第三章 热力学定律训练题-期末复习检测-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** 精选2025-2026年多省联考及模拟题，聚焦热力学定律，通过理想气体状态变化、绝热过程等真实情境，考查能量观念与科学推理，适配高二期末复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题|热力学第一、二定律，理想气体状态方程|结合奶茶密封气体、热水瓶瓶塞等生活情境，考查气体压强与内能分析| |计算题|5题|气体实验定律，能量守恒|以四冲程内燃机、导热汽缸等为载体，综合考查状态参量计算与内能变化推理，匹配高考命题趋势|

高中物理高二期末复习检测 人教版选择性必修三 第三章 热力学定律 1． 选择题 1．（2026山东师大三模）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 2 (2025·八省联考山陕青宁卷，8)如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统(　　) A.对外做功，体积膨胀 B.对外不做功，最终压强减小 C.内能减少，最终温度降低 D.无序度变大 3 .(2025·山东齐鲁名校联盟联考)热水瓶是居家必备的保温用具。某次向热水瓶中注入一定量的热水，迅速盖好软木瓶塞，如图所示，不一会发现瓶塞被顶了起来发出“噗”的声音又落下，且被顶起过程封闭在热水瓶内的气体与外界无热传递。下列关于这一现象的说法正确的是(　　) A.瓶塞被顶起是瓶内气体分子间存在斥力作用的结果 B.瓶塞被顶起的过程瓶内的气体对外做功 C.瓶塞被顶起的过程封闭在热水瓶内气体的内能保持不变 D.若瓶塞未被二次顶起，则瓶内气体的压强一定小于大气压强 4 (2025·山东齐鲁名校联考)如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，Ⅰ、Ⅲ内理想气体的压强相等，Ⅱ内为真空。t1时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，t2时刻取消右侧活塞的固定状态，在t3时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是(　　) A.阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的扩散遵循热力学第二定律 B.t2时刻Ⅰ中气体的压强是t1时刻的 C.Ⅰ中气体在t3时刻后的温度高于t1时刻前的温度 D.t2~t3时间内Ⅲ中气体的内能不变 5 .(2025·八省联考内蒙古卷，6)如图所示，一绝热汽缸中理想气体被轻弹簧连接的绝热活塞分成a、b两部分，活塞与缸壁间密封良好且没有摩擦。初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后(　　) A.a的压强减小 B.b的温度降低 C.b的所有分子速率均减小 D.弹簧的弹力一定增大 6. （2025年5月河南部分重点高中考前联考）为检测甲图中烧瓶的气密性，将导管伸入水槽中，用手捂热烧瓶（如图乙），导管口产生气泡，松开手后导管内有水倒吸，最终形成一段稳定水柱（如图丙），证明装置不漏气。忽略大气压和环境温度的变化，下列关于烧瓶内气体（可视为理想气体）说法正确的是（　　） A. 图丙中气体的压强大于大气压强 B. 图乙中气泡上升过程中压强减小 C. 松开手后气体的内能逐渐减小 D. 松开手后气体向外界放热小于外界对气体做的功 7、(2025·重庆三模)如图所示为南南同学在晚自习前购买的一杯加冰奶茶，未开封静置在桌上一段时间后，奶茶上方与密封膜之间的气体温度不变，但体积增大，密封气体可视为理想气体且无漏气，关于密封气体的说法正确的是(　　) A．分子热运动越来越剧烈 B．与外界没有热交换 C．对密封膜单位面积作用力减小 D．压强增大 8． (2025·重庆模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经等温过程a→b、等容过程b→c、等压过程c→a三个过程后回到初始状态a，其p－V图像如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．a→b过程中，气体从外界吸热 B．b→c过程中，气体对外界放热 C．c→a过程中，外界对气体做的功大于气体对外界放出的热量 D．c→a过程中气体的内能减少量大于b→c过程中内能的增加量 9. 如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是(　　) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.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 C.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 D.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除 10. 利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(　　) A.A端流出的气体分子热运动平均速率一定大于B端 B.A端流出的气体内能一定小于B端流出的 C.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 D.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 2． 计算题 11. （2025·江苏省南京市六校联考）如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为L，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力F使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为S，开始压缩时汽缸内气体的体积为V0，温度为T0，压强为p0。假设气体可视为理想气体，温度处处相同。 （1）若气体被压缩后的温度为T，则被压缩后气体的压强p为多大？ （2）上述压缩过程中，气体传递给汽缸的热量为Q，则气体内能的变化量是多少？ 12 （9分）（2026江西重点中学协作体第二次联考）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100 cm2，质量m= 1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA=600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500 cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强P=1.5×105 Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q=16 J；从状态B到状态C，气体内能增加△U=27 J；大气压P0=1.01×105 Pa。求： （1）气体在状态B的压强PB； （2）气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功WAB。 13 （2026四川遂宁质检）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2，质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态M，其体积=600cm3。缓慢拉动活塞使气体达到状态N，此时体积=700cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态H，此时压强=1.4×105Pa。已知从状态M到状态H，气体从外界吸收热量Q=30J；从状态N到状态H，气体内能增加△U=25J；大气压=1.01×105Pa, 取g=10m/s2。 （1）分析气体从状态M到状态N，其分子平均动能和圆筒内壁单位面积受到的压力如何变化； （2）求气体在状态H的温度TH； （3）求气体从状态M到状态N过程中外界对系统做的功W。 14． （2026年4月辽宁实验中学质检）如图所示，A、B两个相同且内壁光滑的导热汽缸固定在水平地面上，汽缸内的两活塞（重力忽略不计）用轻杆连接，一个移动时另一个也会同时移动，总保持两汽缸内封闭的气体体积相同。当环境温度为时，两汽缸内封闭气体的体积均为，压强均为。现对A汽缸缓慢加，使其温度升高至T，而B汽缸仍保持原来的温度。则： （1）两汽缸中的压强将分别为多少？ （2）若此过程中A汽缸内气体的内能增加了，则两汽缸需从外界吸收多少热量？ 15．（2024·浙江1月选考17题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。 （1）气体从状态1到状态2是　 　（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）； （2）求水平恒力F的大小； （3）求电阻丝C放出的热量Q。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理高二期末复习检测 人教版选择性必修三 第三章 热力学定律 1． 选择题 1．（2026山东师大三模）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 解析 图中虚线为等压线，A→B的过程中气体的压强增大，A错误；A→B的过程中气体的温度降低，内能减小，B错误；A→B→C整个过程中气体体积减小，外界对气体做功，气体温度降低内能减小，由热力学第一定律可知，A→B→C整个过程中气体向外界放出热量，C正确D错误。 2 (2025·八省联考山陕青宁卷，8)如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统(　　) A.对外做功，体积膨胀 B.对外不做功，最终压强减小 C.内能减少，最终温度降低 D.无序度变大 答案　BD 解析　绝热容器内的气体与外界没有热交换，则Q＝0，气体向真空扩散，没有对外界做功，则W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，气体无序度变大，根据理想气体状态方程＝C可知压强减小，故B、D正确。 3 .(2025·山东齐鲁名校联盟联考)热水瓶是居家必备的保温用具。某次向热水瓶中注入一定量的热水，迅速盖好软木瓶塞，如图所示，不一会发现瓶塞被顶了起来发出“噗”的声音又落下，且被顶起过程封闭在热水瓶内的气体与外界无热传递。下列关于这一现象的说法正确的是(　　) A.瓶塞被顶起是瓶内气体分子间存在斥力作用的结果 B.瓶塞被顶起的过程瓶内的气体对外做功 C.瓶塞被顶起的过程封闭在热水瓶内气体的内能保持不变 D.若瓶塞未被二次顶起，则瓶内气体的压强一定小于大气压强 答案　B 解析　瓶塞被顶起是瓶内气体压强大于外部大气压强的原因，故A错误;瓶塞被顶起的过程瓶内的气体有一部分能量转化为塞子的机械能，即气体对外做功，故B正确;瓶塞被顶起的过程与外界无热传递，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知封闭在热水瓶内气体的内能减小，故C错误;若瓶塞未被二次顶起，则有p1＝＋p0，瓶内气体的压强一定大于大气压强，故D错误。 4 (2025·山东齐鲁名校联考)如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，Ⅰ、Ⅲ内理想气体的压强相等，Ⅱ内为真空。t1时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，t2时刻取消右侧活塞的固定状态，在t3时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是(　　) A.阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的扩散遵循热力学第二定律 B.t2时刻Ⅰ中气体的压强是t1时刻的 C.Ⅰ中气体在t3时刻后的温度高于t1时刻前的温度 D.t2~t3时间内Ⅲ中气体的内能不变 答案　ABC 解析　阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的真空中的扩散是不可逆的，遵循热力学第二定律，A正确;气体自Ⅰ向Ⅱ的真空中扩散时不做功，总内能不变，温度不变，体积变为原来的2倍，由理想气体状态方程＝C可知，t2时刻Ⅰ中气体的压强是t1时刻的，B正确;t2~t3时间内Ⅲ气体通过活塞对Ⅰ、Ⅱ中的气体做功，Ⅲ中气体的内能减小，Ⅰ、Ⅱ中气体的内能增加，温度升高，C正确，D错误。 5 .(2025·八省联考内蒙古卷，6)如图所示，一绝热汽缸中理想气体被轻弹簧连接的绝热活塞分成a、b两部分，活塞与缸壁间密封良好且没有摩擦。初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后(　　) A.a的压强减小 B.b的温度降低 C.b的所有分子速率均减小 D.弹簧的弹力一定增大 答案　B 解析　初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后，a部分气体体积减小，b部分气体体积增大，由于是绝热汽缸和绝热活塞，则Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W，可得ΔUa>0，ΔUb<0，则a的温度升高，b的温度降低，b的气体分子的平均速率减小，并不是所有分子速率均减小，根据理想气体状态方程＝C可知，a的压强增大，b的压强减小，故A、C错误，B正确;由于不知初始状态，a、b两部分气体的压强以及弹簧处于哪种状态，所以无法判断倒置汽缸后弹簧的弹力的变化，D错误。 6. （2025年5月河南部分重点高中考前联考）为检测甲图中烧瓶的气密性，将导管伸入水槽中，用手捂热烧瓶（如图乙），导管口产生气泡，松开手后导管内有水倒吸，最终形成一段稳定水柱（如图丙），证明装置不漏气。忽略大气压和环境温度的变化，下列关于烧瓶内气体（可视为理想气体）说法正确的是（　　） A. 图丙中气体的压强大于大气压强 B. 图乙中气泡上升过程中压强减小 C. 松开手后气体的内能逐渐减小 D. 松开手后气体向外界放热小于外界对气体做的功 【答案】BC 【解析】．由于液柱液面高于烧杯水面，图丙中气体的压强小于大气压强，故A错误；图乙中气泡上升过程中深度减小，压强减小，故B正确； 气体的温度降低，内能减小，故C正确； 气体体积变小，外界对气体做功，气体内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热大于外界对气体做的功，故D错误。 7、(2025·重庆三模)如图所示为南南同学在晚自习前购买的一杯加冰奶茶，未开封静置在桌上一段时间后，奶茶上方与密封膜之间的气体温度不变，但体积增大，密封气体可视为理想气体且无漏气，关于密封气体的说法正确的是(　　) A．分子热运动越来越剧烈 B．与外界没有热交换 C．对密封膜单位面积作用力减小 D．压强增大 【答案】　C 【解析】　奶茶上方与密封膜之间的气体温度不变，则分子热运动剧烈程度不变，故A错误；由于气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故B错误；根据玻意耳定律可知，气体体积增大，压强减小，分子总数不变，单位体积的分子数变少，对密封膜单位面积作用力减小，故C正确，D错误。故选C。 8．(2025·重庆模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经等温过程a→b、等容过程b→c、等压过程c→a三个过程后回到初始状态a，其p－V图像如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．a→b过程中，气体从外界吸热 B．b→c过程中，气体对外界放热 C．c→a过程中，外界对气体做的功大于气体对外界放出的热量 D．c→a过程中气体的内能减少量大于b→c过程中内能的增加量 【答案】　A 【解析】　a→b过程为等温变化ΔU＝0，气体体积增大，则气体对外界做功W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体从外界吸热，A正确；b→c过程为等容变化，外界没有对气体做功，气体温度升高，有ΔU2＝0＋Q2>0，气体从外界吸热，B错误；c→a过程为等压变化，气体体积减小，外界对气体做功W3>0，温度降低，有ΔU3＝W3＋Q3<0，可知W3<|Q3|，C错误；整个过程中，气体内能不变，即ΔU2＋ΔU3＝0，即ΔU2＝|ΔU3|，D错误。故选A。 9. 如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是(　　) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.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 C.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 D.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除 答案　BD 解析　根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确;热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C错误;压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，故D正确。 10.利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(　　) A.A端流出的气体分子热运动平均速率一定大于B端 B.A端流出的气体内能一定小于B端流出的 C.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 D.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 答案　D 解析　中心部位为分子热运动速率较小的气体，与挡板相互作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较大的气体从B端流出;同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，所以从A端流出的气体分子热运动平均速率小于从B端流出的，故A错误;A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关;所以不能得出从A端流出的气体内能一定小于从B端流出的气体内能，故B错误;该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律，故C错误;温度较低的气体从A端流出、温度较高的气流从B端流出，也符合能量守恒定律，D正确。 2． 计算题 11．（2025·江苏省南京市六校联考）如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为L，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力F使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为S，开始压缩时汽缸内气体的体积为V0，温度为T0，压强为p0。假设气体可视为理想气体，温度处处相同。 （1）若气体被压缩后的温度为T，则被压缩后气体的压强p为多大？ （2）上述压缩过程中，气体传递给汽缸的热量为Q，则气体内能的变化量是多少？ 答案：（1）　（2）FL－Q 解析：（1）根据理想气体状态方程有＝ 解得p＝。 （2）压缩过程活塞对气体所做的功W＝FL 根据热力学第一定律有ΔU＝W－Q＝FL－Q。 12 （9分）（2026江西重点中学协作体第二次联考）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100 cm2，质量m= 1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA=600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500 cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强P=1.5×105 Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q=16 J；从状态B到状态C，气体内能增加△U=27 J；大气压P0=1.01×105 Pa。求： （1）气体在状态B的压强PB； （2）气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功WAB。 答案：（1）；（2）11 J 【解析】（1）状态A时的压强 2分 体积；B态，状态A到状态B为等温变化过程， 根据 2分 解得 1分 （2）从状态A到状态C，气体吸热， 2分 从状态B到状态C，外界对系统不做功，故从状态A到状态B外界对系统做的功 2分 13 （2026四川遂宁质检）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2，质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态M，其体积=600cm3。缓慢拉动活塞使气体达到状态N，此时体积=700cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态H，此时压强=1.4×105Pa。已知从状态M到状态H，气体从外界吸收热量Q=30J；从状态N到状态H，气体内能增加△U=25J；大气压=1.01×105Pa, 取g=10m/s2。 （1）分析气体从状态M到状态N，其分子平均动能和圆筒内壁单位面积受到的压力如何变化； （2）求气体在状态H的温度TH； （3）求气体从状态M到状态N过程中外界对系统做的功W。 【解析】（1）由于圆筒导热良好，则气体从状态M到状态N，其温度不变，则分子平均动能不变。气体体积增大，压强减小，圆筒内壁单位面积受到的压力减小。 （2）状态M时的压强=-=1.0×105Pa, 温度==300K，=600cm3 状态H时的压强=1.4×105Pa，=700cm3 根据理想气体状态方程 = 解得==490K。 (3) 气体从状态M到状态N过程中,由热力学第一定律，△U=W’+Q.解得W’=-5J， 外界对系统做的功W=5J。 14．（2026年4月辽宁实验中学质检）如图所示，A、B两个相同且内壁光滑的导热汽缸固定在水平地面上，汽缸内的两活塞（重力忽略不计）用轻杆连接，一个移动时另一个也会同时移动，总保持两汽缸内封闭的气体体积相同。当环境温度为时，两汽缸内封闭气体的体积均为，压强均为。现对A汽缸缓慢加热，使其温度升高至T，而B汽缸仍保持原来的温度。则： （1）两汽缸中的压强将分别为多少？ （2）若此过程中A汽缸内气体的内能增加了，则两汽缸需从外界吸收多少热量？ 答案（1），；（2） 【解析】(1)A汽缸内气体初态状态参量为、、，末态状态参量为、V、T，根据气体状态方程得 B汽缸内气体初态状态参量为、、，末态状态参量、V、，根据玻意耳定律得 由活塞的平衡可知 联立可得 ， (2)设活塞截面积为S，缓慢加热过程中汽缸内气体作用于活塞的力为 对活塞做的功 解得 根据热力学第一定律得两汽缸应从外界吸热 15．（2024·浙江1月选考17题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。 （1）气体从状态1到状态2是　 　（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）； （2）求水平恒力F的大小； （3）求电阻丝C放出的热量Q。 答案：（1） 不可逆 不变（2）10 N　（3）89.3 J 解析：（1）根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。 （2）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1 解得状态2气体的压强为p2＝＝1.02×105 Pa 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得 p2S＝p0S＋F 解得F＝（p2－p0）S＝（1.02×105－1.01×105）×100×10－4 N＝10 N。 （3）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，可知气体做等压变化，则有＝ 可得状态3气体的体积为V3＝·2V1＝×2×750 cm3＝1 750 cm3 该过程气体对外做功为W＝p2ΔV＝p2（V3－2V1）＝1.02×105×（1 750－2×750）×10－6 J＝25.5 J 根据热力学第一定律可得ΔU＝－W＋Q' 解得气体吸收的热量为Q'＝ΔU＋W＝63.8 J＋25.5 J＝89.3 J 可知电阻丝C放出的热量为Q＝Q'＝89.3 J。 学科网（北京）股份有限公司 $