人教版高中物理精讲精练-选择性必修3专题训练：热力学三大定律与气体方程结合题型归纳 解析版

专题训练：热力学三大定律与气体方程结合题型归纳【题型归纳】题型一：热力学定律概念问题题型二：热力学的内能问题题型三：热力学中的图像问题题型四：热力学和理想气体方程的综合问题【题型通关】题型一：热力学定律概念问题1．（22-23高二下·辽宁沈阳·期中）下列关于热力学定律的说法中，正确的是（）A．热力学第一定律与热力学第二定律的实质是一样的B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功C．我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了D．即使没有摩擦、不必要的散热损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能【答案】D【详解】A．热力学第一定律反映了物体的内能变化与做功和热传递的关系，而热力学第二定律则反映了热现象的宏观方向性，A错误；B．在外界的影响下，可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，B错误；C．我们要节约能源的根本原因是可利用能源的数量在不断减少，但能量的总量是不变的，C错误；D．根据热力学第二定律，即使没有摩擦、不必要的散热损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，也就是说，热机的效率不可能达到百分之百，D正确。故选D。2．（22-23高二下·北京海淀·期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．气体吸热后温度一定升高B．热量不可能从低温物体传到高温物体C．若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同D．电冰箱的制冷系统能够不断地把热量从冰箱内传到外界，违背了热力学第二定律【答案】C【详解】A．由热力学第一定律得，如果气体吸热的同时对外做功，且做功的数值大于吸收的热量，则温度降低。故A错误；B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但像冰箱等电器可以把热量从低温物体传到高温物体，但不是自发的。故B错误；C．若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同，故C正确；D．电冰箱的制冷系统能够不断地把热量从冰箱内传到外界，没有违背了热力学第二定律。制冷系统通过压缩机做功把把热量从冰箱内传到外界，故D错误。故选C。3．（22-23高二下·吉林松原·期末）根据热力学定律，下列说法正确的是（

）A．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量等于向室外放出的热量B．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机C．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”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．空调机在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，故空调机从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，故A错误；B．根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，故B错误；C．自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，故C错误；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，故D正确。故选D。题型二：热力学的内能问题4．（23-24高二下·上海·期中）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。则（）A．温度升高后，罐中气体压强增大B．给吸管标上温度刻度值，刻度是均匀的C．用更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会减小D．温度升高，罐内气体对外做的功大于气体从外界吸收的热量【答案】B【详解】A．罐中气体压强始终等于大气压，即罐中气体压强始终不变，故A错误；B．设初始温度为T0、罐中空气体积为V0、吸管内空气柱长变为L0、其横截面积为S，温度变化后温度为T、罐中空气体积不变、吸管内空气柱长变为L、其横截面积不变。在温度变化时，气体做等压变化，有解得所以即管中油柱移动的距离与温度变化量成正比，所以给吸管标上温度刻度值时刻度是均匀的，故B正确；C．根据可知，用更粗的透明吸管（S变大）、其余条件不变时，相同的∆t情况下∆L变小，则测温范围会增大，故C错误；D．温度升高时，罐内气体体积增大对外做功（即W＜0），同时罐内气体的内能增大（即∆U＞0），由热力学第一定律可知，罐内气体从外界吸收的热量等于对外界做的功与罐内气体内能增加的和，所以罐内气体对外界做的功小于罐内气体从外界吸收的热量，故D错误。故选B。5．（22-23高二下·云南玉溪·期末）如图所示，带有活塞的汽缸中密封着一定质量的理想气体（不考虑气体分子势能），汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。将一个热敏电阻（随温度升高，电阻变小）置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。现将沙桶底部钻一小洞，细沙缓缓漏出。则下列说法不正确的是（）A．外界对气体做功，气体的内能增大B．气体对外界做功，气体的内能减小C．气体的压强增大，体积减小D．欧姆表的指针逐渐向右偏转【答案】B【详解】ABC．在细沙缓慢漏出的过程中，沙桶对活塞向下的拉力减小，活塞在大气压的作用下向上运动，气体体积减小，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，压强增大，故A正确，B错误，C正确；D．气体的内能增大，温度升高，由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，欧姆表示数减小，指针右偏，故D正确。本题选不正确的，故选B。6．（21-22高二下·江苏苏州·期中）如图所示，绝热隔板把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体和。气体分子之间相互作用的势能可忽略。现通过电热丝对气体加热一段时间后，、各自达到新的平衡。下列说法中错误的是（）A．的温度升高B．加热后的分子热运动比更激烈C．的体积增大，压强变小D．增加的内能大于增加的内能【答案】C【详解】AC．由于气缸和隔板都是绝热的，电热丝加热过程中，气体的温度升高，气体膨胀，气体被压缩，压强增加，外界对气体做功，根据热力学第一定律得知的温度升高了，加热过程中气体和气体压强始终相等，可知的体积减小，压强变大，由可知气体a的温度也升高，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意；B．由于气体体积膨胀，气体被压缩，最终气体a体积大于气体b体积，由于初始时刻两个气室内是同种气体，且体积相等，加热过程中气体a和气体b压强相等，由可知加热后气体的温度高于气体的温度，即气体a的分子热运动比气体b更激烈，故B正确，不符合题意；D．由于气体膨胀，气体被压缩，最终气体体积大于气体体积，所以气体的最终温度较高，内能增加较多，故D正确，不符合题意。故选C。题型三：热力学中的图像问题7．（22-23高二下·河北衡水·阶段练习）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等温变化到状态D，该变化过程的图像为A→C→D，该过程中气体对外界做的功为。该气体也可以经A→B→D过程从状态A变化到状态D，该过程中气体对外界做的功为。下列说法正确的是（）

A．该气体在A→C→D过程中从外界吸收的热量小于B．该气体在A→B→D过程中从外界吸收的热量为C．该气体在A→B→D过程中内能增加了D．图像中A→B→D→C→A围成的面积为【答案】D【详解】A．由于从状态A经过等温变化到状态D，理想气体内能不变，体积变大对外做功，所以A→C→D过程中气体对外界做的功为，由能量守恒知识可知气体在A→C→D过程中从外界吸收的热量等于，故A错误；BC．由于该气体经A→B→D过程从状态A变化到状态D，该过程中气体对外界做的功为，由理想气体状态方程可知从状态A变化到状态D，两个状态的温度相同，内能相同，即内能增加量为0，由能量守恒知识可知该气体在A→B→D过程中从外界吸收的热量为，故BC错误；D．由于A→C→D过程中气体对外界做的功为，气体经A→B→D过程从状态A变化到状态D，该过程中气体对外界做的功为，且A→B→D→C→A最终回到状态A，图像与横轴围成的面积表示对外做功，所以图像中A→B→D→C→A围成的面积为，故D正确。故选D。8．（22-23高二下·江西上饶·期末）一定质量的理想气体按图示情况经历的状态变化，则下列说法正确的是（）

A．的过程是一个等温变化B．的过程中气体分子的平均动能增大C．若状态C时气体的温度为，则状态D时气体的温度为D．的过程中气体从外界吸收的热量为【答案】B【详解】A．由图可知故的过程不是等温变化，故A错误；B．过程为等压变化，温度升高，体积增大，分子的平均动能增大，故B正确；C．状态C时气体的温度为，即根据查理定律可得可得故C错误；D．由于故因此过程气体内能不变化，故该过程气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，根据p-V图像与横轴面积表示气体对外界做的功可得故D错误。故选B。9．（22-23高二下·江苏南通·期中）一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的状态变化过程p-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上。已知A状态温度为400K，从A状态至B状态气体吸收了320J的热量，下列说法不正确的是（）

A．A状态的内能大于C状态的内能B．D状态的温度为225KC．从A状态至D状态整个过程中，气体对外做功62.5JD．从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了240J【答案】A【详解】A．由理想气体状态方程可得代入数据，联立解得即A状态的内能等于C状态的内能，故A错误；B．由理想气体状态方程可得由图可知联立解得所以故B正确；C．因为图像的面积等于功，则从A状态至D状态的整个过程中，气体对外做功故C正确；D．从A状态到B状态的过程中，气体吸收了320J的热量，同时气体对外做功所以气体内能增加了，故D正确。本题要求选择不正确的，故选A。题型四：热力学和理想气体方程的综合问题10．（22-23高二下·安徽滁州·期末）如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直倒立在两木块上，汽缸底水平，汽缸质量为、横截面积为、高为，质量、厚度可忽略的活塞在汽缸中封闭了一定质量的理想气体，气体温度，活塞静止，此时活塞到汽缸开口端的距离为。通过一定的方法使汽缸内封闭气体从外界吸收了热量，此时气体温度为，已知大气压强为，重力加速度大小，求：（1）最终气体的压强；（2）此过程中封闭气体的内能变化。【答案】（1）；（2）【详解】（1）初始时气体压强为气体体积温度。假设汽缸足够长，温度变为根据盖—吕萨克定律有解得汽缸体积表明活塞向下移动后气体做等容变化，最终气体的压强为，体积，温度。根据理想气体状态方程有解得（2）封闭气体在等压变化过程中气体对外界做的功对封闭气体，应用热力学第一定律有联立解得11．（2023·四川成都·一模）如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。（1）求物块质量；（2）活塞上仍放质量为物块，为使得活塞回到距缸底为H的高度，求密封气体的热力学温度T应缓慢上升为多少；（3）若（2）过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）以被密封气体为研究对象，初态，设封闭气体的压强为，由力的平衡条件有活塞从位置H到位置，气体发生等温变化，设末状态压强为，由玻意耳定律可知解得末态，由力的平衡条件有解得（2）封闭气体原来的温度为活塞从位置H到位置的过程，气体发生等压变化，设升温之后的温度为，由盖—吕萨克定律有解得（3）外界对气体做功为由热力学第一定律有解得12．（21-22高二下·江苏苏州·期中）如图所示，上端带有卡口的横截面积为S、高为L的导热性能良好的气缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A，气缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能U与热力学温度T的关系为U=αT，其中α为已知常数，活塞B的质量为m，重力加速度为g，大气压强为p0，水银的密度为ρ，环境热力学温度为T0时，活塞离缸底的距离为L，U形气压计两侧水银面的高度差为Δh。求：（1）活塞B的质量为m；（2）环境温度由T0缓慢升高至2T0时，U形气压计两侧水银面的高度差Δh1；（3）环境温度由T0缓慢升高至2T0时过程中，气体吸收的热量。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）初始状态，气体A压强对活塞，根据平衡条件得解得（2）缓慢升高环境温度，活塞B上升，气体发生等压变化，U形导管内侧水银面的高度差不变，设活塞B刚好到达容器口时，温度为，由盖—吕萨克定律得解得之后，气体温度由升高到，气体发生等容变化。设压强，根据得又联立得（3）整个过程中，外界对气体做的功由热力学第一定律得解得，【专题强化】一、单选题13．（23-24高二下·江苏南通·期中）如图所示，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段液柱。用手捂住烧瓶，会观察到液柱缓慢向外移动。关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（）A．气体的压强变小 B．气体的内能增加C．气体温度保持不变 D．气体向外释放热量【答案】B【详解】A．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，即气体的压强不变，故A错误；B．用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高，忽略气体的分子势能，则气体内能由温度决定，即气体的内能增加，故B正确；C．用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高，故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，故D错误。故选B。14．（23-24高二下·江苏淮安·期中）下列说法中正确的是（）A．0K即0℃B．热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体C．温度高的物体其内能一定大D．温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映【答案】D【详解】A．0K为，故A错误；B．热量可以自发地从温度高的物体传到温度低的物体，温度高的物体内能可能少，所以热量可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体，故B错误；C．温度高的物体，分子的平均动能大，还与质量有关，内能不一定大，故C错误；D．温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映，温度越高，分子热运动越激烈，故D正确。故选D。15．（2024·天津河西·二模）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示。圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。则气体从状态的过程中，下列说法正确的是（）A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大B．从A到B的过程中，气体从外界吸热C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大D．从B到C的过程中，气体从外界吸热【答案】A【详解】A．从A到B的过程中，桌子缓慢下降，由于汽缸导热性能良好，可知气体等温压缩，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，故A正确；B．从A到B的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故B错误；C．从B到C的过程中，桌面受力不变，气体压强一定，根据盖吕萨克定律可知，温度降低，体积一定减小，故C错误；D．从B到C的过程中，气体温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故D错误。故选A。16．（21-22高二下·江苏苏州·期中）卡诺循环（Carnotcycle）是只有两个热源的简单循环。如图所示是卡诺循环的P-V图像，卡诺循环包括四个过程：a→b等温过程；b→c绝热膨胀过程；c→d等温过程；d→a绝热压缩过程。整个过程中封闭气体可视为理想气体，下列说法正确的是（）A．a→b过程，气体放出热量B．c→d过程，气体对外界做功C．a→b过程温度为T1，c→d过程温度为T2，则T1＜T2D．b→c过程气体对外做功为W1，d→a过程外界对气体做功为W2，则W1=W2【答案】D【详解】A．a→b过程气体体积增大，气体对外界做功，则等温变化，内能不变由热力学第一定律可知所以气体吸收热量，故A错误；B．c→d过程中，等温压缩，内能不变，外界对气体做功，故B错误；C．a→b过程温度为T1，c→d过程温度为T2，根据理想气体状态方程，压强体积乘积越大，温度越高，则T1＞T2故C错误；D．b→c过程和d→a过程都是绝热过程，且气体温度变化大小相同，则内能变化量的大小相同，根据热力学第一定律，Q=0，可知，b→c过程气体对外做功为W1，d→a过程外界对气体做功为W2，则W1=W2故D正确。故选D。17．（2024·河北石家庄·二模）如图所示，在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封，吸管中注入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度值，就制作成了一个简易气温计。若外界大气压不变，下列说法正确的是（）A．吸管上的温度刻度分布不均匀B．吸管上标的温度值由下往上减小C．温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量D．温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数减少【答案】D【详解】A．若油柱缓慢移动，则封闭的理想气体发生了等压变化，则所以由此可知，吸管上的温度刻度分布均匀，故A错误；B．若温度升高，气体体积变大，油柱向上移动，则吸管上的温度刻度值由下往上增大，故B错误；C．气温升高时，气体内能增加，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于对外做的功，罐内气体增加的内能小于吸收的热量，故C错误；D．随温度升高，每个分子产生的平均撞击力变大，而气体发生等压变化，则单位时间内罐内壁单位面积上受到气体分子撞击的次数减小，故D正确。故选D。18．（2024高三·全国·专题练习）如图所示，一定质量的某种理想气体，沿图像中箭头所示方向，从状态A开始先后变化到状态B、C，再回到状态A。已知气体处于状态A时的温度为，大气压，则下列判断正确的是（）A．气体从状态C到状态A的过程中，温度先减小再增加B．从状态A变化到状态B，气体一定从外界吸收热量C．从状态A变化到状态C过程气体一定放出600J的热量D．从状态A→B→C→A的过程中，外界对气体做功200J【答案】B【详解】A．根据理想气体状态方程根据几何关系可知气体从状态C到状态A的过程中，压强与体积的乘积先增大后减小，则温度先增加再减小，故A错误；B．从状态A变化到状态B，体积膨胀，气体对外界做功，，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，，气体一定吸收热量，故B正确；C．B→C体积不变，气体不做功，从状态A变化到状态C过程根据可知因此根据热力学第一定律得因此从状态A变化到状态C过程气体一定吸收600J的热量，故C错误；D．从状态A→B→C→A的过程中，外界对气体做功故D错误。故选B。19．（2024高三·全国·专题练习）如图所示，一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态。AB的反向延长线过O点，BC和DA连线与横轴平行，CD与纵轴平行。下列判断正确的是（）A．A→B过程，外界对气体做功，气体内能增加B．B→C过程，气体体积增大C．C→D过程，气体压强减小的原因是气体分子数密度减小D．整个过程，气体对外做的功大于外界对气体做的功【答案】C【详解】A．A→B过程为等容变化过程，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，故A错误；B．B→C过程为等压过程，温度降低，根据理想气体状态方程可知，气体体积减小，故B错误；C．C→D过程为等温过程，气体压强减小，体积增大，由于分子平均动能不变，因此压强减小的原因是气体分子数密度减小，故C正确；D．作出气体状态变化对应的p-V图像，如图所示p-V图像与V轴围成的面积代表功，B→C过程外界对气体做功，C→D过程气体对外做功，可以确定整个过程气体对外做的功小于外界对气体做的功，故D错误。故选C。20．（2024·山东济南·二模）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b→c→a回到初始状态a，其T-V图像如图所示。下列说法正确的是（）

A．a、b状态对应的压强之比为3∶2B．b→c过程，容器壁单位面积上的分子平均作用力变小C．c→a过程为绝热过程D．a→b→c→a整个过程向外放出的热量等于外界对气体做的功【答案】D【详解】A．根据理想气体的状态方程可得代入数据得=6∶1故A错误；B．b→c过程温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，容器壁单位面积上的分子平均作用力变大，故B错误；C．c→a过程体积缩小，外界对气体做功W>0等温变化，内能不变ΔU=0由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q<0气体向外界放热，故C错误；D．将V-T图像转化为p-V图像，根据图线下方围成的面积等于功易知，a→b过程中气体体积增大，气体对外做功，b→c过程体积不变，对外不做功，c→a过程体积缩小，外界对气体做功，p-V图像围成的封闭面积等于外界对气体做的功，回到原状态A，温度回到初始状态，全过程内能变化量ΔU=0由热力学第一定律ΔU=Q+W得，气体一定放出热量且放出的热量等于外界对气体做的功，故D正确。故选D。

21．（2024·江苏南通·二模）如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。已知A内有一定质量的理想气体，B内为真空.抽开隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态.则该气体（）A．内能减小，温度降低 B．内能减小，温度不变C．内能不变，温度不变 D．内能不变，温度降低【答案】C【详解】由于B内为真空，当抽开隔板K后，气体扩散，不做功，且由于为绝热系统，根据所以内能不变，因为是理想气体，所以温度不变，故选C。22．（2024·湖北·三模）如图所示，粗细均匀的玻璃管（上端开口，下端封闭）竖直放置，管内用长为h=15cm的水银柱封闭一段长l=30cm的理想气体，现将玻璃管在竖直平面内缓慢转至水平放置（水银未溢出）。已知大气压强p0=75cmHg，玻璃管导热性能良好且环境温度保持不变。下列说法正确的是（）A．玻璃管缓慢转至水平放置的过程中，气体放出热量B．玻璃管缓慢转至水平放置的过程中，外界对气体做功C．玻璃管竖直放置时，封闭气体的压强为60cmHgD．玻璃管水平放置时，封闭气体的长度为36cm【答案】D【详解】玻璃管竖直放置时，封闭气体的压强为玻璃管水平放置时，封闭气体的压强为由玻意耳定律可得解得玻璃管水平放置时，封闭气体的长度为玻璃管缓慢转至水平放置的过程中，气体温度不变，则气体内能不变，气体的体积增大，则气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体吸收热量。故选D。23．（2024·山东·三模）一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比。某密闭容器内的理想气体自状态A变化至状态B，再变化至状态C，其变化过程的p-V图像如图中的实线所示，已知这些气体在状态A时的内能为U0，下列说法正确的是（）A．自状态A至状态B，气体的温度不变B．气体在状态B时的内能为3U0C．自状态A至状态B，气体吸收的热量为8U0+4p0V0D．自状态A至状态B，再至状态C，气体吸收的热量比放出的热量多2U0【答案】C【详解】A．由图像可知自状态A至状态B，p、V的乘积增大，根据可知气体的温度升高，故A错误；BC．自状态A至状态B，图像为过原点的一条直线，根据几何知识可知状态B的体积为3V0，气体对外界做功为根据理想气体状态方程有解得根据题意可知气体在状态B时的内能为9U0，气体内能变化量为根据热力学第一定律有解得故B错误，C正确；D．从B状态到C状态，外界对气体做功根据理想气体状态方程有解得根据题意可知气体在状态C时的内能为3U0，气体内能变化量为根据热力学第一定律有解得B状态到C状态气体放出热量，则自状态A至状态B，再至状态C，气体吸收的热量和放出的热量的差值为故D错误。故选C。二、多选题24．（2024·陕西铜川·三模）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。假设“空气充电宝”在工作过程中，其中的气体可看成质量不变的理想气体，其图像如图所示。以下说法中正确的是（）A．气体由状态a到状态b的过程中体积增大B．气体由状态a到状态b的过程中分子平均动能减小C．气体由状态a到状态b的过程中一定要从外界吸热D．气体由状态b到状态c的过程中密度增大E．气体由状态b到状态c的过程中单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减小【答案】ACE【详解】A．气体由状态a到状态b的过程中，气体做等压变化，有气体由状态a到状态b的过程中，温度升高，体积增大，故A正确；B．气体由状态a到状态b的过程中，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；C．气体由状态a到状态b的过程中，温度升高，气体内能增大，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律则气体由状态a到状态b的过程中一定要从外界吸热，故C正确；D．气体由状态b到状态c的过程中气体压强减小，温度降低，图线上各点与原点连线的斜率逐渐减小，根据可得图像中的状态点与原点连线的斜率与体积大小成反比，故气体由状态b到状态c的过程中，气体体积增大，密度减小，故D错误；E．气体由状态b到状态c的过程中，温度降低，气体分子平均动能减小，体积减小，单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减小，对单位面积器壁的压力减小，故E正确。故选ACE。25．（2024·陕西宝鸡·三模）一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd过程到达状态d其热力学温度随体积变化的T-V图像如图所示，其中ab垂直于横轴，cd垂直于纵轴，ad连线的延长线过坐标原点O，且与bc平行。下列判断正确的是（）A．气体在状态a的内能小于在状态b的内能B．从状态b到状态c过程中，气体向外界放热C．从状态c到状态d过程中，气体吸收热量等于对外做的功D．从状态b到状态c过程中，气体分子的平均动能减小E．气体在状态a的压强小于在状态c的压强【答案】ACE【详解】A．气体在状态a的温度小于在状态b的温度，所以气体在状态a的内能小于在状态b的内能，故A正确；B．从状态b到状态c过程中，气体温度升高，内能增大从状态b到状态c过程中，气体体积变大，外界对气体做负功由热力学第一定律，可知所以气体从外界吸热，故B错误；C．从状态c到状态d过程中，气体温度不变，内能不变气体体积增大，外界对气体做负功，气体吸热，由热力学第一定律，可知气体吸收热量等于对外做的功，故C正确；D．从状态b到状态c过程中，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，故D错误；E．在等压过程，所以气体在状态a的压强等于在状态d的压强；从状态c到状态d过程中，气体等温膨胀，由，可知气体在状态d的压强小于在状态c的压强，所以气体在状态a的压强小于在状态c的压强，故E正确。故选ACE。26．（23-24高二下·河北石家庄·阶段练习）如图所示为一定质量的理想气体由状态到状态再到状态的图，下列说法正确的是（）A．状态到状态过程，气体密度变大B．状态到状态过程，气体先放热再吸热C．、两状态气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等D．、两状态气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等【答案】CD【详解】A．根据可知状态到状态过程，压强减小，温度升高，则体积变大，气体密度变小，选项A错误；B．状态到状态过程，气体体积一直减小，外界对气体做功，即W>0；温度先升高后降低，则内能先增加后减小，根据∆U=W+Q可知，气体在前一阶段的吸热放热不能确定，后一阶段气体一定放热，选项B错误；CD．、两状态压强相等，气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等，但是温度和体积不等，则气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等，选项CD正确；故选CD。27．（2024·天津·二模）容器内密闭一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p—V图像如图所示，下列说法正确的是（）A．气体处于状态B时的热力学温度是A状态时的3倍B．从状态B变化到状态C，气体的内能不变C．从状态B变化到状态C，单位时间容器壁单位面积上碰撞的分子数减少D．从状态A变化到状态B的过程气体放热【答案】AC【详解】A．根据理想气体状态方程有结合图像中的数据解得即气体处于状态B时的热力学温度是A状态时的3倍，故A正确；B．从状态B变化到状态C，根据理想气体状态方程有结合图像中的数据解得可知，从状态B变化到状态C，气体温度降低，气体内能减小，故B错误；C．从状态B变化到状态C，气体体积不变，气体分布的密集程度不变，结合上述可知，气体温度降低，分子运动的平均速率减小，则单位时间容器壁单位面积上碰撞的分子数减少，故C正确；D．从状态A变化到状态B的过程，体积增大，气体对外做功，结合上述可知，气体温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律可知，从状态A变化到状态B的过程气体吸热，且吸收的热量大于气体对外做功的大小，故D错误。故选AC。28．（2024·全国·模拟预测）如图所示为气压式升降椅和简易结构切面图，在气缸和气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，气缸密封性和导热性良好，忽略一切摩擦。设无人坐椅时，气缸内气体的初始状态为A；有人慢慢地坐到座椅上后，双脚离地，椅面下降，气缸内气体稳定后的状态为B；空调开启，室内温度下降至某值并保持恒温，气缸内气体稳定后的状态为C；最后此人离开座椅，气缸内气体稳定后的状态为D。关于气缸内气体的描述，下列说法错误的是（）A．状态A到B，外界对气体做功，气体内能一直增大B．状态B到C，气体分子热运动的平均动能保持不变C．状态C到D，气体对外界做功，气体从外吸收热量D．状态A与状态D的气体分子热运动的平均动能相等【答案】ABD【详解】A．状态A到B，外界对气体做功，同时气体向外界放出热量，由热力学第一定律可知气体内能不一定增大，故A错误；B．依题意，状态B到C，气缸内气体温度降低，则气体分子热运动的平均动能也随之减小，故B错误；C．依题意，状态C到D，气体对外界做功，内能保持不变，由可知气体从外界吸收热量，故C正确；D．依题意，状态A与状态D的气体温度不同，所以两个状态下分子热运动的平均动能也不相等，故D错误。故选ABD。29．（2024·重庆·二模）如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（）A．在状态A时，缸内封闭气体的压强为 B．在状态C时，C．整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q D．直线BC一定不过坐标原点【答案】AB【详解】A．由L一T图像可知，从状态A到状态B，缸内封闭气体发生等容变化，活塞位于卡点处，从状态B到状态C，缸内封闭气体发生等压变化，缸内封闭气体的压强恒为，从状态A到状态B，由解得故A正确；B．从状态B到状态C，由联立解得故B正确；C．从状态B到状态C，缸内封闭气体对外做功由热力学第一定律，有故C错误；D．从状态B到状态C，由(C为常量)知直线BC一定过坐标原点，故D错误。故选AB。三、解答题30．（2024·四川德阳·二模）一定质量的理想气体压强与热力学温度T的关系图象如图所示，气体从状态C变化到状态B，再变化到状态，线段与T轴平行，的延长线过原点，已知该气体在状态C时的体积为．求：（1）该气体在状态B时的体积；（2）该气体从状态C到状态A的过程中，气体是吸热还是放热，气体与外界交换的热量Q为多少？【答案】（1）（2）放热，【详解】（1）气体从状态C变化到状态B为等压变化，由气体实验定律得代入数值可得（2）由图像可知，气体从状态变化到状态，为等容变化，则气体从状态到状态，外界对气体做功为气体从状态到状态，温度不变，可知由热力学第一定律可知负号表示放热。31．（2024·浙江台州·二模）海洋温差发电安全无污染，储量巨大。在某次发电测试实验中，探测到490m深处的海水温度为290K，如图所示，在此处将氨水蒸气封闭在横截面积的气缸内，气缸从深海490m深处上浮到海面，随着海水温度升高，封闭气体的体积增大，活塞缓慢上升且始终未脱离气缸。氨水蒸气可看作理想气体，气缸导热性能良好，活塞质量不计。已知海面处温度、此处气体体积，大气压强恒为，海水密度。（1）气缸从深海上浮到海面，气缸内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或者“不变”）及内能______（选填“变大”、“变小”或者“不变”）；（2）求气缸在深海中上浮490m到海平面的过程中，活塞相对缸底上升的距离（计算结果保留3位有效数字）；（3）在上述过程中，气缸内含蒸气1.7kg，上升过程吸收的总热量为105kJ，已知1摩尔蒸气的内能，其中常量，1摩尔蒸气质量为17g，求蒸气对外做的功。【答案】（1）变大，变大；（2）1.47m；（3）80kJ【详解】（1）缸从深海上浮到海面，海水温度升高，气体的温度升高，则分子平均动能变大，内能变大；（2）初始时根据理想气体状态方程解得解得（3）根据热力学第一定律有解得即对外做功80kJ。32．（2024·河北邯郸·一模）如图所示，竖直导热汽缸内有一质量不计的活塞，活塞下密封一定质量的氧气，活塞上面放有一些沙子，环境温度为，大气压强为。初状态氧气的体积为V、温度为、压强为。由于汽缸缓慢散热，为了维持活塞不下降，需要逐渐取走沙子，沙子全部取走后，随着汽缸继续散热，活塞开始下移，直到氧气与环境温度完全一致。忽略汽缸与活塞之间的摩擦力。求：（1）沙子全部取走时氧气的温度下降了多少；（2）氧气与环境温度完全一致时的体积是多少；（3）降温过程中氧气内能减少了，这一过程氧气放出的热量是多少。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）沙子全部取走时氧气压强初始状态压强温度根据得氧气的温度下降了（2）氧气与环境温度完全一致时根据得（3）降温过程中对氧气做功根据热力学第一定律这一过程氧气放出的热量33．（2024·浙江杭州·二模）如图所示，在一个绝热的气缸中，用一个横截面的绝热活塞A和固定的导热隔板B密封了两份氮气Ⅰ和Ⅱ，氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等。当氮气Ⅰ和氮气Ⅱ达到热平衡时，体积均为，氮气Ⅰ压强为，温度为。现通过电热丝缓慢加热，当氮气Ⅱ的温度增加到时停止加热，该过程氮气Ⅱ内能增加了，已知大气压，活塞A与气缸之间的摩擦不计。（1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ具有相同的（选填“压强”、“体积”或“温度”）。（2）求活塞A的质