol任何气体在压强，温度时，体积约为。瓶内空气的平均摩尔质量M=29g/mol，体积，温度为。试估算瓶内空气的质量___________g（结果保留两位小数）。 五．计算题（本题共3小题，共38分） 15．池塘水面温度为，一个体积为的气泡从深度为的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图像如图所示，气泡由状态1变化到状态2。水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，重力加速度大小为。求： (1)池底的温度； (2)若该过程气泡中气体内能增加，气体所吸收的热量。 16．一个容积为的导热汽缸下接一圆柱形管，二者总质量为，现用质量、横截面积、厚度可忽略不计的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管管壁间摩擦不计。活塞下端连接弹簧，弹簧下端与地面固定，汽缸始终保持竖直。开始时气体温度为，活塞处在A位置，汽缸内气体压强为。随着环境温度缓慢升高到，活塞恰能缓慢移至容器底部B位置处，已知A、B间距离，外界大气压强。 (1)环境温度由缓慢升高到过程中，汽缸内气体压强是否发生变化并解释原因； (2)求汽缸内的气体压强及环境温度； (3)升温过程中，若气体内能增加了，求气体需要向外界吸收的热量。 17．如图所示，一内横截面积的圆柱形气缸静置于水平地面上，气缸下部有小缺口与外界大气连通。气缸内轻质活塞上部密闭一定质量的理想气体，开始时，气柱长度，压强与大气压强相等且均为，温度；活塞下部连接一劲度系数的轻质弹簧，弹簧下端固定在气缸底部并处于原长。现通过加热装置（体积忽略不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始向下滑动并压缩弹簧；继续缓慢加热，活塞下滑时停止加热，活塞同时停止下滑。活塞下滑过程中与气缸内壁之间的滑动摩擦力保持不变，且与最大静摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内。 (1)求活塞与气缸内壁之间的滑动摩擦力大小f； (2)求活塞下滑时气体的温度； (3)从开始加热到活塞下滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章《热力学定律》单元测试卷（解析版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（    ） A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．热量自发传递方向是从高温到低温，但外界做功时（如制冷机），热量可从低温传向高温，故A错误； B．机械能可完全转化为内能（如摩擦生热），但内能转化为机械能需伴随其他变化（如热机需放热到低温热源），故B正确； C．孤立系统的熵在自然过程中永不减少（熵增原理），总熵会增大或不变，不会减小，故C错误； D．第一类永动机违反能量守恒（热力学第一定律），第二类永动机才违反热力学第二定律，故D错误。 故选B。 2．关于下列几幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．如图丁所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能够持续工作下去 【答案】A 【详解】A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确； B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越不明显，故B错误； C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体，故C错误； D．如图丁所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，根据能量守恒可知，“饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，故D错误。 故选A。 3．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．对物体做功，可以改变物体的内能 B．物体的温度越高，其含有的热量就越多 C．物体内能增大，温度一定升高 D．热传递过程中，温度一定是从高温物体传递给低温物体 【答案】A 【详解】A．改变物体内能的两种途径是做功和热传递，对物体做功可以改变物体的内能，比如摩擦生热可使物体内能升高，A正确； B．热量是热传递过程中转移内能的量度，属于过程量，不能表述为物体“含有”热量，对同一物体而言，温度越高内能越大，而非含有的热量越多，B错误； C．物体内能增大时温度不一定升高，比如晶体熔化过程中持续吸热、内能增大，但温度保持熔点不变，C错误； D．热传递过程中传递的是热量而非温度，热量自发从高温物体转移到低温物体，D错误。 故选A。 4．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B．质量一定的某种理想气体吸收热量后温度一定升高 C．不可能使热量从低温物体传向高温物体 D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 【答案】D 【详解】A．内能变化由做功和热传递共同决定。外界对某物体其做功，热传递情况不确定，内能变化也确定不了，A错误； B．理想气体吸收热量，功不确定，内能变化各种可能都有，B错误； C．热量可以从低温物体传向高温物体，但需外界做功（如制冷机），C错误； D．根据热力学第二定律，功转化为热的过程是自发且不可逆的，D正确。 故选D。 5．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　） A．大米和小米混合后小米能填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．汽车热机的效率不会达到100% 【答案】A 【详解】A．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中与热现象无关，所以不能用热力学第二定律解释。故A符合题意； B．热力学第二定律的内容可以表述为：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性；将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，墨水的扩散是分子热运动导致的不可逆过程，是这一规律的体现。经过一段时间，墨水和清水不会自动分开。故B不符合题意； C．根据热力学第二定律，内能无法自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。因此放在室外的物体不会自发地将内能转化为机械能而动起来，该现象可以用热力学第二定律解释，故C不符合题意； D．热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率100%）是不可能制成的。故D不符合题意。 故选A。 6．一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。 7．一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧。为半径相同的圆弧。与交于M点。为坐标系的平分线。气体从状态a经状态b、c、d，最终回到状态a，则（　　） A．从状态a到状态b是等温膨胀过程 B．从状态b到状态c，气体吸收热量小于气体对外所做的功的值 C．在状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少 D．从状态a经b、c、d回到状态a，全过程气体吸收热量 【答案】C 【详解】A．等温过程为双曲线，ab为圆弧，从状态a到状态 b 不是等温过程，故A错误； B．从状态 b 到状态 c ，气体吸收热量用来增加内能和对外做功，所吸收的热量必定大于对外做功的值，故B错误； C．状态c相比a，气体温度升高导致分子平均动能增加，分子撞击容器壁形成的动量变化量更大，所以单位时间撞击单位面积的次数一定较少，故C正确； D．从状态 a 经 b、c、d 回到状态 a ，气体的温度不变，内能不变，外界对气体做功等于图形的面积，根据热力学第一定律，有 气体放出热量，故D错误。 故选C。 8．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 B．a→b过程，气体对外做功等于从外界吸收的热量 C．b→c过程，气体分子的平均动能增大 D．c→a过程，气体对外做功，内能不变 【答案】A 【详解】A．a→b过程是等压过程，气体压强p不变，温度升高，单个分子单次贡献的撞击力增大，故单位时间单位面积器壁撞击的分子数减少，故A正确； B．a→b过程，体积V增大，气体对外做功，即 根据盖吕萨克定律可知，气体温度T升高，则气体内能增大，即 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功，故B错误； C．b→c过程是绝热过程，即 由于体积V增大，气体对外做功，即 根据热力学第一定律可得 即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故C错误； D．c→a过程是等温过程，温度T不变，则气体内能不变，体积V减小，则外界对气体做功，故D错误。 故选A。 9．下列说法正确的是（    ） A．光的偏振现象说明光是电磁波 B．从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功 C．叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力的结果 D．以加速运动的物体为参考系，牛顿第一定律依然成立 【答案】BC 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误； B．在循环过程中，可以从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不产生其他影响，故B正确； C．叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力的结果，故C正确； D．牛顿第一定律仅在惯性参考系中成立，加速运动的参考系是非惯性系，牛顿第一定律不成立，故D错误。 故选BC。 10．温差发电原理：金属或者半导体的内部载流子的密度会随着温度的变化而变化，当维持物体两端的温差，可使载流子持续扩散，而形成稳定的电压。如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列说法正确的是（ ） A．金属铜是非晶体 B．该实验中有部分内能转化为电路的电能 C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高 D．该实验符合能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 【答案】BC 【详解】A．金属铜有确定的熔点，是晶体，故A错误； BC．该实验遵循能量守恒定律，最终将达到热平衡，内能转化为电能，热水温度降低，冷水温度升高，故BC正确； D．热水中减少的内能一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，所以该实验符合能量守恒定律，也不违背热力学第二定律，故D错误。 故选BC。 11．某容器内一定量理想气体的状态变化A→B→C→A过程的p-V图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．由状态A到状态B的过程中，气体吸收热量，内能增大 B．由状态B到状态C的过程中，气体吸收热量，内能不变 C．由状态C到状态A的过程中，气体做等温变化 D．气体处于状态A时与处于状态C时相比，气体分子间的平均距离较小，分子平均动能较小 【答案】AD 【详解】A．由状态A到状态B的过程中，气体体积增大，则气体对外做功，由 可知的乘积变大，气体温度升高，所以气体吸收热量，内能增大，选项A正确； B．由状态B到状态C的过程中，气体做等容变化，压强变大，所以气体温度升高，气体吸收热量，内能增大，选项B错误； C．由状态C到状态A的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，且的乘积变小，气体温度降低，选项C错误； D．气体处于状态A时与处于状态C时相比，气体体积较小，分子平均距离较小，气体温度较低，分子平均动能较小，选项D正确。 故选AD。 12．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。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共14分） 13．如图甲所示图像，一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中，单位体积中的气体分子数目_____（选涂“增大”、“减小”、“不变”），状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态对应的是_____（选涂“①”、“②”）。在和的过程中，气体放出的热量分别为和，在和的过程中，气体吸收的热量分别为和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为_____J。 【答案】 增大 ② 【详解】[1]A→B体积减小，单位体积中的气体分子数目增大； [2]根据图中等温线的特点，，则在图乙中状态D对应的图线，速率大的分子比例较多，故为②图线； [3]整个循环，气体吸收的热量，内能不变，由得。 14．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。 (1)改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积V与对应温度T的值，作出V-T图像如图所示。已知大气压强，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为___________J。若此过程中气体吸收热量70J，则气体的内能增加了___________J。 (2)已知1mol任何气体在压强，温度时，体积约为。瓶内空气的平均摩尔质量M=29g/mol，体积，温度为。试估算瓶内空气的质量___________g（结果保留两位小数）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1]由理想气体状态方程可知 整理得 由图像可知状态a到状态b的过程中，气体发生等压变化，故气体对外做的功为 [2]若此过程中气体吸收热量70J，则气体的内能增加 （2）瓶内空气体积，温度为 由理想气体状态方程得 解得 物质的量 故质量 五．计算题（本题共3小题，共38分） 15．池塘水面温度为，一个体积为的气泡从深度为的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图像如图所示，气泡由状态1变化到状态2。水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，重力加速度大小为。求： (1)池底的温度； (2)若该过程气泡中气体内能增加，气体所吸收的热量。 【详解】（1）气泡在池底时压强 由理想气体状态方程得 解得 （2）由图可知，气泡在上升过程中平均压强 由得气体做的功大小为 解得 由热力学第一定律得气体吸收的热量 16．一个容积为的导热汽缸下接一圆柱形管，二者总质量为，现用质量、横截面积、厚度可忽略不计的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管管壁间摩擦不计。活塞下端连接弹簧，弹簧下端与地面固定，汽缸始终保持竖直。开始时气体温度为，活塞处在A位置，汽缸内气体压强为。随着环境温度缓慢升高到，活塞恰能缓慢移至容器底部B位置处，已知A、B间距离，外界大气压强。 (1)环境温度由缓慢升高到过程中，汽缸内气体压强是否发生变化并解释原因； (2)求汽缸内的气体压强及环境温度； (3)升温过程中，若气体内能增加了，求气体需要向外界吸收的热量。 【详解】（1）对汽缸受力分析，变化前有 变化后有 可知 则可知，环境温度由缓慢升高到过程中，汽缸内气体压强不变。 （2）以汽缸为研究对象，根据平衡条件可知 解得 气体升温膨胀过程为等压过程，由盖-吕萨克定律有 解得。 （3）由热力学第一定律可知 气体膨胀对外做功，则可得 所以气体需要向外界吸收热量。 17．如图所示，一内横截面积的圆柱形气缸静置于水平地面上，气缸下部有小缺口与外界大气连通。气缸内轻质活塞上部密闭一定质量的理想气体，开始时，气柱长度，压强与大气压强相等且均为，温度；活塞下部连接一劲度系数的轻质弹簧，弹簧下端固定在气缸底部并处于原长。现通过加热装置（体积忽略不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始向下滑动并压缩弹簧；继续缓慢加热，活塞下滑时停止加热，活塞同时停止下滑。活塞下滑过程中与气缸内壁之间的滑动摩擦力保持不变，且与最大静摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内。 (1)求活塞与气缸内壁之间的滑动摩擦力大小f； (2)求活塞下滑时气体的温度； (3)从开始加热到活塞下滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 【详解】（1）设轻活塞开始滑动时密闭气体的压强为，由查理定律有 解得 对轻活塞受力分析有 解得 （2）轻活塞刚好下滑时，设气体压强为，对轻活塞受力分析有 且 解得 由理想气体状态方程有 解得 （3）整个过程中，气体压强随距离均匀增加，由平均力法可得外界对气体做功 由热力学第一定律 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $