第三章 热力学定律 单元测试 -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）选择性必修第三册第三章《热力学定律》单元卷，覆盖热力学定律、气体状态变化等核心知识，结合北斗探测气球等科技情境，注重物理观念与科学思维的综合考查，适配单元复习巩固。 **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|热力学定律、能源、内能、气体p-T/V-T图像|第4题以北斗探测气球升空为情境，考查气体状态变化与内能，体现科技前沿| |实验题|2题/16分|气体实验定律、压强计算|第14题通过玻璃管转至水平过程，考查玻意耳定律与热传递，强化科学探究| |计算题|3题/36分|气体状态变化、能量转化、热力学第一定律|第17题结合活塞-吊篮模型，综合考查气体压强、温度变化及内能，突出模型建构与科学推理|

第三章《热力学定律》单元测试卷（解析版） （考试时间：90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．关于热现象的描述正确的是（　　） A．满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行 B．做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能 C．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的 【答案】C 【详解】A．根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，例如空调制冷、制热都是满足能量守恒定律的宏观过程，但不是自发进行，故A错误； B．做功和热传递是改变物体内能的两种方法，做功是通过能量转化改变系统的内能，热传递是通过能量的转移改变系统内能，故B错误； C．温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，故C正确； D．物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规则的，故D错误。 故选C。 2．关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．煤炭、石油和天然气属于可再生能源 B．能源的利用过程中有能量耗散，这表明自然界的能量是不守恒的 C．自然界的能量是守恒的，所以地球上的化石能源可以短时间内再生 D．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了 【答案】D 【详解】A．煤炭、石油和天然气是化石能源，形成需数百万年，不可再生，属于不可再生能源，故A错误。 B．能量守恒定律指出，能量总量不变，耗散（如热能散失）仅改变能量形式，不违背守恒，故B错误。 C．化石能源不可再生，形成周期漫长，无法短时间内再生，故C错误。 D．能量守恒定律表明能量总量不变，但利用过程中高品质能量（如机械能）转化为低品质能量（如热能），导致可利用性降低，符合热力学第二定律，故D正确。 故选D。 3．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度升高时，一定吸收热量 B．物体沿斜面下滑时，内能将增大 C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止 【答案】C 【详解】A．物体的温度升高时，可能是外界瑞物体做了功，不一定吸收热量，选项A错误； B．物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，选项B错误； C．物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，选项C正确； D．热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，选项D错误。 故选C。 4．中国基于北斗导航系统的高空探测气球携带气象探测仪器升空，可用于实时监测大气参数并通过北斗卫星传输数据。气球内部充满氦气，在某段升空过程中，离地面越高，空气密度越小、温度越低，气球体积越大，若忽略太阳作用和空气摩擦，则在该段上升过程中，下列说法正确的是（　　） A．球内气体的内能不断增大 B．球内气体压强不断减小 C．球内气体从外界吸收热量 D．外界对球内气体做正功 【答案】B 【详解】A．随着海拔升高，外界温度降低，气球内温度也随之降低，气体内能减小，A错误； B．随着海拔升高，外界大气压强减小，气球内压强也随之减小，B正确； C．根据热力学第一定律 ，球内气体可能向外界放出热量，也可能从外界吸收热量，C错误； D．气球上升过程中，体积增大，气体对外界做功（W0），D错误。 故选B。 【点睛】 5．一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加 B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量 C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功 D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小 【答案】B 【详解】AB．从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确； CD．从B到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，内能不变，故CD错误。 故选B。 6．如图所示，上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管，管下端未离开水面，则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能不变 C．管内水面下降 D．气体放热 【答案】B 【详解】玻璃管导热且缓慢向上提起，管内气体与外界环境始终热平衡，过程可视为等温变化。 C．设大气压强为，管内气体压强为，管内外水面高度差为。根据连通器原理及压强平衡条件有 缓慢提起玻璃管时，管内气体体积增大，根据玻意耳定律常数可知，压强减小。由于和为定值，减小导致增大，即管内水面相对于水槽水面上升，故C错误； A．管内气体质量不变，体积变大，由公式可知，气体分子数密度变小，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志。过程为等温变化，气体温度T不变，则气体分子平均动能保持不变，故B正确； D．等温膨胀过程中，气体内能变化。气体体积增大，对外做功。根据热力学第一定律可知，，解得，说明气体从外界吸收热量，故D错误。 故选B。 7．一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环，其V-T图像如图所示，气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强是2p0 B．气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．气体由状态b到状态c的过程，气体内能增大，气体从外界吸热 D．气体由状态a到状态b的过程，外界对气体做功，气体从外界吸热 【答案】C 【详解】A．由图可知，气体由状态到状态发生等温变化，根据玻意耳定律有，解得，故A错误； B．由图可知，气体由状态到状态的过程中，图像为过原点的倾斜直线，说明气体发生等压变化，压强不变；温度降低，分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小，为了维持压强不变，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数必须增多，故B错误； C．气体由状态到状态的过程，体积不变，外界对气体不做功，；温度升高，气体内能增大，； 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确； D．气体由状态到状态的过程，温度不变，内能不变，；体积增大，外界对气体做负功，； 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。 故选C。 8．如图所示，一定质量的理想气体分别由初态经①过程和由初态经②过程到达相同的终态，上述两个过程中气体从外界吸收的热量分别为、，则下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．②过程中，气体对外界做的功为 D．由到气体从外界吸收的热量为 【答案】A 【详解】AB．由理想气体状态方程 可知 因此过程与过程为等容升温过程，对于理想气体内能只与温度有关，过程吸收的热量等于内能的变化量，因此有、 过程为等温压缩过程，过程中气体放热，即该过程放出热量 因此过程吸收热量为，故A正确、B错误； CD．②过程中的过程为等温压缩过程，过程中气体放热等于外界对气体做功，因此气体对外界做功为，C错误、D错误； 故选 A。 9．（多选）下列现象中能够发生且又不违背热力学第二定律的是（　　） A．一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C．电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 D．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 【答案】CD 【详解】A．热茶温度比周围环境温度高，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，不能发生，故A错误； B．蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功，这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生内能，另一方面蒸汽与周围环境有温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能是不可能的，故B错误； C．电冰箱通电后，电冰箱内的压缩机工作，消耗电能，将热量由箱内低温物体传递到箱外高温物体。没有违背热力学第二定律，因为它是通过消耗了电能从而引起其他变化的，故C正确； D．混浊的泥水静置一段时间后，由于泥沙比水的密度大，泥沙会自动下沉，从而使得上面的浑水变清了。此过程不违背热力学第二定律，能后发生，故D正确。 故选CD。 10．（多选）长为L的细线一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，现让小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，A、B分别为小球运动过程中的最高点与最低点位置，如图所示。某时刻小球运动到A位置时，细线对小球的作用力，此后当小球运动到最低点B位置时，细线对小球的作用力，则小球从A运动到B的过程中（已知g为重力加速度，小球从A至B的过程所受空气阻力大小恒定），下列说法中正确的是（　　） A．从A运动到B的过程中，小球所受的合外力方向总是指向圆心 B．小球在最高点A位置时速度 C．从A运动到B的过程中，小球机械能减少 D．从A运动到B的过程中， 小球克服空气阻力做功为 【答案】BD 【详解】A．小球从A运动到B的过程中，小球做变速圆周运动，除最高点和最低点外，合外力方向不指向圆心，A错误； B．小球在最高点的位置，由牛顿第二定律： FA+mg= 解得 vA= B正确； CD．小球在最低点B位置时 FB-mg= 解得 vB= 小球从A运动到B过程中，设小球克服空气阻力做功为Wf，由动能定理得 2mgL- Wf= 解得 Wf=mgL 所以此过程中，小球克服空气阻力做功为mgL，小球的机械能减小mgL，C错误；D正确。 故选BD。 11．（多选）一定质量的理想气体从初始状态，经历，最后回到状态，其图像如图所示，与横轴平行，与纵轴平行。下列说法正确的是（　　） A．从状态到状态，气体的压强增大 B．从状态到状态，气体吸收的热量小于气体对外界做功 C．从状态经过一个循环回到状态，气体吸收热量 D．从状态经过一个循环回到状态，气体放出热量 【答案】AC 【详解】A．根据可得，可知V-T图像中，图像上的点到原点连线的斜率越小，压强p越大，可知从状态到状态，气体的压强增大，A正确； B．从状态到状态，体积变大，温度升高，内能增加，气体对外做功，则气体吸收的热量大于气体对外界做功，B错误； CD．从状态经过一个循环回到状态，温度不变，则内能不变，若做出气体变化过程的p-V图像如图，因图像与坐标轴围成的面积等于气体做功可知，从A到C气体对外做功大于从C回到A时外界对气体做功，可知整个过程中气体对外做功，故气体吸收热量，C正确，D错误。 故选AC。 12．（多选）如图所示，粗细均匀的形管左臂上端封闭，右臂中有一活塞，开始时固定住活塞，使它与封闭端上端位于同一高度。形管内盛有密度为的液体，两臂液面处在同一高度，液体上方各封闭有一定质量的理想气体，气柱长都为，气压都为。现将活塞由图示的位置缓缓向下移动，直至两臂液面的高度差也为。设整个过程两臂中气体的温度保持不变，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．该过程左臂中气体放出热量，右臂中气体吸收热量 B．最终左臂中气体压强为 C．最终右臂中气体压强为 D．活塞向下移动距离为 【答案】BD 【详解】A．两部分气体体积均减小，外界对气体做功，而气体温度不变，内能不变，则两部分气体均向外放出热量，A错误； BC．左侧原来气体的压强等于右侧气体的初始压强p0，当高度差为l0时，左侧气柱高度为，则由 解得，，B正确，C错误； D．右侧气体等温变化，则 解得 则活塞向下移动的距离为，D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．一定质量的理想气体（分子力不计），体积由膨胀到。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为，传递热量的值为，内能变化为；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为，传递热量的值为，内能变化为，则___________，___________，___________（填“大于”或“小于”或“等于”） 【答案】 大于 大于 大于 【详解】[1]根据图像与轴所围面积表示功，可知 [2][3]第一种情况，根据可知，气体压强不变，体积增大，因此温度升高， 根据热力学第一定律有 第二种情况等温过程，气体等温变化， 根据热力学第一定律有 得 由上可得、 14．如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 【答案】 80 4.0 吸热 【详解】[1]管竖直时，管内气体的压强 [2]将玻璃管缓慢转至水平，根据玻意耳定律可知 其中 解得 [3]此过程中管内气体温度不变，则内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．如图1所示，一质量为 、容积的导热性能良好的汽缸放置在光滑水平地面上，右端开口，汽缸壁内设有卡口，用一质量、面积为的活塞，密封一定质量的理想气体，活塞厚度可忽略且能无摩擦滑动。开始时气体温度、体积的状态A。用水平向左的恒力F拉动汽缸，达到稳定状态B，如图2所示，此时活塞恰好到达卡口处且与其无相互作用力。撤去外力，待气体恢复到A状态时，将汽缸内气体缓慢加热至温度的状态C，从状态A到状态C的过程中气体内能增加了 。大气压取 ，求： (1)由状态A到状态B的过程中，汽缸器壁单位面积所受气体分子的平均作用力________（选填“变大“变小”或“不变”），气体的内能________（选填“变大”“变小”或“不变”）； (2)汽缸所施加的恒力F大小； 【答案】(1) 变小 不变 （2）根据等温变化过程 其中 对活塞有 对整体有 联立解得。 16．如图，一定质量的理想气体，由a经过过程到达状态b或者经过过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和。据此回答以下问题： (1)结合图像分析，状态b和状态c是否在同一等温线上？请通过运算定量解释。 (2)由a经过过程到达状态b，理想气体对外做的功是多少？此过程系统吸热还是放热？内能如何变化？ (3)由a经过过程到达状态c，气体的体积不变但压强增大，此过程系统吸热还是放热？内能如何变化？ (4)请结合以上分析，试判断和的大小关系如何？ 【详解】（1）由图可知、，设气体在状态a时温度为 由理想气体状态方程可得 代入解得，即状态b和状态c在同一等温线上。 （2）在等压变化a到b过程中，气体体积增大对外界做功 由热力学第一定律 得 由于，故理想气体在状态b时的内能大于状态a时的内能，有，则，因此系统从外界吸收热量，同时内能增大。 （3）在等容变化a到c中，气体体积不变，故 由热力学第一定律 得 由于，故理想气体在状态c时的内能大于状态a时的内能，有，即，因此系统从外界吸收热量，同时内能增大。 （4）对理想气体，温度是分子平均动能的标志，且气体内能由分子动能决定。由可得，状态b和状态c具有相同的内能，因此两个过程具有相同的，即 故 【点睛】 17．如图所示，将深度为、横截面积为、导热性能良好的圆柱形薄壁容器竖直倒置固定，容器内有一厚度不计、质量为且导热性能良好的活塞，活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，此时活塞与容器壁之间恰好无摩擦。缓慢增加吊篮内货物的质量，当活塞距容器最低处小于时会触发报警装置，若继续增加货物质量，活塞有被拉出容器的风险。当刚好触发报警装置时，保持货物质量不变，仅使环境温度缓慢降低，直至活塞刚好回到初始位置，该过程中容器内气体内能减少了。已知大气压强恒为，初始时环境热力学温度为，重力加速度为，活塞与容器壁之间的滑动摩擦力大小恒为，活塞始终保持水平状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力、摩擦产生的热量全部由外界大气吸收，求： (1)刚好触发报警装置时容器内气体的压强和重物的质量； (2)活塞刚开始上升时容器内气体的温度； (3)活塞刚回到初始位置时的环境温度及降温过程中整个装置向外界释放的热量。 【详解】（1）活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，设此时理想气体的压强为，对活塞受力分析，根据平衡条件得 又 解得 刚好触发报警装置时，设理想气体的压强为，对活塞受力分析得 对理想气体，由玻意耳定律得 联立，解得， （2）活塞刚开始上升时对活塞受力分析得 解得 根据查理定律 解得此时容器内气体的温度 （3）对理想气体，由盖—吕萨克定律得 解得 此过程中外界对气体做的功为 容器内气体内能减少了，根据热力学第一定律 解得降温过程中整个装置向外界释放的热量 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（原卷版） （考试时间：90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．关于热现象的描述正确的是（　　） A．满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行 B．做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能 C．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的 2．关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．煤炭、石油和天然气属于可再生能源 B．能源的利用过程中有能量耗散，这表明自然界的能量是不守恒的 C．自然界的能量是守恒的，所以地球上的化石能源可以短时间内再生 D．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了 3．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度升高时，一定吸收热量 B．物体沿斜面下滑时，内能将增大 C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大 D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止 4．中国基于北斗导航系统的高空探测气球携带气象探测仪器升空，可用于实时监测大气参数并通过北斗卫星传输数据。气球内部充满氦气，在某段升空过程中，离地面越高，空气密度越小、温度越低，气球体积越大，若忽略太阳作用和空气摩擦，则在该段上升过程中，下列说法正确的是（　　） A．球内气体的内能不断增大 B．球内气体压强不断减小 C．球内气体从外界吸收热量 D．外界对球内气体做正功 5．一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加 B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量 C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功 D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小 6．如图所示，上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管，管下端未离开水面，则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能不变 C．管内水面下降 D．气体放热 7．一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环，其V-T图像如图所示，气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强是2p0 B．气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．气体由状态b到状态c的过程，气体内能增大，气体从外界吸热 D．气体由状态a到状态b的过程，外界对气体做功，气体从外界吸热 8．如图所示，一定质量的理想气体分别由初态经①过程和由初态经②过程到达相同的终态，上述两个过程中气体从外界吸收的热量分别为、，则下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．②过程中，气体对外界做的功为 D．由到气体从外界吸收的热量为 9．（多选）下列现象中能够发生且又不违背热力学第二定律的是（　　） A．一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C．电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 D．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 10．（多选）长为L的细线一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，现让小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，A、B分别为小球运动过程中的最高点与最低点位置，如图所示。某时刻小球运动到A位置时，细线对小球的作用力，此后当小球运动到最低点B位置时，细线对小球的作用力，则小球从A运动到B的过程中（已知g为重力加速度，小球从A至B的过程所受空气阻力大小恒定），下列说法中正确的是（　　） A．从A运动到B的过程中，小球所受的合外力方向总是指向圆心 B．小球在最高点A位置时速度 C．从A运动到B的过程中，小球机械能减少 D．从A运动到B的过程中， 小球克服空气阻力做功为 11．（多选）一定质量的理想气体从初始状态，经历，最后回到状态，其图像如图所示，与横轴平行，与纵轴平行。下列说法正确的是（　　） A．从状态到状态，气体的压强增大 B．从状态到状态，气体吸收的热量小于气体对外界做功 C．从状态经过一个循环回到状态，气体吸收热量 D．从状态经过一个循环回到状态，气体放出热量 12．（多选）如图所示，粗细均匀的形管左臂上端封闭，右臂中有一活塞，开始时固定住活塞，使它与封闭端上端位于同一高度。形管内盛有密度为的液体，两臂液面处在同一高度，液体上方各封闭有一定质量的理想气体，气柱长都为，气压都为。现将活塞由图示的位置缓缓向下移动，直至两臂液面的高度差也为。设整个过程两臂中气体的温度保持不变，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．该过程左臂中气体放出热量，右臂中气体吸收热量 B．最终左臂中气体压强为 C．最终右臂中气体压强为 D．活塞向下移动距离为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．一定质量的理想气体（分子力不计），体积由膨胀到。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为，传递热量的值为，内能变化为；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为，传递热量的值为，内能变化为，则___________，___________，___________（填“大于”或“小于”或“等于”） 14．如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．如图1所示，一质量为 、容积的导热性能良好的汽缸放置在光滑水平地面上，右端开口，汽缸壁内设有卡口，用一质量、面积为的活塞，密封一定质量的理想气体，活塞厚度可忽略且能无摩擦滑动。开始时气体温度、体积的状态A。用水平向左的恒力F拉动汽缸，达到稳定状态B，如图2所示，此时活塞恰好到达卡口处且与其无相互作用力。撤去外力，待气体恢复到A状态时，将汽缸内气体缓慢加热至温度的状态C，从状态A到状态C的过程中气体内能增加了 。大气压取 ，求： (1)由状态A到状态B的过程中，汽缸器壁单位面积所受气体分子的平均作用力________（选填“变大“变小”或“不变”），气体的内能________（选填“变大”“变小”或“不变”）； (2)汽缸所施加的恒力F大小； 16．如图，一定质量的理想气体，由a经过过程到达状态b或者经过过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和。据此回答以下问题： (1)结合图像分析，状态b和状态c是否在同一等温线上？请通过运算定量解释。 (2)由a经过过程到达状态b，理想气体对外做的功是多少？此过程系统吸热还是放热？内能如何变化？ (3)由a经过过程到达状态c，气体的体积不变但压强增大，此过程系统吸热还是放热？内能如何变化？ (4)请结合以上分析，试判断和的大小关系如何？ 17．如图所示，将深度为、横截面积为、导热性能良好的圆柱形薄壁容器竖直倒置固定，容器内有一厚度不计、质量为且导热性能良好的活塞，活塞中心用不可伸长的轻绳与质量也为的吊篮连接，稳定时正好封闭一段高度为的理想气体柱，此时活塞与容器壁之间恰好无摩擦。缓慢增加吊篮内货物的质量，当活塞距容器最低处小于时会触发报警装置，若继续增加货物质量，活塞有被拉出容器的风险。当刚好触发报警装置时，保持货物质量不变，仅使环境温度缓慢降低，直至活塞刚好回到初始位置，该过程中容器内气体内能减少了。已知大气压强恒为，初始时环境热力学温度为，重力加速度为，活塞与容器壁之间的滑动摩擦力大小恒为，活塞始终保持水平状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力、摩擦产生的热量全部由外界大气吸收，求： (1)刚好触发报警装置时容器内气体的压强和重物的质量； (2)活塞刚开始上升时容器内气体的温度； (3)活塞刚回到初始位置时的环境温度及降温过程中整个装置向外界释放的热量。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $