人教版高中物理精講精練-選擇性必修3專題訓練：熱力學三大定律與氣體方程結(jié)合題型歸納 解析版

專題訓練：熱力學三大定律與氣體方程結(jié)合題型歸納【題型歸納】題型一：熱力學定律概念問題題型二：熱力學的內(nèi)能問題題型三：熱力學中的圖像問題題型四：熱力學和理想氣體方程的綜合問題【題型通關(guān)】題型一：熱力學定律概念問題1．（22-23高二下·遼寧沈陽·期中）下列關(guān)于熱力學定律的說法中，正確的是（）A．熱力學第一定律與熱力學第二定律的實質(zhì)是一樣的B．不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功C．我們要節(jié)約能源的根本原因是能量在數(shù)量上減少了D．即使沒有摩擦、不必要的散熱損失，熱機也不可能把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能【答案】D【詳解】A．熱力學第一定律反映了物體的內(nèi)能變化與做功和熱傳遞的關(guān)系，而熱力學第二定律則反映了熱現(xiàn)象的宏觀方向性，A錯誤；B．在外界的影響下，可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，B錯誤；C．我們要節(jié)約能源的根本原因是可利用能源的數(shù)量在不斷減少，但能量的總量是不變的，C錯誤；D．根據(jù)熱力學第二定律，即使沒有摩擦、不必要的散熱損失，熱機也不可能把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，也就是說，熱機的效率不可能達到百分之百，D正確。故選D。2．（22-23高二下·北京海淀·期末）關(guān)于熱力學定律，下列說法正確的是（）A．氣體吸熱后溫度一定升高B．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體C．若系統(tǒng)A和系統(tǒng)B之間達到熱平衡，則它們的溫度一定相同D．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把熱量從冰箱內(nèi)傳到外界，違背了熱力學第二定律【答案】C【詳解】A．由熱力學第一定律得，如果氣體吸熱的同時對外做功，且做功的數(shù)值大于吸收的熱量，則溫度降低。故A錯誤；B．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但像冰箱等電器可以把熱量從低溫物體傳到高溫物體，但不是自發(fā)的。故B錯誤；C．若系統(tǒng)A和系統(tǒng)B之間達到熱平衡，則它們的溫度一定相同，故C正確；D．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把熱量從冰箱內(nèi)傳到外界，沒有違背了熱力學第二定律。制冷系統(tǒng)通過壓縮機做功把把熱量從冰箱內(nèi)傳到外界，故D錯誤。故選C。3．（22-23高二下·吉林松原·期末）根據(jù)熱力學定律，下列說法正確的是（

）A．空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量等于向室外放出的熱量B．科技的進步可以使內(nèi)燃機成為單一熱源的熱機C．對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機”D．電冰箱的工作原理不違背熱力學第一定律，電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能【答案】D【詳解】A．空調(diào)機在制冷過程中，把室內(nèi)的熱量向室外釋放，消耗電能，產(chǎn)生熱量，故空調(diào)機從室內(nèi)吸收的熱量小于向室外放出的熱量，故A錯誤；B．根據(jù)熱力學第二定律，可知內(nèi)燃機不可能成為單一熱源的熱機，故B錯誤；C．自然界的能量不會減少，形成“能源危機”的原因是能源的品質(zhì)下降，可利用的能源不斷減少，故C錯誤；D．電冰箱的工作原理不違背熱力學第一定律，電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能，故D正確。故選D。題型二：熱力學的內(nèi)能問題4．（23-24高二下·上?！て谥校┤鐖D所示，向一個空的鋁制飲料罐中插入一根粗細均勻透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長度可忽略）。如果不計大氣壓的變化，該裝置就是一支簡易的氣溫計。則（）A．溫度升高后，罐中氣體壓強增大B．給吸管標上溫度刻度值，刻度是均勻的C．用更粗的透明吸管，其余條件不變，則測溫范圍會減小D．溫度升高，罐內(nèi)氣體對外做的功大于氣體從外界吸收的熱量【答案】B【詳解】A．罐中氣體壓強始終等于大氣壓，即罐中氣體壓強始終不變，故A錯誤；B．設(shè)初始溫度為T0、罐中空氣體積為V0、吸管內(nèi)空氣柱長變?yōu)長0、其橫截面積為S，溫度變化后溫度為T、罐中空氣體積不變、吸管內(nèi)空氣柱長變?yōu)長、其橫截面積不變。在溫度變化時，氣體做等壓變化，有解得所以即管中油柱移動的距離與溫度變化量成正比，所以給吸管標上溫度刻度值時刻度是均勻的，故B正確；C．根據(jù)可知，用更粗的透明吸管（S變大）、其余條件不變時，相同的?t情況下?L變小，則測溫范圍會增大，故C錯誤；D．溫度升高時，罐內(nèi)氣體體積增大對外做功（即W＜0），同時罐內(nèi)氣體的內(nèi)能增大（即?U＞0），由熱力學第一定律可知，罐內(nèi)氣體從外界吸收的熱量等于對外界做的功與罐內(nèi)氣體內(nèi)能增加的和，所以罐內(nèi)氣體對外界做的功小于罐內(nèi)氣體從外界吸收的熱量，故D錯誤。故選B。5．（22-23高二下·云南玉溪·期末）如圖所示，帶有活塞的汽缸中密封著一定質(zhì)量的理想氣體（不考慮氣體分子勢能），汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。將一個熱敏電阻（隨溫度升高，電阻變?。┲糜谄字校瑹崦綦娮枧c汽缸外的歐姆表連接，汽缸固定不動，缸內(nèi)活塞可自由移動且不漏氣，活塞下掛一沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F(xiàn)將沙桶底部鉆一小洞，細沙緩緩漏出。則下列說法不正確的是（）A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大B．氣體對外界做功，氣體的內(nèi)能減小C．氣體的壓強增大，體積減小D．歐姆表的指針逐漸向右偏轉(zhuǎn)【答案】B【詳解】ABC．在細沙緩慢漏出的過程中，沙桶對活塞向下的拉力減小，活塞在大氣壓的作用下向上運動，氣體體積減小，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，壓強增大，故A正確，B錯誤，C正確；D．氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，歐姆表示數(shù)減小，指針右偏，故D正確。本題選不正確的，故選B。6．（21-22高二下·江蘇蘇州·期中）如圖所示，絕熱隔板把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸是光滑的。兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體和。氣體分子之間相互作用的勢能可忽略?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體加熱一段時間后，、各自達到新的平衡。下列說法中錯誤的是（）A．的溫度升高B．加熱后的分子熱運動比更激烈C．的體積增大，壓強變小D．增加的內(nèi)能大于增加的內(nèi)能【答案】C【詳解】AC．由于氣缸和隔板都是絕熱的，電熱絲加熱過程中，氣體的溫度升高，氣體膨脹，氣體被壓縮，壓強增加，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律得知的溫度升高了，加熱過程中氣體和氣體壓強始終相等，可知的體積減小，壓強變大，由可知氣體a的溫度也升高，故A正確，不符合題意，C錯誤，符合題意；B．由于氣體體積膨脹，氣體被壓縮，最終氣體a體積大于氣體b體積，由于初始時刻兩個氣室內(nèi)是同種氣體，且體積相等，加熱過程中氣體a和氣體b壓強相等，由可知加熱后氣體的溫度高于氣體的溫度，即氣體a的分子熱運動比氣體b更激烈，故B正確，不符合題意；D．由于氣體膨脹，氣體被壓縮，最終氣體體積大于氣體體積，所以氣體的最終溫度較高，內(nèi)能增加較多，故D正確，不符合題意。故選C。題型三：熱力學中的圖像問題7．（22-23高二下·河北衡水·階段練習）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過等溫變化到狀態(tài)D，該變化過程的圖像為A→C→D，該過程中氣體對外界做的功為。該氣體也可以經(jīng)A→B→D過程從狀態(tài)A變化到狀態(tài)D，該過程中氣體對外界做的功為。下列說法正確的是（）

A．該氣體在A→C→D過程中從外界吸收的熱量小于B．該氣體在A→B→D過程中從外界吸收的熱量為C．該氣體在A→B→D過程中內(nèi)能增加了D．圖像中A→B→D→C→A圍成的面積為【答案】D【詳解】A．由于從狀態(tài)A經(jīng)過等溫變化到狀態(tài)D，理想氣體內(nèi)能不變，體積變大對外做功，所以A→C→D過程中氣體對外界做的功為，由能量守恒知識可知氣體在A→C→D過程中從外界吸收的熱量等于，故A錯誤；BC．由于該氣體經(jīng)A→B→D過程從狀態(tài)A變化到狀態(tài)D，該過程中氣體對外界做的功為，由理想氣體狀態(tài)方程可知從狀態(tài)A變化到狀態(tài)D，兩個狀態(tài)的溫度相同，內(nèi)能相同，即內(nèi)能增加量為0，由能量守恒知識可知該氣體在A→B→D過程中從外界吸收的熱量為，故BC錯誤；D．由于A→C→D過程中氣體對外界做的功為，氣體經(jīng)A→B→D過程從狀態(tài)A變化到狀態(tài)D，該過程中氣體對外界做的功為，且A→B→D→C→A最終回到狀態(tài)A，圖像與橫軸圍成的面積表示對外做功，所以圖像中A→B→D→C→A圍成的面積為，故D正確。故選D。8．（22-23高二下·江西上饒·期末）一定質(zhì)量的理想氣體按圖示情況經(jīng)歷的狀態(tài)變化，則下列說法正確的是（）

A．的過程是一個等溫變化B．的過程中氣體分子的平均動能增大C．若狀態(tài)C時氣體的溫度為，則狀態(tài)D時氣體的溫度為D．的過程中氣體從外界吸收的熱量為【答案】B【詳解】A．由圖可知故的過程不是等溫變化，故A錯誤；B．過程為等壓變化，溫度升高，體積增大，分子的平均動能增大，故B正確；C．狀態(tài)C時氣體的溫度為，即根據(jù)查理定律可得可得故C錯誤；D．由于故因此過程氣體內(nèi)能不變化，故該過程氣體從外界吸收的熱量等于氣體對外界做的功，根據(jù)p-V圖像與橫軸面積表示氣體對外界做的功可得故D錯誤。故選B。9．（22-23高二下·江蘇南通·期中）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)B、C變化到狀態(tài)D的狀態(tài)變化過程p-V圖像如圖所示，AB與橫軸平行，BC與縱軸平行，ODC在同一直線上。已知A狀態(tài)溫度為400K，從A狀態(tài)至B狀態(tài)氣體吸收了320J的熱量，下列說法不正確的是（）

A．A狀態(tài)的內(nèi)能大于C狀態(tài)的內(nèi)能B．D狀態(tài)的溫度為225KC．從A狀態(tài)至D狀態(tài)整個過程中，氣體對外做功62.5JD．從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，氣體內(nèi)能增加了240J【答案】A【詳解】A．由理想氣體狀態(tài)方程可得代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得即A狀態(tài)的內(nèi)能等于C狀態(tài)的內(nèi)能，故A錯誤；B．由理想氣體狀態(tài)方程可得由圖可知聯(lián)立解得所以故B正確；C．因為圖像的面積等于功，則從A狀態(tài)至D狀態(tài)的整個過程中，氣體對外做功故C正確；D．從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，氣體吸收了320J的熱量，同時氣體對外做功所以氣體內(nèi)能增加了，故D正確。本題要求選擇不正確的，故選A。題型四：熱力學和理想氣體方程的綜合問題10．（22-23高二下·安徽滁州·期末）如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸豎直倒立在兩木塊上，汽缸底水平，汽缸質(zhì)量為、橫截面積為、高為，質(zhì)量、厚度可忽略的活塞在汽缸中封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，氣體溫度，活塞靜止，此時活塞到汽缸開口端的距離為。通過一定的方法使汽缸內(nèi)封閉氣體從外界吸收了熱量，此時氣體溫度為，已知大氣壓強為，重力加速度大小，求：（1）最終氣體的壓強；（2）此過程中封閉氣體的內(nèi)能變化?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）初始時氣體壓強為氣體體積溫度。假設(shè)汽缸足夠長，溫度變?yōu)楦鶕?jù)蓋—呂薩克定律有解得汽缸體積表明活塞向下移動后氣體做等容變化，最終氣體的壓強為，體積，溫度。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得（2）封閉氣體在等壓變化過程中氣體對外界做的功對封閉氣體，應(yīng)用熱力學第一定律有聯(lián)立解得11．（2023·四川成都·一模）如圖（a），豎直圓柱形汽缸導熱性良好，用橫截面積為S的活塞封閉一定量的理想氣體，活塞質(zhì)量為，此時活塞靜止，距缸底高度為H。在活塞上放置質(zhì)量為（未知）的物塊靜止后，活塞距缸底高度為，如圖（b）所示。不計活塞與汽缸間的摩擦，已知大氣壓強為，外界溫度為27℃，重力加速度為g，汽缸始終保持豎直。（1）求物塊質(zhì)量；（2）活塞上仍放質(zhì)量為物塊，為使得活塞回到距缸底為H的高度，求密封氣體的熱力學溫度T應(yīng)緩慢上升為多少；（3）若（2）過程中氣體內(nèi)能增加了，求該過程中缸內(nèi)氣體從外界吸收的熱量Q。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）以被密封氣體為研究對象，初態(tài)，設(shè)封閉氣體的壓強為，由力的平衡條件有活塞從位置H到位置，氣體發(fā)生等溫變化，設(shè)末狀態(tài)壓強為，由玻意耳定律可知解得末態(tài)，由力的平衡條件有解得（2）封閉氣體原來的溫度為活塞從位置H到位置的過程，氣體發(fā)生等壓變化，設(shè)升溫之后的溫度為，由蓋—呂薩克定律有解得（3）外界對氣體做功為由熱力學第一定律有解得12．（21-22高二下·江蘇蘇州·期中）如圖所示，上端帶有卡口的橫截面積為S、高為L的導熱性能良好的氣缸中用一光滑的活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體A，氣缸底部與U形水銀氣壓計（U形管內(nèi)氣體體積忽略不計）相連，已知氣體內(nèi)能U與熱力學溫度T的關(guān)系為U=αT，其中α為已知常數(shù)，活塞B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，大氣壓強為p0，水銀的密度為ρ，環(huán)境熱力學溫度為T0時，活塞離缸底的距離為L，U形氣壓計兩側(cè)水銀面的高度差為Δh。求：（1）活塞B的質(zhì)量為m；（2）環(huán)境溫度由T0緩慢升高至2T0時，U形氣壓計兩側(cè)水銀面的高度差Δh1；（3）環(huán)境溫度由T0緩慢升高至2T0時過程中，氣體吸收的熱量。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）初始狀態(tài)，氣體A壓強對活塞，根據(jù)平衡條件得解得（2）緩慢升高環(huán)境溫度，活塞B上升，氣體發(fā)生等壓變化，U形導管內(nèi)側(cè)水銀面的高度差不變，設(shè)活塞B剛好到達容器口時，溫度為，由蓋—呂薩克定律得解得之后，氣體溫度由升高到，氣體發(fā)生等容變化。設(shè)壓強，根據(jù)得又聯(lián)立得（3）整個過程中，外界對氣體做的功由熱力學第一定律得解得，【專題強化】一、單選題13．（23-24高二下·江蘇南通·期中）如圖所示，固定在鐵架臺上的燒瓶，通過橡膠塞連接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段液柱。用手捂住燒瓶，會觀察到液柱緩慢向外移動。關(guān)于燒瓶內(nèi)的氣體，下列說法正確的是（）A．氣體的壓強變小 B．氣體的內(nèi)能增加C．氣體溫度保持不變 D．氣體向外釋放熱量【答案】B【詳解】A．對液柱進行分析，由于液柱處于水平玻璃管，大氣對液柱的壓力與燒瓶內(nèi)氣體對液柱的壓力平衡，可知，氣體壓強等于大氣壓，即氣體的壓強不變，故A錯誤；B．用手捂住燒瓶，燒瓶內(nèi)的氣體溫度升高，忽略氣體的分子勢能，則氣體內(nèi)能由溫度決定，即氣體的內(nèi)能增加，故B正確；C．用手捂住燒瓶，燒瓶內(nèi)的氣體溫度升高，故C錯誤；D．液柱緩慢向外移動，氣體體積增大，氣體對外做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體從外界吸收熱量，故D錯誤。故選B。14．（23-24高二下·江蘇淮安·期中）下列說法中正確的是（）A．0K即0℃B．熱量不可能自發(fā)地從內(nèi)能少的物體傳到內(nèi)能多的物體C．溫度高的物體其內(nèi)能一定大D．溫度是大量分子熱運動劇烈程度的宏觀反映【答案】D【詳解】A．0K為，故A錯誤；B．熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳到溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能可能少，所以熱量可能自發(fā)地從內(nèi)能少的物體傳到內(nèi)能多的物體，故B錯誤；C．溫度高的物體，分子的平均動能大，還與質(zhì)量有關(guān)，內(nèi)能不一定大，故C錯誤；D．溫度是大量分子熱運動劇烈程度的宏觀反映，溫度越高，分子熱運動越激烈，故D正確。故選D。15．（2024·天津河西·二模）氣壓式電腦升降桌通過汽缸上下運動來支配桌子升降，其簡易結(jié)構(gòu)如圖所示。圓柱形汽缸與桌面固定連接，柱狀活塞與底座固定連接?？勺杂梢苿拥钠着c活塞之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸導熱性能良好，活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦活動。設(shè)氣體的初始狀態(tài)為A，將電腦放在桌面上保持不動，桌子緩慢下降一段距離后達到穩(wěn)定狀態(tài)B。打開空調(diào)一段時間后，室內(nèi)溫度降低到設(shè)定溫度，穩(wěn)定后氣桌面體狀態(tài)為C。則氣體從狀態(tài)的過程中，下列說法正確的是（）A．從A到B的過程中，氣體等溫壓縮，壓強增大B．從A到B的過程中，氣體從外界吸熱C．從B到C的過程中，氣體等壓降溫，體積增大D．從B到C的過程中，氣體從外界吸熱【答案】A【詳解】A．從A到B的過程中，桌子緩慢下降，由于汽缸導熱性能良好，可知氣體等溫壓縮，體積減小，根據(jù)玻意耳定律可知，壓強增大，故A正確；B．從A到B的過程中，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體會向外界放熱，故B錯誤；C．從B到C的過程中，桌面受力不變，氣體壓強一定，根據(jù)蓋呂薩克定律可知，溫度降低，體積一定減小，故C錯誤；D．從B到C的過程中，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體會向外界放熱，故D錯誤。故選A。16．（21-22高二下·江蘇蘇州·期中）卡諾循環(huán)（Carnotcycle）是只有兩個熱源的簡單循環(huán)。如圖所示是卡諾循環(huán)的P-V圖像，卡諾循環(huán)包括四個過程：a→b等溫過程；b→c絕熱膨脹過程；c→d等溫過程；d→a絕熱壓縮過程。整個過程中封閉氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)→b過程，氣體放出熱量B．c→d過程，氣體對外界做功C．a(chǎn)→b過程溫度為T1，c→d過程溫度為T2，則T1＜T2D．b→c過程氣體對外做功為W1，d→a過程外界對氣體做功為W2，則W1=W2【答案】D【詳解】A．a(chǎn)→b過程氣體體積增大，氣體對外界做功，則等溫變化，內(nèi)能不變由熱力學第一定律可知所以氣體吸收熱量，故A錯誤；B．c→d過程中，等溫壓縮，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，故B錯誤；C．a(chǎn)→b過程溫度為T1，c→d過程溫度為T2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，壓強體積乘積越大，溫度越高，則T1＞T2故C錯誤；D．b→c過程和d→a過程都是絕熱過程，且氣體溫度變化大小相同，則內(nèi)能變化量的大小相同，根據(jù)熱力學第一定律，Q=0，可知，b→c過程氣體對外做功為W1，d→a過程外界對氣體做功為W2，則W1=W2故D正確。故選D。17．（2024·河北石家莊·二模）如圖所示，在空的鋁制飲料罐中插入一根粗細均勻的透明吸管，接口處用蠟密封，吸管中注入一段長度可忽略的油柱，在吸管上標上溫度值，就制作成了一個簡易氣溫計。若外界大氣壓不變，下列說法正確的是（）A．吸管上的溫度刻度分布不均勻B．吸管上標的溫度值由下往上減小C．溫度升高時，罐內(nèi)氣體增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．溫度升高時，飲料罐內(nèi)壁單位面積、單位時間受到氣體分子撞擊次數(shù)減少【答案】D【詳解】A．若油柱緩慢移動，則封閉的理想氣體發(fā)生了等壓變化，則所以由此可知，吸管上的溫度刻度分布均勻，故A錯誤；B．若溫度升高，氣體體積變大，油柱向上移動，則吸管上的溫度刻度值由下往上增大，故B錯誤；C．氣溫升高時，氣體內(nèi)能增加，氣體體積增大，對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體吸收的熱量大于對外做的功，罐內(nèi)氣體增加的內(nèi)能小于吸收的熱量，故C錯誤；D．隨溫度升高，每個分子產(chǎn)生的平均撞擊力變大，而氣體發(fā)生等壓變化，則單位時間內(nèi)罐內(nèi)壁單位面積上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減小，故D正確。故選D。18．（2024高三·全國·專題練習）如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體，沿圖像中箭頭所示方向，從狀態(tài)A開始先后變化到狀態(tài)B、C，再回到狀態(tài)A。已知氣體處于狀態(tài)A時的溫度為，大氣壓，則下列判斷正確的是（）A．氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，溫度先減小再增加B．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體一定從外界吸收熱量C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程氣體一定放出600J的熱量D．從狀態(tài)A→B→C→A的過程中，外界對氣體做功200J【答案】B【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程根據(jù)幾何關(guān)系可知氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，壓強與體積的乘積先增大后減小，則溫度先增加再減小，故A錯誤；B．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，體積膨脹，氣體對外界做功，，溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學第一定律可知，，氣體一定吸收熱量，故B正確；C．B→C體積不變，氣體不做功，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程根據(jù)可知因此根據(jù)熱力學第一定律得因此從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程氣體一定吸收600J的熱量，故C錯誤；D．從狀態(tài)A→B→C→A的過程中，外界對氣體做功故D錯誤。故選B。19．（2024高三·全國·專題練習）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài)。AB的反向延長線過O點，BC和DA連線與橫軸平行，CD與縱軸平行。下列判斷正確的是（）A．A→B過程，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加B．B→C過程，氣體體積增大C．C→D過程，氣體壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小D．整個過程，氣體對外做的功大于外界對氣體做的功【答案】C【詳解】A．A→B過程為等容變化過程，外界對氣體不做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，故A錯誤；B．B→C過程為等壓過程，溫度降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積減小，故B錯誤；C．C→D過程為等溫過程，氣體壓強減小，體積增大，由于分子平均動能不變，因此壓強減小的原因是氣體分子數(shù)密度減小，故C正確；D．作出氣體狀態(tài)變化對應(yīng)的p-V圖像，如圖所示p-V圖像與V軸圍成的面積代表功，B→C過程外界對氣體做功，C→D過程氣體對外做功，可以確定整個過程氣體對外做的功小于外界對氣體做的功，故D錯誤。故選C。20．（2024·山東濟南·二模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b→c→a回到初始狀態(tài)a，其T-V圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)、b狀態(tài)對應(yīng)的壓強之比為3∶2B．b→c過程，容器壁單位面積上的分子平均作用力變小C．c→a過程為絕熱過程D．a(chǎn)→b→c→a整個過程向外放出的熱量等于外界對氣體做的功【答案】D【詳解】A．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得代入數(shù)據(jù)得=6∶1故A錯誤；B．b→c過程溫度升高，分子平均動能增大，平均速率增大，容器壁單位面積上的分子平均作用力變大，故B錯誤；C．c→a過程體積縮小，外界對氣體做功W>0等溫變化，內(nèi)能不變ΔU=0由熱力學第一定律ΔU=Q+W得Q<0氣體向外界放熱，故C錯誤；D．將V-T圖像轉(zhuǎn)化為p-V圖像，根據(jù)圖線下方圍成的面積等于功易知，a→b過程中氣體體積增大，氣體對外做功，b→c過程體積不變，對外不做功，c→a過程體積縮小，外界對氣體做功，p-V圖像圍成的封閉面積等于外界對氣體做的功，回到原狀態(tài)A，溫度回到初始狀態(tài)，全過程內(nèi)能變化量ΔU=0由熱力學第一定律ΔU=Q+W得，氣體一定放出熱量且放出的熱量等于外界對氣體做的功，故D正確。故選D。

21．（2024·江蘇南通·二模）如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開成A、B兩部分。已知A內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，B內(nèi)為真空.抽開隔板K后，A內(nèi)氣體進入B，最終達到平衡狀態(tài).則該氣體（）A．內(nèi)能減小，溫度降低 B．內(nèi)能減小，溫度不變C．內(nèi)能不變，溫度不變 D．內(nèi)能不變，溫度降低【答案】C【詳解】由于B內(nèi)為真空，當抽開隔板K后，氣體擴散，不做功，且由于為絕熱系統(tǒng)，根據(jù)所以內(nèi)能不變，因為是理想氣體，所以溫度不變，故選C。22．（2024·湖北·三模）如圖所示，粗細均勻的玻璃管（上端開口，下端封閉）豎直放置，管內(nèi)用長為h=15cm的水銀柱封閉一段長l=30cm的理想氣體，現(xiàn)將玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)至水平放置（水銀未溢出）。已知大氣壓強p0=75cmHg，玻璃管導熱性能良好且環(huán)境溫度保持不變。下列說法正確的是（）A．玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平放置的過程中，氣體放出熱量B．玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平放置的過程中，外界對氣體做功C．玻璃管豎直放置時，封閉氣體的壓強為60cmHgD．玻璃管水平放置時，封閉氣體的長度為36cm【答案】D【詳解】玻璃管豎直放置時，封閉氣體的壓強為玻璃管水平放置時，封閉氣體的壓強為由玻意耳定律可得解得玻璃管水平放置時，封閉氣體的長度為玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平放置的過程中，氣體溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，氣體的體積增大，則氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體吸收熱量。故選D。23．（2024·山東·三模）一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與其熱力學溫度成正比。某密閉容器內(nèi)的理想氣體自狀態(tài)A變化至狀態(tài)B，再變化至狀態(tài)C，其變化過程的p-V圖像如圖中的實線所示，已知這些氣體在狀態(tài)A時的內(nèi)能為U0，下列說法正確的是（）A．自狀態(tài)A至狀態(tài)B，氣體的溫度不變B．氣體在狀態(tài)B時的內(nèi)能為3U0C．自狀態(tài)A至狀態(tài)B，氣體吸收的熱量為8U0+4p0V0D．自狀態(tài)A至狀態(tài)B，再至狀態(tài)C，氣體吸收的熱量比放出的熱量多2U0【答案】C【詳解】A．由圖像可知自狀態(tài)A至狀態(tài)B，p、V的乘積增大，根據(jù)可知氣體的溫度升高，故A錯誤；BC．自狀態(tài)A至狀態(tài)B，圖像為過原點的一條直線，根據(jù)幾何知識可知狀態(tài)B的體積為3V0，氣體對外界做功為根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得根據(jù)題意可知氣體在狀態(tài)B時的內(nèi)能為9U0，氣體內(nèi)能變化量為根據(jù)熱力學第一定律有解得故B錯誤，C正確；D．從B狀態(tài)到C狀態(tài)，外界對氣體做功根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得根據(jù)題意可知氣體在狀態(tài)C時的內(nèi)能為3U0，氣體內(nèi)能變化量為根據(jù)熱力學第一定律有解得B狀態(tài)到C狀態(tài)氣體放出熱量，則自狀態(tài)A至狀態(tài)B，再至狀態(tài)C，氣體吸收的熱量和放出的熱量的差值為故D錯誤。故選C。二、多選題24．（2024·陜西銅川·三模）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。假設(shè)“空氣充電寶”在工作過程中，其中的氣體可看成質(zhì)量不變的理想氣體，其圖像如圖所示。以下說法中正確的是（）A．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中體積增大B．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中分子平均動能減小C．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中一定要從外界吸熱D．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中密度增大E．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)減小【答案】ACE【詳解】A．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體做等壓變化，有氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，體積增大，故A正確；B．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，分子平均動能增大，故B錯誤；C．氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，氣體體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律則氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中一定要從外界吸熱，故C正確；D．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中氣體壓強減小，溫度降低，圖線上各點與原點連線的斜率逐漸減小，根據(jù)可得圖像中的狀態(tài)點與原點連線的斜率與體積大小成反比，故氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體體積增大，密度減小，故D錯誤；E．氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，溫度降低，氣體分子平均動能減小，體積減小，單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)減小，對單位面積器壁的壓力減小，故E正確。故選ACE。25．（2024·陜西寶雞·三模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、cd過程到達狀態(tài)d其熱力學溫度隨體積變化的T-V圖像如圖所示，其中ab垂直于橫軸，cd垂直于縱軸，ad連線的延長線過坐標原點O，且與bc平行。下列判斷正確的是（）A．氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能小于在狀態(tài)b的內(nèi)能B．從狀態(tài)b到狀態(tài)c過程中，氣體向外界放熱C．從狀態(tài)c到狀態(tài)d過程中，氣體吸收熱量等于對外做的功D．從狀態(tài)b到狀態(tài)c過程中，氣體分子的平均動能減小E．氣體在狀態(tài)a的壓強小于在狀態(tài)c的壓強【答案】ACE【詳解】A．氣體在狀態(tài)a的溫度小于在狀態(tài)b的溫度，所以氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能小于在狀態(tài)b的內(nèi)能，故A正確；B．從狀態(tài)b到狀態(tài)c過程中，氣體溫度升高，內(nèi)能增大從狀態(tài)b到狀態(tài)c過程中，氣體體積變大，外界對氣體做負功由熱力學第一定律，可知所以氣體從外界吸熱，故B錯誤；C．從狀態(tài)c到狀態(tài)d過程中，氣體溫度不變，內(nèi)能不變氣體體積增大，外界對氣體做負功，氣體吸熱，由熱力學第一定律，可知氣體吸收熱量等于對外做的功，故C正確；D．從狀態(tài)b到狀態(tài)c過程中，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能變大，故D錯誤；E．在等壓過程，所以氣體在狀態(tài)a的壓強等于在狀態(tài)d的壓強；從狀態(tài)c到狀態(tài)d過程中，氣體等溫膨脹，由，可知氣體在狀態(tài)d的壓強小于在狀態(tài)c的壓強，所以氣體在狀態(tài)a的壓強小于在狀態(tài)c的壓強，故E正確。故選ACE。26．（23-24高二下·河北石家莊·階段練習）如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)到狀態(tài)再到狀態(tài)的圖，下列說法正確的是（）A．狀態(tài)到狀態(tài)過程，氣體密度變大B．狀態(tài)到狀態(tài)過程，氣體先放熱再吸熱C．、兩狀態(tài)氣體分子單位時間內(nèi)撞擊單位面積的次數(shù)不相等D．、兩狀態(tài)氣體分子對容器壁上單位面積的平均撞擊力相等【答案】CD【詳解】A．根據(jù)可知狀態(tài)到狀態(tài)過程，壓強減小，溫度升高，則體積變大，氣體密度變小，選項A錯誤；B．狀態(tài)到狀態(tài)過程，氣體體積一直減小，外界對氣體做功，即W>0；溫度先升高后降低，則內(nèi)能先增加后減小，根據(jù)?U=W+Q可知，氣體在前一階段的吸熱放熱不能確定，后一階段氣體一定放熱，選項B錯誤；CD．、兩狀態(tài)壓強相等，氣體分子對容器壁上單位面積的平均撞擊力相等，但是溫度和體積不等，則氣體分子單位時間內(nèi)撞擊單位面積的次數(shù)不相等，選項CD正確；故選CD。27．（2024·天津·二模）容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p—V圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．氣體處于狀態(tài)B時的熱力學溫度是A狀態(tài)時的3倍B．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體的內(nèi)能不變C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，單位時間容器壁單位面積上碰撞的分子數(shù)減少D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程氣體放熱【答案】AC【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有結(jié)合圖像中的數(shù)據(jù)解得即氣體處于狀態(tài)B時的熱力學溫度是A狀態(tài)時的3倍，故A正確；B．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有結(jié)合圖像中的數(shù)據(jù)解得可知，從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故B錯誤；C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體體積不變，氣體分布的密集程度不變，結(jié)合上述可知，氣體溫度降低，分子運動的平均速率減小，則單位時間容器壁單位面積上碰撞的分子數(shù)減少，故C正確；D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程，體積增大，氣體對外做功，結(jié)合上述可知，氣體溫度升高，氣體內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學第一定律可知，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程氣體吸熱，且吸收的熱量大于氣體對外做功的大小，故D錯誤。故選AC。28．（2024·全國·模擬預測）如圖所示為氣壓式升降椅和簡易結(jié)構(gòu)切面圖，在氣缸和氣缸桿之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸密封性和導熱性良好，忽略一切摩擦。設(shè)無人坐椅時，氣缸內(nèi)氣體的初始狀態(tài)為A；有人慢慢地坐到座椅上后，雙腳離地，椅面下降，氣缸內(nèi)氣體穩(wěn)定后的狀態(tài)為B；空調(diào)開啟，室內(nèi)溫度下降至某值并保持恒溫，氣缸內(nèi)氣體穩(wěn)定后的狀態(tài)為C；最后此人離開座椅，氣缸內(nèi)氣體穩(wěn)定后的狀態(tài)為D。關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的描述，下列說法錯誤的是（）A．狀態(tài)A到B，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一直增大B．狀態(tài)B到C，氣體分子熱運動的平均動能保持不變C．狀態(tài)C到D，氣體對外界做功，氣體從外吸收熱量D．狀態(tài)A與狀態(tài)D的氣體分子熱運動的平均動能相等【答案】ABD【詳解】A．狀態(tài)A到B，外界對氣體做功，同時氣體向外界放出熱量，由熱力學第一定律可知氣體內(nèi)能不一定增大，故A錯誤；B．依題意，狀態(tài)B到C，氣缸內(nèi)氣體溫度降低，則氣體分子熱運動的平均動能也隨之減小，故B錯誤；C．依題意，狀態(tài)C到D，氣體對外界做功，內(nèi)能保持不變，由可知氣體從外界吸收熱量，故C正確；D．依題意，狀態(tài)A與狀態(tài)D的氣體溫度不同，所以兩個狀態(tài)下分子熱運動的平均動能也不相等，故D錯誤。故選ABD。29．（2024·重慶·二模）如圖1是一底面積為S且導熱性能良好的圓柱形薄壁氣缸，氣缸內(nèi)距其水平底部高處有可視為質(zhì)點的卡點，氣缸上端有一密封良好且可無摩擦滑動的輕活塞，氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。緩慢改變氣缸內(nèi)的溫度，使缸內(nèi)封閉氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，該過程中，活塞到氣缸底部的高度L與氣缸內(nèi)熱力學溫度T的關(guān)系如圖2所示，整個過程中缸內(nèi)封閉氣體吸收的熱量為Q。已知外界環(huán)境氣壓始終為氣缸內(nèi)初始熱力學溫度為，則（）A．在狀態(tài)A時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強為 B．在狀態(tài)C時，C．整個過程中，缸內(nèi)封閉氣體的內(nèi)能增加量為Q D．直線BC一定不過坐標原點【答案】AB【詳解】A．由L一T圖像可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B，缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生等容變化，活塞位于卡點處，從狀態(tài)B到狀態(tài)C，缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生等壓變化，缸內(nèi)封閉氣體的壓強恒為，從狀態(tài)A到狀態(tài)B，由解得故A正確；B．從狀態(tài)B到狀態(tài)C，由聯(lián)立解得故B正確；C．從狀態(tài)B到狀態(tài)C，缸內(nèi)封閉氣體對外做功由熱力學第一定律，有故C錯誤；D．從狀態(tài)B到狀態(tài)C，由(C為常量)知直線BC一定過坐標原點，故D錯誤。故選AB。三、解答題30．（2024·四川德陽·二模）一定質(zhì)量的理想氣體壓強與熱力學溫度T的關(guān)系圖象如圖所示，氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)，線段與T軸平行，的延長線過原點，已知該氣體在狀態(tài)C時的體積為．求：（1）該氣體在狀態(tài)B時的體積；（2）該氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中，氣體是吸熱還是放熱，氣體與外界交換的熱量Q為多少？【答案】（1）（2）放熱，【詳解】（1）氣體從狀態(tài)C變化到狀態(tài)B為等壓變化，由氣體實驗定律得代入數(shù)值可得（2）由圖像可知，氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，為等容變化，則氣體從狀態(tài)到狀態(tài)，外界對氣體做功為氣體從狀態(tài)到狀態(tài)，溫度不變，可知由熱力學第一定律可知負號表示放熱。31．（2024·浙江臺州·二模）海洋溫差發(fā)電安全無污染，儲量巨大。在某次發(fā)電測試實驗中，探測到490m深處的海水溫度為290K，如圖所示，在此處將氨水蒸氣封閉在橫截面積的氣缸內(nèi)，氣缸從深海490m深處上浮到海面，隨著海水溫度升高，封閉氣體的體積增大，活塞緩慢上升且始終未脫離氣缸。氨水蒸氣可看作理想氣體，氣缸導熱性能良好，活塞質(zhì)量不計。已知海面處溫度、此處氣體體積，大氣壓強恒為，海水密度。（1）氣缸從深海上浮到海面，氣缸內(nèi)氣體的分子平均動能______（選填“變大”、“變小”或者“不變”）及內(nèi)能______（選填“變大”、“變小”或者“不變”）；（2）求氣缸在深海中上浮490m到海平面的過程中，活塞相對缸底上升的距離（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；（3）在上述過程中，氣缸內(nèi)含蒸氣1.7kg，上升過程吸收的總熱量為105kJ，已知1摩爾蒸氣的內(nèi)能，其中常量，1摩爾蒸氣質(zhì)量為17g，求蒸氣對外做的功?！敬鸢浮浚?）變大，變大；（2）1.47m；（3）80kJ【詳解】（1）缸從深海上浮到海面，海水溫度升高，氣體的溫度升高，則分子平均動能變大，內(nèi)能變大；（2）初始時根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程解得解得（3）根據(jù)熱力學第一定律有解得即對外做功80kJ。32．（2024·河北邯鄲·一模）如圖所示，豎直導熱汽缸內(nèi)有一質(zhì)量不計的活塞，活塞下密封一定質(zhì)量的氧氣，活塞上面放有一些沙子，環(huán)境溫度為，大氣壓強為。初狀態(tài)氧氣的體積為V、溫度為、壓強為。由于汽缸緩慢散熱，為了維持活塞不下降，需要逐漸取走沙子，沙子全部取走后，隨著汽缸繼續(xù)散熱，活塞開始下移，直到氧氣與環(huán)境溫度完全一致。忽略汽缸與活塞之間的摩擦力。求：（1）沙子全部取走時氧氣的溫度下降了多少；（2）氧氣與環(huán)境溫度完全一致時的體積是多少；（3）降溫過程中氧氣內(nèi)能減少了，這一過程氧氣放出的熱量是多少?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）沙子全部取走時氧氣壓強初始狀態(tài)壓強溫度根據(jù)得氧氣的溫度下降了（2）氧氣與環(huán)境溫度完全一致時根據(jù)得（3）降溫過程中對氧氣做功根據(jù)熱力學第一定律這一過程氧氣放出的熱量33．（2024·浙江杭州·二模）如圖所示，在一個絕熱的氣缸中，用一個橫截面的絕熱活塞A和固定的導熱隔板B密封了兩份氮氣Ⅰ和Ⅱ，氮氣Ⅰ、Ⅱ物質(zhì)的量相等。當?shù)獨猗窈偷獨猗蜻_到熱平衡時，體積均為，氮氣Ⅰ壓強為，溫度為?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱，當?shù)獨猗虻臏囟仍黾拥綍r停止加熱，該過程氮氣Ⅱ內(nèi)能增加了，已知大氣壓，活塞A與氣缸之間的摩擦不計。（1）緩慢加熱過程中，氮氣Ⅰ、氮氣Ⅱ具有相同的（選填“壓強”、“體積”或“溫度”）。（2）求活塞A的質(zhì)