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專題37　　熱力學定律和能量守恒定律
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學定律與氣體圖像問題 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計29次，主要考查： （1）熱力學第一定律的理解； （2）熱力學第二定律的理解； （3）熱力學定律與氣體圖像問題的綜合應用； 【備考策略】理解并能正確判斷熱力學三大定律；掌握熱力學定理與氣體圖像相結合的問題。 【命題預測】本節內容難度不大，主要考察熱力學三大定律的理解與運用，結合理想氣體考察圖像問題。雖然難度不大，2024年的考生，本節內容是不能丟分的，務必引起重視。
新高考 2023 廣東卷13題、天津卷2題、山東卷9題、浙江卷20題、山西卷8題、乙卷13題、甲卷13題、浙江春招卷19題、
2022 天津卷6題、福建卷10題、重慶卷15題、北京卷3題、江蘇卷7題、海南卷15題、遼寧卷6題、湖北卷3題、廣東卷15題、河北卷15題、湖南卷15題、山東卷5題、甲卷13題、乙卷13題、
2021 江蘇卷13題、海南卷12題、天津卷6題、山東卷2題、全國乙卷13題、全國甲卷13題 、河北卷15題、
【導航窗口】
知識梳理
一、熱力學第一定律 2
二、能量守恒定律 2
三、熱力學第二定律 2
考點突破
考點一　熱力學第一定律與能量守恒定律 3
角度1：熱力學第一定律的表述 3
角度2：能量變化 5
考點二　熱力學第二定律 7
考點三　熱力學定律與氣體實驗定律的綜合 10
考點過關
【素質基礎練】 13
【能力提高練】 20
【高考通關練】 29
一、熱力學第一定律
1．改變物體內能的兩種方式
(1)做功；(2)熱傳遞．
2．熱力學第一定律
(1)內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做功的和．
(2)表達式：ΔU＝Q＋W.
(3)ΔU＝Q＋W中正、負號法則：
物理量 意義 符號 W Q ΔU
＋ 外界對物體做功 物體吸收熱量 內能增加
－ 物體對外界做功 物體放出熱量 內能減少
二、能量守恒定律
1．內容
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者是從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變．
2．條件性
能量守恒定律是自然界的普遍規律，某一種形式的能是否守恒是有條件的．
3．第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律．
三、熱力學第二定律
1．熱力學第二定律的兩種表述
(1)克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體．
(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響．或表述為“第二類永動機是不可能制成的．”
2．用熵的概念表示熱力學第二定律
在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小．
3．熱力學第二定律的微觀意義
一切自發過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行．
4．第二類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學第二定律．
考點一　熱力學第一定律與能量守恒定律
1．熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內能的過程是等效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系．此定律是標量式，應用時功、內能、熱量的單位應統一為國際單位焦耳．
2．三種特殊情況
(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內能的增加；
(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內能的增加；
(3)若過程的初、末狀態物體的內能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．
角度1：熱力學第一定律的表述
【典例1】（2023·天津·統考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（　　）

A．對外做功 B．內能減小 C．吸收熱量 D．壓強不變
【答案】B
【詳解】A．由于爬山過程中氣體體積不變，故氣體不對外做功，故A錯誤；
B．爬山過程中溫度降低，則氣體內能減小，故B正確；
C．根據熱力學第一定律可知，
爬山過程中氣體不做功，但內能見效，故可知氣體放出熱量，故C錯誤；
D．爬山過程中氧氣瓶里的氣體容積質量均不變，溫度減小，根據理想氣體狀態方程有
可知氣體壓強減小，故D錯誤；
故選B。
【變式1】（2023·廣東廣州·廣東實驗中學?？寄M預測）火熱的6月即將到來，高三的同學們也進入高考最后的沖刺，教室里的空調為同學們提供了舒爽的環境，空調的工作原理如圖所示，以下表述正確的是（　　）
A．空調的工作原理對應的是熱力學第一定律的開爾文表述制冷機
B．空調的工作原理反映了熱傳導的方向性
C．此原理圖中的
D．此原理圖說明熱量不能從低溫物體傳到高溫物體
【答案】B
【詳解】A．空調的工作原理對應的是熱力學第二定律的開爾文表述制冷機，A錯誤；
B．空調的工作原理反映了熱傳導的方向性，熱量不能自發的從低溫物體傳導給高溫物體，但在其他能力干預下，可以從低溫物體傳導給高溫物體，B正確；
C．此原理圖中的，C錯誤；
D．此原理圖說明在外界干預下，熱量能從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤。
故選B。
【變式2】（2023·河北衡水·河北棗強中學?？寄M預測）對分子動理論以及熱力學定律的理解，下列說法正確的是（　?。?br/>A．物體的內能與物體的溫度以及物體的體積有關
B．給足球打氣時，越來越費力的原因是分子斥力的作用
C．對于一定質量的理想氣體，溫度升高其內能可能不變
D．一定質量的理想氣體，從外界吸收熱量的同時體積增加，氣體內能可能不變
【答案】AD
【詳解】A．物體的內能是物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，分子的平均動能與溫度有關、物體的分子勢能與物體的體積有關，因此物體的內能與物體的溫度以及物體的體積有關，故A正確；
B．給足球打氣時，越來越費力，是因為足球內氣體壓強增大，故B錯誤；
C．理想氣體溫度升高，氣體的內能一定增加，故C錯誤；
D．一定質量的理想氣體從外界吸收熱量的同時對外界做功，由熱力學第一定律有
當，且時，氣體的內能保持不變，故D正確。
故選AD。
角度2：能量變化
【典例2】（2023·山西·統考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?，F通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　　）

A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
【答案】AD
【詳解】A．當電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時，f中的氣體內能增大，溫度升高，根據理想氣體狀態方程可知f中的氣體壓強增大，會緩慢推動左邊活塞，可知h的體積也被壓縮壓強變大，對活塞受力分析，根據平衡條件可知，彈簧彈力變大，則彈簧被壓縮。與此同時彈簧對右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動左邊活塞。故活塞對h中的氣體做正功，且是絕熱過程，由熱力學第一定律可知，h中的氣體內能增加，A正確；
B．未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等，當系統穩定時，活塞受力平衡，可知彈簧處于壓縮狀態，對左邊活塞分析，
則
分別對f、g內的氣體分析，根據理想氣體狀態方程有，
由題意可知，因彈簧被壓縮，則，聯立可得，，B錯誤；
C．在達到穩定過程中h中的氣體體積變小，壓強變大，f中的氣體體積變大。由于穩定時彈簧保持平衡狀態，故穩定時f、h中的氣體壓強相等，根據理想氣體狀態方程對h氣體分析可知，
聯立可得，C錯誤；
D．對彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統分析，根據平衡條件可知，f與h中的氣體壓強相等，D正確。
故選AD。
【變式1】（2024·山東·模擬預測）中醫拔罐療法在中國有著悠久的歷史，早在成書于西漢時期的帛書《五十二病方》中就有類似于后世的火罐療法。其方法是以罐為工具，將點燃的紙片放入一個小罐內，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上，造成局部瘀血，以達到通經活絡、行氣活血、消腫止痛、祛風散寒等作用的療法。在將火罐壓在皮膚上的很短時間內，以下說法正確的是（　?。?br/>A．火罐“吸”在皮膚上的主要原因是火罐內的氣體體積不變，溫度降低，壓強減小
B．火罐“吸”在皮膚上的主要原因是火罐內的氣體體積不變，溫度升高，壓強增大
C．火罐內的氣體吸收熱量，內能增大
D．火罐內氣體分子單位時間內撞擊火罐底部的次數增加
【答案】A
【詳解】AB．在剛開始的很短時間內，火罐內部氣體體積不變，由于火罐導熱性良好，所以火罐內氣體溫度迅速降低，根據可知，氣體壓強減小，在外界大氣壓的作用下火罐“吸”在皮膚上，故A正確，B錯誤；
C．因氣體的體積不變，則，而溫度迅速降低，則氣體內能減小，根據熱力學第一定律，，可得，即氣體向外放熱，故C錯誤；
D．因氣體的體積不變，則單位體積內的分子數不變，而氣體的溫度降低，則分子的平均動能減小，每個分子的平均速率變小，則火罐內氣體分子單位時間內撞擊火罐底部的次數變少，故D錯誤。
故選A。
【變式2】（2023·河南·校聯考模擬預測）一定質量的理想氣體封閉在氣缸中，氣體由狀態A經狀態B、C最終變化到D，該過程中氣體的V-T圖像如圖，O、A、D三點共線。下列說法正確的是（　?。?br/>A．氣體由A到B一定是從外界吸收熱量
B．氣體在狀態A單位時間對單位面積器壁的沖量小于在狀態B的沖量
C．氣體由B到C從外界吸收熱量
D．氣體由C到D對外做的功大于從外界吸收的熱量
E．氣體在狀態A與狀態D的壓強相等
【答案】CBE
【詳解】A．氣體由A到B體積減小，外界對氣體做功，溫度升高，氣體的內能增加，由熱力學第一定律可知，該過程氣體不一定從外界吸收熱量，故A錯誤；
B．根據理想氣體狀態方程可知，狀態A的壓強小于狀態B，則狀態A氣體對單位面積壓力更大，根據可知，狀態A單位時間對單位面積器壁的沖量更小，故B正確；
C．氣體由B到C，體積不變，氣體不做功，溫度升高，氣體的內能增加，由熱力學第一定律可知氣體從外界吸收熱量，故C正確；
D．氣體由C到D的過程，做等溫變化，氣體的內能不變，體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，氣體對外做的功等于從外界吸收的熱量，故D錯誤；
E．由，得，因為O、A、D三點共線，氣體在狀態A、D的壓強相等，故E正確。
故選CBE。
考點二　熱力學第二定律
1．熱力學第二定律的涵義
(1)“自發地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．
(2)“不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等．在產生其他影響的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程．
2．熱力學第二定律的實質
熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性．
3．熱力學過程方向性實例
(1)高溫物體低溫物體．
(2)功熱．
(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大)．
(4)不同氣體A和B混合氣體AB.
4．熱力學第一、第二定律的比較
熱力學第一定律 熱力學第二定律
定律揭示的問題 它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內能改變量三者的定量關系 它指出自然界中出現的過程是有方向性的
機械能和內能的轉化 當摩擦力做功時，機械能可以全部轉化為內能 內能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機械能
表述形式 只有一種表述形式 有多種表述形式
兩定律的關系 在熱力學中，兩者既相互獨立，又互為補充，共同構成了熱力學知識的理論基礎
5.兩類永動機的比較
第一類永動機 第二類永動機
設計要求 不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器 從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響的機器
不可能制成的原因　 違背能量守恒定律 不違背能量守恒定律，違背熱力學第二定律
【典例3】（2023·浙江·統考高考真題）下列說法正確的是（ ）
A．熱量能自發地從低溫物體傳到高溫物體
B．液體的表面張力方向總是跟液面相切
C．在不同的慣性參考系中，物理規律的形式是不同的
D．當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率大于波源振動的頻率
【答案】BD
【詳解】A．根據熱力學第二定律可知熱量能不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體，故A錯誤；
B．液體的表面張力方向總是跟液面相切，故B正確；
C．由狹義相對論的兩個基本假設可知，在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的，故C錯誤；
D．根據多普勒效應可知當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率大于波源振動的頻率，故D正確。
故選BD。
【變式1】（2023·四川雅安·統考模擬預測）下列有關物質的性質以及熱學現象的說法中正確的是（　　）
A．用吸盤、細線將洗凈的玻璃板水平懸掛并貼在水面上，當緩慢地提起玻璃板脫離水面的一瞬間，拉力等于玻璃板的重力
B．非晶體的微觀結構跟液體非常相似，嚴格來說，只有晶體才能叫做真正的固體
C．當物質分子間的分子力為零時，分子勢能值最小
D．第二類永動機不違反熱力學第二定律，只違反熱力學第一定律
E．在散熱的條件下被壓縮的氣體內能不一定增加
【答案】BCE
【詳解】A．玻璃板脫離水面的一瞬間，除了受重力、拉力外，還受到水分子對它的引力。所以拉力大于玻璃板的重力，故A錯誤；
B．非晶體的微觀結構跟液體非常相似，嚴格來說，只有晶體才能叫做真正的固體，故B正確；
C．當r>r0，分子力表現為引力，分子距離越大，分子勢能越大；當rD．第二類永動機不違反熱力學第一定律，卻違反熱力學第二定律，故D錯誤；
E．氣體被壓縮時外界對氣體做功，同時在對外放出熱量，由于不知功與熱量的豎直，根據熱力學第一定律可知，在散熱的條件下被壓縮的氣體內能不一定增加，故E正確。
故選BCE。
【變式2】（2023·四川綿陽·統考模擬預測）關于熱力學定律，下列說法正確的是（　　）
A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功
B．一定質量的氣體等容降溫過程中氣體吸收熱量
C．無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能
D．利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，可解決能源短缺的問題
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律
【答案】ACE
【詳解】A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中，內能不變，外界對氣體做功，根據熱力學第一定律可知，氣體放熱，且放出的熱量等于外界對氣體做的功，故A正確；
B．一定質量的氣體等容降溫過程中，內能減小，沒有做功，根據熱力學第一定律可知，氣體放熱，故B錯誤；
C．根據熱力學第二定律可知，無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能，故C正確；
D．根據熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量并轉化為功而不引起其他的變化，利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，降低海水溫度的過程，消耗的能源更多，不能解決能源短缺的問題，故D錯誤；
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律，因為消耗了電能，故E正確。
故選ACE。
考點三　熱力學定律與氣體實驗定律的綜合
解決熱力學定律與氣體實驗定律的綜合問題的基本思路
【典例3】（2023·云南·統考一模）下列說法正確的是（ ）
A．射線、射線和射線是三種波長不同的電磁波
B．根據玻爾理論可知，氫原子核外電子躍遷過程中電子的電勢能和動能之和不守恒
C．分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先增大后減小
D．只要對物體進行不斷的冷卻，就可以把物體的溫度降為絕對零度
【答案】B
【詳解】A．射線、射線分別是高速氦原子核和高速電子流，射線是電磁波，A錯誤；
B．根據玻爾理論可知，氫原子核外電子躍遷過程中有光子輻射（吸收），故電子的電勢能和動能之和不守恒，B正確；
C．分子勢能隨著分子間距離的關系如圖所示
故分子勢能隨著分子間距離的增大，不可能先增大后減小，C錯誤；
D．對物體進行不斷的冷卻，物體的溫度可以接近絕對零度，但無法達到，D錯誤。
故選B。
【變式1】（2023·四川成都·統考三模）下列說法正確的是（　?。?br/>A．當液體溫度一定時，液體中懸浮的固體小顆粒越大，布朗運動越明顯
B．當分子間表現為斥力時，分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大
C．隨著科技的進步，我們可以將氣體的溫度降到絕對零度
D．物體的溫度越低，分子熱運動的平均動能越小
E．一定質量的理想氣體，如果在某個過程中溫度升高，內能一定增加，氣體可能對外做功
【答案】BDE
【詳解】A．當液體溫度一定時，液體中懸浮的固體小顆粒越小，布朗運動越明顯，選項A錯誤；
B．當分子間表現為斥力時，分子距離減小時，分子力做負功，分子勢能增加，即分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大，選項B正確；
C．絕度零度是低溫的極限，即使隨著科技的進步，也永遠不可能達到，選項C錯誤；
D．溫度是分子平均動能的標志，物體的溫度越低，分子熱運動的平均動能越小，選項D正確；
E．一定質量的理想氣體，如果在某個過程中溫度升高，內能一定增加，氣體體積可能增加，即可能對外做功，選項E正確。
故選BDE。
【變式2】（2023·天津·模擬預測）根據熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是（　　）
A．機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能
B．自發的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的
C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃
D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發展，第二類永動機可以被制造出來
【答案】AB
【詳解】A．機械能可以全部轉化為內能，而內能也可以全部轉化為機械能，只是在這個過程中會引起其他變化，A正確；
B．根據熱力學第二定律可知，自發的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，B正確；
C．根據熱力學第三定律可知，制冷機也不能使溫度降到－293℃（低于絕對零度），C錯誤；
D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能被制造出來，D錯誤。
故選AB。
【變式3】（2021·天津紅橋·統考二模）下列說法正確的是（　?。?br/>A．一定質量的零攝氏度的水結成同溫度的冰，分子平均熱運動動能不會改變
B．一定質量的氣體體積變大一定對外做功
C．無論科技如何發達，降溫技術有多么高明絕對零度都不可能真正達到
D．隨著溫度的升高，物質的每個分子熱運動劇烈程度都在加劇
【答案】AC
【詳解】A．一定質量的零攝氏度的水結成同溫度的冰，溫度不變，分子平均熱運動動能不會改變，故A正確；
B．一定質量的氣體若自由膨脹，體積增大，但是不對外做功，故B錯誤；
C．無論科技如何發達，降溫技術有多么高明絕對零度都不可能真正達到，故C正確；
D．溫度是分子無規則熱運動激烈程度的反映，溫度升高，分子熱運動加劇，分子的平均動能增大，但這是一個統計規律，由于分子運動是雜亂無章的，不是每個分子的動能都增大，某個分子的動能可能減小，故D錯誤；
故選AC。
考點過關
【素質基礎練】
1．（2020·天津東麗·統考模擬預測）下列說法正確的是（ ）
A．液體的溫度越高，其分子熱運動越劇烈，分子平均動能越大
B．某氣體摩爾體積為V，阿伏伽德羅常數為NA則分子體積為
C．氣體對外界做功，其內能一定減小
D．相互間達到熱平衡的兩物體的內能一定相等
【答案】A
【詳解】A．溫度是分子平均動能的標志，溫度越高分子平均動能越大，分子運動越劇烈，故A正確；
B．某氣體摩爾體積為V，阿伏伽德羅常數為NA，則每個氣體分子平均所占據的空間體積為，分子的體積則小于，故B錯誤；
C．根據熱力學第一定律，有U = Q＋W，可知氣體對外界做功，其內能不一定減小，故C錯誤；
D．相互間達到熱平衡的兩物體的溫度一定相等，分子平均動能相等，內能不一定相等，故D錯誤。
故選A。
2．（2023·山東濟南·山東師范大學附中?？寄M預測）如圖所示，一定質量的理想氣體的圖像從1→2→3的過程中，下列說法正確的是（ ）

A．狀態1的壓強大于狀態2的壓強
B．1→2過程中氣體內能的減少量大于2→3過程內能的增加量
C．1→2過程外界對氣體做的功大于氣體放出的熱量
D．2→3過程中氣體分子單位時間內在器壁單位面積上撞擊的次數減小
【答案】D
【詳解】A．根據理想氣體狀態方程
可得
由圖像可知
可得狀態1的壓強與狀態2的壓強大小關系為
故A錯誤；
B．由圖像可知，氣體從1→2→3過程，氣體溫度先降低后升高，氣體內能先減小后增大，由于狀態1的溫度等于狀態3的溫度，則狀態1的氣體內能等于狀態3的氣體內能，可知1→2過程中氣體內能的減少量等于2→3過程內能的增加量，故B錯誤；
C．由圖像可知，1→2過程氣體體積減小，外界對氣體做正功，氣體溫度降低，氣體內能減少，根據熱力學第一定理可知，外界對氣體做的功小于氣體放出的熱量，故C錯誤；
D．由圖像可知，2→3過程氣體壓強保持不變，氣體溫度升高，分子平均動能增大，根據壓強微觀意義可知，氣體分子單位時間內在器壁單位面積上撞擊的次數減小，故D正確。
故選D。
3．（2023·河北·校聯考模擬預測）一定量的理想氣體從狀態經狀態變化到狀態，其圖像如圖所示，則氣體（ ）

A．由狀態a變化到狀態b的過程，氣體對外界做正功
B．由狀態b變化到狀態c的過程，氣體溫度升高
C．由狀態a經狀態b變化到狀態c的過程，氣體向外界放熱
D．由狀態a經狀態b變化到狀態c的過程，氣體的內能先不變后增大
【答案】C
【詳解】ABD．根據理想氣體狀態方程
可得
可知圖像的斜率為溫度，由狀態變化到狀態的過程為等溫過程，氣體體積減小，外界對氣體做正功，溫度不變則氣體內能不變，由圖可知狀態到狀態的過程的乘積在減小，氣體溫度降低，則內能減小，故ABD錯誤；
C．由狀態經狀態變化到狀態的過程，外界對氣體一直做正功，始、末狀態相比氣體內能減小，根據熱力學第一定律
可知氣體向外界放熱，故C正確。
故選C。
4．（2023·河北·校聯考三模）體育課中，小明用打氣筒給籃球打氣，整個打氣過程緩慢進行，每次打氣筒活塞都將壓強為的一整筒空氣壓入籃球，無漏氣，氣體可視為理想氣體。設籃球的體積為且不變，打氣筒的體積為V，在打氣過程中，氣體的溫度不變，下列說法中不正確的是（　　）

A．籃球內氣體的分子數密度不斷增大
B．籃球內氣體的內能不斷增大
C．每打一次氣前后，籃球內氣體壓強變化量為
D．打氣過程中氣體從外界吸收熱
【答案】D
【詳解】A．籃球內氣體分子數增加，總體積不變，分子數密度增大，故A正確；
B．籃球內分子數增加，內能增大，故B正確；
C．籃球的容積為，打氣筒的體積為，打氣前籃球內氣體的壓強為，打氣后籃球內氣體的壓強為，根據玻意耳定律有
整理得
故C正確；
D．以籃球內原有氣體和打入氣體整體為研究對象，打氣過程氣體溫度不變，內能不變，打氣筒對氣體做正功，由熱力學第一定律
可知，氣體向外界放出熱量，D錯誤，
本題選錯誤的，故選D。
5．（2023·廣東佛山·統考模擬預測）如圖，小明把空的玻璃瓶開口向下緩慢壓入恒溫水中，瓶內空氣無泄漏，在下降過程中（　?。?br/>
A．氣體從外界吸熱
B．單位面積單位時間氣體分子撞擊瓶壁次數增多
C．氣體內能增大
D．氣體對外做功
【答案】B
【詳解】ACD．下壓過程中，氣體壓強變大，溫度不變，則體積減小，外界對氣體做功，氣體內能不變，氣體向外放熱，選項ACD錯誤；
B．氣體壓強變大，溫度不變，則氣體分子平均動能不變，氣體體積減小，則氣體的數密度變大，則單位面積單位時間氣體分子撞擊瓶壁次數增多，選項B正確。
故選B。
6．（多選）（2023·四川綿陽·統考模擬預測）關于熱力學定律，下列說法正確的是（　?。?br/>A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功
B．一定質量的氣體等容降溫過程中氣體吸收熱量
C．無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能
D．利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，可解決能源短缺的問題
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律
【答案】ACE
【詳解】A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中，內能不變，外界對氣體做功，根據熱力學第一定律可知，氣體放熱，且放出的熱量等于外界對氣體做的功，故A正確；
B．一定質量的氣體等容降溫過程中，內能減小，沒有做功，根據熱力學第一定律可知，氣體放熱，故B錯誤；
C．根據熱力學第二定律可知，無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能，故C正確；
D．根據熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量并轉化為功而不引起其他的變化，利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，降低海水溫度的過程，消耗的能源更多，不能解決能源短缺的問題，故D錯誤；
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律，因為消耗了電能，故E正確。
故選ACE。
7．（多選）（2023·安徽六安·安徽省舒城中學?？寄M預測）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷ab、bc、cd、de四個過程到達狀態e，其中ba的延長線經過原點，bc連線與橫軸平行，de連線與縱軸平行，下列說法正確的是（　?。?br/>
A．ab過程中氣體分子熱運動平均動能增加
B．bc過程中氣體分子單位時間內擊容器壁次數不變
C．cd過程中氣體從外界吸熱大于氣體內能增量
D．de過程中氣體對外放出熱量，內能不變
【答案】AC
【詳解】A．ab過程氣體溫度升高，分子平均動能增大，故A正確；
B．bc過程溫度升高，氣體分子平均動能增大，為保持壓強不變，單位時間內氣體分子與器壁碰撞次數應減少，故B錯誤；
C．cd過程壓強減小，溫度升高，氣體體積增大，故對外做功，內能增大，根據熱力學第一定律可知，氣體從外界吸收熱量且大于內能增量，故C正確；
D．de過程氣體溫度不變，壓強減小，則體積增大，對外做功，內能不變，則氣體從外界吸收熱量，故D錯誤。
故選AC。
8．（2023·福建泉州·泉州五中?？家荒＃┮欢ㄙ|量的理想氣體從狀態A變化到狀態B，再從狀態B變化到狀態C，其壓強隨溫度的變化關系如圖所示，圖線的橫軸是攝氏溫度t，已知熱力學溫度，則

（1）氣體在狀態A時的分子數密度 （選填“大于”“小于”或“等于”）氣體在狀態C時的分子數密度。
（2）氣體從狀態A經過狀態B到狀態C的全過程 （選填“吸收”或“放出”）熱量。
【答案】 大于 吸收
【詳解】（1）[1]由理想氣體狀態方程可得
A到B的圖線為過絕對零度的傾斜直線，即氣體發生等容變化，B到C的溫度不變，隨著壓強減小，體積增大，分子數密度減小，故氣體在狀態A時的分子數密度大于氣體在狀態C時的分子數密度。
（2）[2]A到B溫度升高，吸收熱量，B到C溫度不變內能不變，但由于體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，氣體吸收熱量，故氣體從狀態A經過狀態B到狀態C的全過程吸收熱量。
9．（2023·全國·校聯考模擬預測）夏季炎熱的正午，小李將充足氣的自行車忘在室外，結果車胎爆胎。將車胎內的空氣視為理想氣體，爆胎前車胎內空氣的體積及質量均不變，爆胎過程時間極短。爆胎前，隨著氣溫的升高，車胎內空氣的壓強 （填“增大”或“減小”）；爆胎過程中，車胎內的空氣對外界做 （填“正”或“負”）功，內能 （填“增大”或“減小”）。
【答案】 增大 正 減小
【詳解】[1]爆胎前，車胎內空氣的體積不變，根據查理定律可知，當溫度升高時，車胎內空氣的壓強增大；
[2][3]因為爆胎過程時間極短，所以爆胎過程中車胎內的空氣來不及與外界發生熱交換，即Q=0，其體積膨脹對外界做正功，根據熱力學第一定律
可知，該過程車胎內空氣的內能減小。
10．（2023·河南開封·統考一模）如圖1，氣缸由兩個橫截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質剛性細桿連接在一起，可無摩擦移動A、B的質量分別為，，橫截面積分別為，，一定質量的理想氣體被封閉在兩活塞之間，活塞外側大氣壓強，已知此時氣體的體積，現使氣缸從水平放置緩慢到豎直放置，保持溫度不變，達到平衡后如圖2所示，A未到達兩氣缸連接處，取重力加速度。求：
（1）與圖1相比．活塞在氣缸內移動的距離L；
（2）從圖1到圖2過程中氣體放出熱量。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）氣缸處于圖1位置時，設氣缸內氣體壓強為，對于活塞和桿，由平衡條件得
代入數據解得，
氣缸處于圖2位置時，設氣缸內氣體壓強為，對于活塞和桿，由平衡條件得
設為氣缸處于圖2位置時缸內氣體的體積，由玻意耳定律可得
由幾何關系可得
代入數據解得
（2）對于從圖1到圖2過程，設氣體放出熱量為Q，外界對氣體做功為W，理想氣體內能只和溫度有關，保持溫度不變。根據熱力學第一定律有，
聯立得，
【能力提高練】
一、單選題
1．（2023·北京西城·北京八中校考三模）一定質量的理想氣體經過一系列變化過程，如圖所示，下列說法中正確的是（　　）

A．a→b過程中，氣體體積變大，放出熱量
B．b→c過程中，氣體溫度不變，氣體對外界做功
C．c→a過程中，氣體體積變小，放出熱量
D．c→a過程中，氣體壓強增大，外界對氣體做功
【答案】B
【詳解】A．a→b過程中，氣體壓強不變，溫度降低，根據蓋一呂薩克定律
得知，體積減小，根據熱力學第一定律
溫度降低，＜0，體積減小，W＞0，所以Q＜0，放出熱量，故A錯誤；
B．b→c過程中氣體的溫度保持不變，壓強減小，即氣體發生等溫變化，根據玻意耳定律
PV＝C
可知體積增大，氣體對外界做功，故B正確；
CD．c→a過程中，P﹣T圖像過坐標原點，P與T成正比，則氣體發生等容變化，溫度升高，所以＞0，體積不變，外界對氣體做功W＝0，所以Q＞0，吸收熱量，故CD錯誤。
故選B。
2．（2022·浙江·舟山中學校聯考模擬預測）一定質量理想氣體的狀態變化如圖所示，為圓弧，為半徑相同的圓弧。氣體從狀態經狀態、、，最終回到狀態，則（ ）

A．從狀態到狀態是等溫膨脹過程
B．從狀態到狀態，氣體吸收熱量，內能不變
C．處于狀態時氣體分子單位時間撞擊單位面積的次數一定比狀態少
D．從狀態經、、回到狀態，氣體吸收熱量
【答案】C
【詳解】A．從狀態到狀態是體積減小。等溫過程為雙曲線，為圓弧，從狀態到狀態不是等溫過程。故A錯誤；
B．從狀態a到狀態c，氣體壓強相等，體積增大，根據理想氣體狀態方程可知其溫度必定升高，且對外界做功，根據熱力學第一定律，有
氣體吸收熱量。故B錯誤；
C．根據上一選項分析，在狀態c，氣體體積較大，分子數密度較小，氣體溫度升高導致分子平均動能增加，在保持壓強不變的情況下，單位時間撞擊單位面積的次數一定較少。故C正確；
D．從狀態a經b、c、d回到狀態a，氣體的溫度不變，內能不變，外界對氣體做功等于圖形的面積，根據熱力學第一定律，有
氣體放出熱量。故D錯誤。
故選C。
3．（2023·江西·校聯考模擬預測）如圖，一定質量的理想氣體沿圖示從狀態a→b→c→a，其中ab的反向延長線通過坐標原點，bc和ca分別與橫軸和縱軸平行。下列說法正確的是（　?。?br/>
A．從a→b，氣體壓強減小 B．從a→b，氣體內能減小
C．從b→c，氣體吸收熱量 D．從c→a，氣體分子的平均動能不變
【答案】D
【詳解】AB．從a→b，氣體發生等壓變化，氣體壓強不變，溫度升高，內能增大，故AB錯誤；
C．從b→c，氣體發生等容變化，氣體不做功，溫度降低，內能減小，氣體放出熱量，故C錯誤；
D．從c→a，氣體溫度不變，氣體分子的平均動能不變，故D正確。
故選D。
二、多選題
4．（2024·陜西寶雞·校聯考模擬預測）煤氣罐是部分家庭的必需品，安全使用煤氣罐是人們比較關注的話題.煤氣罐密封性良好，將一定量的天然氣封閉在罐中，假設罐內的氣體為理想氣體。當罐內氣體溫度升高時，則下列說法正確的是（ ）
A．罐內氣體的壓強增大，內能減小
B．罐內氣體從外界吸收熱量，內能增加
C．單位時間內撞擊在單位面積煤氣罐上的分子數增多
D．罐內氣體對外界做功，氣體的分子平均動能減小
E．氣體的平均速率增大，但不能保證每個分子的運動速率都增大
【答案】BCE
【詳解】A．溫度升高，體積一定時，一定質量的氣體壓強增大，內能增加，A錯誤；
B．由熱力學第一定律知，溫度升高，體積一定，氣體內能增加，做功為零，則必然吸熱，B正確；
C．雖然體積不變，分子疏密度不變，但是由于溫度升高，氣體分子熱運動劇烈程度增加，故單位時間內撞擊在單位面積煤氣罐上的分子數增多，C正確；
D．體積不變，罐內氣體不對外做功，溫度升高，氣體分子平均動能增大，D錯誤；
E．氣體分子平均速率增大，但不能保證每個分子的運動速率都增大，E正確。
故選BCE。
5．（2022·遼寧大連·大連八中校考模擬預測）如圖所示，“奧托循環”由兩條絕熱線和兩條等容線組成，其中，a→b和c→d為絕熱過程，b→c和d→a為等容過程。下列說法正確的是（　　）
A．a→b過程中，氣體對外界做功
B．d→a過程中，氣體從外界吸收熱量
C．b→c過程中，單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數增多
D．c→d過程中，單位體積內氣體分子數減少
【答案】CD
【詳解】A．a→b過程為絕熱壓縮，外界對氣體做功，溫度升高，分子平均動增大，故A錯誤；
B．d→a過程為等容變化，壓強減小，溫度降低，故氣體向外界放熱，故B錯誤；
C．b→c過程為等容變化，由圖可知壓強增大，故單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數增多，故C正確；
D．c→d過程為絕熱膨脹，氣體對外界做功，溫度降低，體積增大，壓強減小，故單位體積內氣體分子數減少，故D正確。
故選CD。
6．（2024·云南大理·云南省下關第一中學校聯考模擬預測）一定質量的理想氣體，狀態從的變化過程可用如圖所示的圖線描述，其中為等溫線，氣體在狀態A時的溫度為T=300K。下列說法正確的是（　　）

A．氣體在狀態C時的溫度
B．從A到C過程外界對氣體做了600J的功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，單位體積內的氣體分子數減小，氣體分子的平均動能不變
D．若氣體從D到A過程中外界對氣體做功為250J，則氣體從（一次循環）過程中氣體吸收的熱量為250J
【答案】AD
【詳解】A．由題可知為等溫線，則
C到D過程由蓋·呂薩克定律得
解得
故A正確；
B．A到B過程壓強不變，則氣體對外做功
B到C過程體積不變，則氣體不做功，則A到C過程，氣體對外做功600J，故B錯誤；
C．由于氣體質量保持不變，氣體從狀態D變化到狀態A，氣體體積減小，單位體積內氣體分子數增大，溫度不變，氣體分子的平均動能不變，故C錯誤；
D．氣體從A到B過程體積增大，對外做功
氣體從B到C過程體積不變，氣體不做功，即
氣體從C到D過程體積減小，外界對氣體做功，即
一次循環內能不變，由熱力學第一定律可得
由以上各式可即
則氣體吸收的熱量為250J，故D正確。
故選AD。
7．（2023·四川內江·四川省資中縣第二中學校考模擬預測）如圖所示，一定質量的理想氣體從A到B到C又回到A，其中有一個為絕熱過程，有一個為等溫過程，有一個為等容過程，則下列說法正確的是（　　）

A．A到B是等溫過程
B．從B到C的過程，氣體從外界吸收熱量
C．全過程氣體從外界吸收熱量
D．C到A的過程，氣體內能不變
E．A、B、C三狀態相比，A狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數最多，B狀態氣體分子單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數最少
【答案】BDE
【詳解】AD．根據題意，由圖可知，從為等容過程，且壓強增大，由查理定律有
可得
假設是等溫過程，則為絕熱過程，且有
由圖可知，過程中，氣體體積減小，外界對氣體做功，氣體的內能增加，溫度升高，則有
與上述過程中溫度情況不符，則假設不成立，即應該是是絕熱過程，為等溫過程，溫度不變，氣體內能不變，故A錯誤，D正確；
B．由A分析可知，從B到C的過程，氣體溫度升高，內能增加，氣體體積不變，氣體對外界不做功，由熱力學第一定律可知，氣體從外界吸收熱量，故B正確；
C．全過程氣體的內能不變，由過程，氣體的體積增大，氣體對外做功，由過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，由圖可知，過程氣體的平均壓強小于過程氣體的平均壓強，由于體積變化相等，則過程氣體做功較多，即外界對氣體做功大于氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，全過程氣體放出熱量，故C錯誤；
E．根據上述分析，結合圖像可知
則A狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數大于C狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數，又有
則C狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數大于B狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數，即A狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數最多，B狀態氣體分子單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數最少，故E正確。
故選BDE。
三、填空題
8．（2023·福建廈門·廈門一中校考一模）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A經過等壓變化到狀態B，再經過等容變化到狀態C，最終經過等溫變化回到初始狀態A。已知從狀態A到狀態B的過程中，氣體吸收了300J的熱量，從A到B過程氣體的內能變化 J，B到C過程中氣體 （填“吸熱”、“放熱”或“不吸熱不放熱”），C到A過程中氣體 （填“吸熱”、“放熱”或“不吸熱不放熱”）。

【答案】 220 放熱 放熱
【詳解】[1]從狀態A到狀態B的過程中，氣體對外做功
W=pΔV=80J
氣體吸收了300J的熱量，根據熱力學第一定律可知
ΔU=Q W=220J
氣體內能增加220J。
[2]理想氣體從狀態B變化到狀態C，做等容變化由
得
TB>TC
B到C過程中氣體放熱。
[3]理想氣體從狀態C變化到狀態A，因pV相等，則氣體做等溫變化，內能不變，體積減小，外界對氣體做正功，右熱力學第一定律可知氣體放熱。
四、解答題
9．（2023·廣東東莞·東莞實驗中學?？寄M預測）如圖所示，長為0.5m、內壁光滑的汽缸固定在水平面上，汽缸內用橫截面積為的活塞封閉有壓強為、溫度為27℃的理想氣體，開始時活塞位于汽缸底30cm處。現對封閉的理想氣體加熱，使活塞緩慢向右移動。（已知大氣壓強為）
（1）試計算當溫度升高到427℃時，缸內封閉氣體的壓強；
（2）若在此過程中封閉氣體共吸收了800J的熱量，試計算氣體增加的內能。

【答案】①；②
【詳解】（1）由題意可知，在活塞移動到汽缸口的過程中，氣體發生的是等壓變化。設活塞的橫截面積為S，活塞未移動時封閉氣體的溫度為，當活塞恰好移動到汽缸口時，封閉氣體的溫度為，則由蓋—呂薩克定律可知

又
解得
即227℃，因為227℃<427℃，所以氣體接著發生等容變化，設當氣體溫度達到427℃時，封閉氣體的壓強為p，由查理定律可以得到
代入數據整理可以得到
（2）由題意可知，氣體膨脹過程中活塞移動的距離，故大氣壓力對封閉氣體所做的功為
代入數據解得
由熱力學第一定律
得到
10．（2022·浙江湖州·統考一模）一定量的理想氣體從狀態A開始，經歷A、B、C三個狀態變化，其壓強p與體積V的關系圖像如圖所示。已知狀態A的溫度為。
（1）求狀態C的溫度；
（2）類比直線運動中根據速度一時間圖像求位移的方法，求過程，氣體對外界做的功W；
（3）求過程中，氣體從外界吸收的熱量Q。

【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）A→C，由理想氣體狀態方程有
得
（2）由圖像，，氣體體積膨脹，氣體對外做功氣體對外做功
得
（3）由可得
即A、B兩個狀態溫度相等，內能相等，由熱力學第一定律有
可得，中，氣體從外界吸收的熱量為
【高考通關練】
1．（2023·天津·統考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（　?。?br/>
A．對外做功 B．內能減小 C．吸收熱量 D．壓強不變
【答案】B
【詳解】A．由于爬山過程中氣體體積不變，故氣體不對外做功，故A錯誤；
B．爬山過程中溫度降低，則氣體內能減小，故B正確；
C．根據熱力學第一定律可知
爬山過程中氣體不做功，但內能見效，故可知氣體放出熱量，故C錯誤；
D．爬山過程中氧氣瓶里的氣體容積質量均不變，溫度減小，根據理想氣體狀態方程有
可知氣體壓強減小，故D錯誤；
故選B。
2．（多選）（2023·山西·統考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等。現通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　　）

A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
【答案】AD
【詳解】A．當電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時，f中的氣體內能增大，溫度升高，根據理想氣體狀態方程可知f中的氣體壓強增大，會緩慢推動左邊活塞，可知h的體積也被壓縮壓強變大，對活塞受力分析，根據平衡條件可知，彈簧彈力變大，則彈簧被壓縮。與此同時彈簧對右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動左邊活塞。故活塞對h中的氣體做正功，且是絕熱過程，由熱力學第一定律可知，h中的氣體內能增加，A正確；
B．未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等，當系統穩定時，活塞受力平衡，可知彈簧處于壓縮狀態，對左邊活塞分析
則
分別對f、g內的氣體分析，根據理想氣體狀態方程有
由題意可知，因彈簧被壓縮，則，聯立可得
B錯誤；
C．在達到穩定過程中h中的氣體體積變小，壓強變大，f中的氣體體積變大。由于穩定時彈簧保持平衡狀態，故穩定時f、h中的氣體壓強相等，根據理想氣體狀態方程對h氣體分析可知
聯立可得
C錯誤；
D．對彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統分析，根據平衡條件可知，f與h中的氣體壓強相等，D正確。
故選AD。
3．（多選）（2023·全國·統考高考真題）對于一定量的理想氣體，經過下列過程，其初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等的是（　?。?br/>A．等溫增壓后再等溫膨脹 B．等壓膨脹后再等溫壓縮
C．等容減壓后再等壓膨脹 D．等容增壓后再等壓壓縮
E．等容增壓后再等溫膨脹
【答案】ACD
【詳解】A．對于一定質量的理想氣體內能由溫度決定，故等溫增壓和等溫膨脹過程溫度均保持不變，內能不變，故A正確；
B．根據理想氣體狀態方程
可知等壓膨脹后氣體溫度升高，內能增大，等溫壓縮溫度不變，內能不變，故末狀態與初始狀態相比內能增加，故B錯誤；
C．根據理想氣體狀態方程可知等容減壓過程溫度降低，內能減小；等壓膨脹過程溫度升高，末狀態的溫度有可能和初狀態的溫度相等，內能相等，故C正確；
D．根據理想氣體狀態方程可知等容增壓過程溫度升高；等壓壓縮過程溫度降低，末狀態的溫度有可能和初狀態的溫度相等，內能相等，故D正確；
E．根據理想氣體狀態方程可知等容增壓過程溫度升高；等溫膨脹過程溫度不變，故末狀態的內能大于初狀態的內能，故E錯誤。
故選ACD。
4．（2023·廣東·統考高考真題）在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內氣體可視為質量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的圖像，氣泡內氣體先從壓強為、體積為、溫度為的狀態等溫膨脹到體積為、壓強為的狀態，然后從狀態絕熱收縮到體積為、壓強為、溫度為的狀態到過程中外界對氣體做功為．已知和．求：

（1）的表達式；
（2）的表達式；
（3）到過程，氣泡內氣體的內能變化了多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）由題可知，根據玻意耳定律可得
解得
（2）根據理想氣體狀態方程可知
解得
（3）根據熱力學第一定律可知
其中，故氣體內能增加
5．（2023·浙江·統考高考真題）如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內用面積，質量的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度300K的熱源接觸，平衡時圓筒內氣體處于狀態A，其體積。緩慢推動活塞使氣體達到狀態B，此時體積。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態C，此時壓強。已知從狀態A到狀態C，氣體從外界吸收熱量；從狀態B到狀態C，氣體內能增加；大氣壓。
（1）氣體從狀態A到狀態B，其分子平均動能________（選填“增大”、“減小”或“不變”），圓筒內壁單位面積受到的壓力________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）求氣體在狀態C的溫度Tc；
（3）求氣體從狀態A到狀態B過程中外界對系統做的功W。
【答案】（1）不變；增大；（2）350K；（3）11J
【詳解】（1）圓筒導熱良好，則氣體從狀態A緩慢推動活塞到狀態B，氣體溫度不變，則氣體分子平均動能不變；氣體體積減小，則壓強變大，圓筒內壁單位面積受到的壓力增大；
（2）狀態A時的壓強
溫度TA=300K；體積VA=600cm3；
C態壓強；體積VC=500cm3；
根據
解得
TC=350K
（3）從B到C氣體進行等容變化，則WBC=0，因從B到C氣體內能增加25J可知，氣體從外界吸熱25J，而氣體從A到C從外界吸熱14J，可知氣體從A到B氣體放熱11J，從A到B氣體內能不變，可知從A到B外界對氣體做功11J。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)專題37　　熱力學定律和能量守恒定律
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學定律與氣體圖像問題 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計29次，主要考查： （1）熱力學第一定律的理解； （2）熱力學第二定律的理解； （3）熱力學定律與氣體圖像問題的綜合應用； 【備考策略】理解并能正確判斷熱力學三大定律；掌握熱力學定理與氣體圖像相結合的問題。 【命題預測】本節內容難度不大，主要考察熱力學三大定律的理解與運用，結合理想氣體考察圖像問題。雖然難度不大，2024年的考生，本節內容是不能丟分的，務必引起重視。
新高考 2023 廣東卷13題、天津卷2題、山東卷9題、浙江卷20題、山西卷8題、乙卷13題、甲卷13題、浙江春招卷19題、
2022 天津卷6題、福建卷10題、重慶卷15題、北京卷3題、江蘇卷7題、海南卷15題、遼寧卷6題、湖北卷3題、廣東卷15題、河北卷15題、湖南卷15題、山東卷5題、甲卷13題、乙卷13題、
2021 江蘇卷13題、海南卷12題、天津卷6題、山東卷2題、全國乙卷13題、全國甲卷13題 、河北卷15題、
【導航窗口】
知識梳理
一、熱力學第一定律 2
二、能量守恒定律 2
三、熱力學第二定律 2
考點突破
考點一　熱力學第一定律與能量守恒定律 3
角度1：熱力學第一定律的表述 3
角度2：能量變化 5
考點二　熱力學第二定律 7
考點三　熱力學定律與氣體實驗定律的綜合 10
考點過關
【素質基礎練】 13
【能力提高練】 20
【高考通關練】 29
一、熱力學第一定律
1．改變物體內能的兩種方式
(1)做功；(2)熱傳遞．
2．熱力學第一定律
(1)內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做功的和．
(2)表達式：ΔU＝Q＋W.
(3)ΔU＝Q＋W中正、負號法則：
物理量 意義 符號 W Q ΔU
＋ 外界對物體做功 物體吸收熱量 內能增加
－ 物體對外界做功 物體放出熱量 內能減少
二、能量守恒定律
1．內容
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者是從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變．
2．條件性
能量守恒定律是自然界的普遍規律，某一種形式的能是否守恒是有條件的．
3．第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律．
三、熱力學第二定律
1．熱力學第二定律的兩種表述
(1)克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體．
(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響．或表述為“第二類永動機是不可能制成的．”
2．用熵的概念表示熱力學第二定律
在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小．
3．熱力學第二定律的微觀意義
一切自發過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行．
4．第二類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學第二定律．
考點一　熱力學第一定律與能量守恒定律
1．熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內能的過程是等效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系．此定律是標量式，應用時功、內能、熱量的單位應統一為國際單位焦耳．
2．三種特殊情況
(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內能的增加；
(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內能的增加；
(3)若過程的初、末狀態物體的內能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．
角度1：熱力學第一定律的表述
【典例1】（2023·天津·統考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（　?。?br/>
A．對外做功 B．內能減小 C．吸收熱量 D．壓強不變
【變式1】（2023·廣東廣州·廣東實驗中學?？寄M預測）火熱的6月即將到來，高三的同學們也進入高考最后的沖刺，教室里的空調為同學們提供了舒爽的環境，空調的工作原理如圖所示，以下表述正確的是（　?。?br/>A．空調的工作原理對應的是熱力學第一定律的開爾文表述制冷機
B．空調的工作原理反映了熱傳導的方向性
C．此原理圖中的
D．此原理圖說明熱量不能從低溫物體傳到高溫物體
【變式2】（2023·河北衡水·河北棗強中學?？寄M預測）對分子動理論以及熱力學定律的理解，下列說法正確的是（　?。?br/>A．物體的內能與物體的溫度以及物體的體積有關
B．給足球打氣時，越來越費力的原因是分子斥力的作用
C．對于一定質量的理想氣體，溫度升高其內能可能不變
D．一定質量的理想氣體，從外界吸收熱量的同時體積增加，氣體內能可能不變
角度2：能量變化
【典例2】（2023·山西·統考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等。現通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　?。?br/>
A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
【變式1】（2024·山東·模擬預測）中醫拔罐療法在中國有著悠久的歷史，早在成書于西漢時期的帛書《五十二病方》中就有類似于后世的火罐療法。其方法是以罐為工具，將點燃的紙片放入一個小罐內，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上，造成局部瘀血，以達到通經活絡、行氣活血、消腫止痛、祛風散寒等作用的療法。在將火罐壓在皮膚上的很短時間內，以下說法正確的是（　?。?br/>A．火罐“吸”在皮膚上的主要原因是火罐內的氣體體積不變，溫度降低，壓強減小
B．火罐“吸”在皮膚上的主要原因是火罐內的氣體體積不變，溫度升高，壓強增大
C．火罐內的氣體吸收熱量，內能增大
D．火罐內氣體分子單位時間內撞擊火罐底部的次數增加
【變式2】（2023·河南·校聯考模擬預測）一定質量的理想氣體封閉在氣缸中，氣體由狀態A經狀態B、C最終變化到D，該過程中氣體的V-T圖像如圖，O、A、D三點共線。下列說法正確的是（　?。?br/>A．氣體由A到B一定是從外界吸收熱量
B．氣體在狀態A單位時間對單位面積器壁的沖量小于在狀態B的沖量
C．氣體由B到C從外界吸收熱量
D．氣體由C到D對外做的功大于從外界吸收的熱量
E．氣體在狀態A與狀態D的壓強相等
考點二　熱力學第二定律
1．熱力學第二定律的涵義
(1)“自發地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．
(2)“不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等．在產生其他影響的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程．
2．熱力學第二定律的實質
熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性．
3．熱力學過程方向性實例
(1)高溫物體低溫物體．
(2)功熱．
(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大)．
(4)不同氣體A和B混合氣體AB.
4．熱力學第一、第二定律的比較
熱力學第一定律 熱力學第二定律
定律揭示的問題 它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內能改變量三者的定量關系 它指出自然界中出現的過程是有方向性的
機械能和內能的轉化 當摩擦力做功時，機械能可以全部轉化為內能 內能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機械能
表述形式 只有一種表述形式 有多種表述形式
兩定律的關系 在熱力學中，兩者既相互獨立，又互為補充，共同構成了熱力學知識的理論基礎
5.兩類永動機的比較
第一類永動機 第二類永動機
設計要求 不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器 從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響的機器
不可能制成的原因　 違背能量守恒定律 不違背能量守恒定律，違背熱力學第二定律
【典例3】（2023·浙江·統考高考真題）下列說法正確的是（ ）
A．熱量能自發地從低溫物體傳到高溫物體
B．液體的表面張力方向總是跟液面相切
C．在不同的慣性參考系中，物理規律的形式是不同的
D．當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率大于波源振動的頻率
【變式1】（2023·四川雅安·統考模擬預測）下列有關物質的性質以及熱學現象的說法中正確的是（　?。?br/>A．用吸盤、細線將洗凈的玻璃板水平懸掛并貼在水面上，當緩慢地提起玻璃板脫離水面的一瞬間，拉力等于玻璃板的重力
B．非晶體的微觀結構跟液體非常相似，嚴格來說，只有晶體才能叫做真正的固體
C．當物質分子間的分子力為零時，分子勢能值最小
D．第二類永動機不違反熱力學第二定律，只違反熱力學第一定律
E．在散熱的條件下被壓縮的氣體內能不一定增加
【變式2】（2023·四川綿陽·統考模擬預測）關于熱力學定律，下列說法正確的是（　?。?br/>A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功
B．一定質量的氣體等容降溫過程中氣體吸收熱量
C．無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能
D．利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，可解決能源短缺的問題
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律
考點三　熱力學定律與氣體實驗定律的綜合
解決熱力學定律與氣體實驗定律的綜合問題的基本思路
【典例3】（2023·云南·統考一模）下列說法正確的是（ ）
A．射線、射線和射線是三種波長不同的電磁波
B．根據玻爾理論可知，氫原子核外電子躍遷過程中電子的電勢能和動能之和不守恒
C．分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先增大后減小
D．只要對物體進行不斷的冷卻，就可以把物體的溫度降為絕對零度
【變式1】（2023·四川成都·統考三模）下列說法正確的是（　　）
A．當液體溫度一定時，液體中懸浮的固體小顆粒越大，布朗運動越明顯
B．當分子間表現為斥力時，分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大
C．隨著科技的進步，我們可以將氣體的溫度降到絕對零度
D．物體的溫度越低，分子熱運動的平均動能越小
E．一定質量的理想氣體，如果在某個過程中溫度升高，內能一定增加，氣體可能對外做功
【變式2】（2023·天津·模擬預測）根據熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是（　?。?br/>A．機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能
B．自發的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的
C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃
D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發展，第二類永動機可以被制造出來
【變式3】（2021·天津紅橋·統考二模）下列說法正確的是（　　）
A．一定質量的零攝氏度的水結成同溫度的冰，分子平均熱運動動能不會改變
B．一定質量的氣體體積變大一定對外做功
C．無論科技如何發達，降溫技術有多么高明絕對零度都不可能真正達到
D．隨著溫度的升高，物質的每個分子熱運動劇烈程度都在加劇
考點過關
【素質基礎練】
1．（2020·天津東麗·統考模擬預測）下列說法正確的是（ ）
A．液體的溫度越高，其分子熱運動越劇烈，分子平均動能越大
B．某氣體摩爾體積為V，阿伏伽德羅常數為NA則分子體積為
C．氣體對外界做功，其內能一定減小
D．相互間達到熱平衡的兩物體的內能一定相等
2．（2023·山東濟南·山東師范大學附中校考模擬預測）如圖所示，一定質量的理想氣體的圖像從1→2→3的過程中，下列說法正確的是（ ）

A．狀態1的壓強大于狀態2的壓強
B．1→2過程中氣體內能的減少量大于2→3過程內能的增加量
C．1→2過程外界對氣體做的功大于氣體放出的熱量
D．2→3過程中氣體分子單位時間內在器壁單位面積上撞擊的次數減小
3．（2023·河北·校聯考模擬預測）一定量的理想氣體從狀態經狀態變化到狀態，其圖像如圖所示，則氣體（ ）

A．由狀態a變化到狀態b的過程，氣體對外界做正功
B．由狀態b變化到狀態c的過程，氣體溫度升高
C．由狀態a經狀態b變化到狀態c的過程，氣體向外界放熱
D．由狀態a經狀態b變化到狀態c的過程，氣體的內能先不變后增大
4．（2023·河北·校聯考三模）體育課中，小明用打氣筒給籃球打氣，整個打氣過程緩慢進行，每次打氣筒活塞都將壓強為的一整筒空氣壓入籃球，無漏氣，氣體可視為理想氣體。設籃球的體積為且不變，打氣筒的體積為V，在打氣過程中，氣體的溫度不變，下列說法中不正確的是（　?。?br/>
A．籃球內氣體的分子數密度不斷增大
B．籃球內氣體的內能不斷增大
C．每打一次氣前后，籃球內氣體壓強變化量為
D．打氣過程中氣體從外界吸收熱
5．（2023·廣東佛山·統考模擬預測）如圖，小明把空的玻璃瓶開口向下緩慢壓入恒溫水中，瓶內空氣無泄漏，在下降過程中（　?。?br/>
A．氣體從外界吸熱
B．單位面積單位時間氣體分子撞擊瓶壁次數增多
C．氣體內能增大
D．氣體對外做功
6．（多選）（2023·四川綿陽·統考模擬預測）關于熱力學定律，下列說法正確的是（　?。?br/>A．一定質量的氣體等溫壓縮過程中氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功
B．一定質量的氣體等容降溫過程中氣體吸收熱量
C．無論對蒸汽機怎樣革新，也不能把蒸汽的內能通過做功全部轉化成機械能
D．利用降低海水溫度放出大量的熱量來發電，可解決能源短缺的問題
E．電冰箱正常工作時把箱內低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體，不違背熱力學定律
7．（多選）（2023·安徽六安·安徽省舒城中學?？寄M預測）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷ab、bc、cd、de四個過程到達狀態e，其中ba的延長線經過原點，bc連線與橫軸平行，de連線與縱軸平行，下列說法正確的是（　?。?br/>
A．ab過程中氣體分子熱運動平均動能增加
B．bc過程中氣體分子單位時間內擊容器壁次數不變
C．cd過程中氣體從外界吸熱大于氣體內能增量
D．de過程中氣體對外放出熱量，內能不變
8．（2023·福建泉州·泉州五中?？家荒＃┮欢ㄙ|量的理想氣體從狀態A變化到狀態B，再從狀態B變化到狀態C，其壓強隨溫度的變化關系如圖所示，圖線的橫軸是攝氏溫度t，已知熱力學溫度，則

（1）氣體在狀態A時的分子數密度 （選填“大于”“小于”或“等于”）氣體在狀態C時的分子數密度。
（2）氣體從狀態A經過狀態B到狀態C的全過程 （選填“吸收”或“放出”）熱量。
9．（2023·全國·校聯考模擬預測）夏季炎熱的正午，小李將充足氣的自行車忘在室外，結果車胎爆胎。將車胎內的空氣視為理想氣體，爆胎前車胎內空氣的體積及質量均不變，爆胎過程時間極短。爆胎前，隨著氣溫的升高，車胎內空氣的壓強 （填“增大”或“減小”）；爆胎過程中，車胎內的空氣對外界做 （填“正”或“負”）功，內能 （填“增大”或“減小”）。
10．（2023·河南開封·統考一模）如圖1，氣缸由兩個橫截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質剛性細桿連接在一起，可無摩擦移動A、B的質量分別為，，橫截面積分別為，，一定質量的理想氣體被封閉在兩活塞之間，活塞外側大氣壓強，已知此時氣體的體積，現使氣缸從水平放置緩慢到豎直放置，保持溫度不變，達到平衡后如圖2所示，A未到達兩氣缸連接處，取重力加速度。求：
（1）與圖1相比．活塞在氣缸內移動的距離L；
（2）從圖1到圖2過程中氣體放出熱量。

【能力提高練】
一、單選題
1．（2023·北京西城·北京八中?？既＃┮欢ㄙ|量的理想氣體經過一系列變化過程，如圖所示，下列說法中正確的是（　?。?br/>
A．a→b過程中，氣體體積變大，放出熱量
B．b→c過程中，氣體溫度不變，氣體對外界做功
C．c→a過程中，氣體體積變小，放出熱量
D．c→a過程中，氣體壓強增大，外界對氣體做功
2．（2022·浙江·舟山中學校聯考模擬預測）一定質量理想氣體的狀態變化如圖所示，為圓弧，為半徑相同的圓弧。氣體從狀態經狀態、、，最終回到狀態，則（ ）

A．從狀態到狀態是等溫膨脹過程
B．從狀態到狀態，氣體吸收熱量，內能不變
C．處于狀態時氣體分子單位時間撞擊單位面積的次數一定比狀態少
D．從狀態經、、回到狀態，氣體吸收熱量
3．（2023·江西·校聯考模擬預測）如圖，一定質量的理想氣體沿圖示從狀態a→b→c→a，其中ab的反向延長線通過坐標原點，bc和ca分別與橫軸和縱軸平行。下列說法正確的是（　?。?br/>
A．從a→b，氣體壓強減小 B．從a→b，氣體內能減小
C．從b→c，氣體吸收熱量 D．從c→a，氣體分子的平均動能不變
二、多選題
4．（2024·陜西寶雞·校聯考模擬預測）煤氣罐是部分家庭的必需品，安全使用煤氣罐是人們比較關注的話題.煤氣罐密封性良好，將一定量的天然氣封閉在罐中，假設罐內的氣體為理想氣體。當罐內氣體溫度升高時，則下列說法正確的是（ ）
A．罐內氣體的壓強增大，內能減小
B．罐內氣體從外界吸收熱量，內能增加
C．單位時間內撞擊在單位面積煤氣罐上的分子數增多
D．罐內氣體對外界做功，氣體的分子平均動能減小
E．氣體的平均速率增大，但不能保證每個分子的運動速率都增大
5．（2022·遼寧大連·大連八中?？寄M預測）如圖所示，“奧托循環”由兩條絕熱線和兩條等容線組成，其中，a→b和c→d為絕熱過程，b→c和d→a為等容過程。下列說法正確的是（　?。?br/>A．a→b過程中，氣體對外界做功
B．d→a過程中，氣體從外界吸收熱量
C．b→c過程中，單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數增多
D．c→d過程中，單位體積內氣體分子數減少
6．（2024·云南大理·云南省下關第一中學校聯考模擬預測）一定質量的理想氣體，狀態從的變化過程可用如圖所示的圖線描述，其中為等溫線，氣體在狀態A時的溫度為T=300K。下列說法正確的是（　?。?br/>
A．氣體在狀態C時的溫度
B．從A到C過程外界對氣體做了600J的功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，單位體積內的氣體分子數減小，氣體分子的平均動能不變
D．若氣體從D到A過程中外界對氣體做功為250J，則氣體從（一次循環）過程中氣體吸收的熱量為250J
7．（2023·四川內江·四川省資中縣第二中學校考模擬預測）如圖所示，一定質量的理想氣體從A到B到C又回到A，其中有一個為絕熱過程，有一個為等溫過程，有一個為等容過程，則下列說法正確的是（　?。?br/>
A．A到B是等溫過程
B．從B到C的過程，氣體從外界吸收熱量
C．全過程氣體從外界吸收熱量
D．C到A的過程，氣體內能不變
E．A、B、C三狀態相比，A狀態氣體分子單位時間對單位面積器壁的碰撞次數最多，B狀態氣體分子單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數最少
三、填空題
8．（2023·福建廈門·廈門一中?？家荒＃┤鐖D所示，一定質量的理想氣體從狀態A經過等壓變化到狀態B，再經過等容變化到狀態C，最終經過等溫變化回到初始狀態A。已知從狀態A到狀態B的過程中，氣體吸收了300J的熱量，從A到B過程氣體的內能變化 J，B到C過程中氣體 （填“吸熱”、“放熱”或“不吸熱不放熱”），C到A過程中氣體 （填“吸熱”、“放熱”或“不吸熱不放熱”）。

四、解答題
9．（2023·廣東東莞·東莞實驗中學?？寄M預測）如圖所示，長為0.5m、內壁光滑的汽缸固定在水平面上，汽缸內用橫截面積為的活塞封閉有壓強為、溫度為27℃的理想氣體，開始時活塞位于汽缸底30cm處?，F對封閉的理想氣體加熱，使活塞緩慢向右移動。（已知大氣壓強為）
（1）試計算當溫度升高到427℃時，缸內封閉氣體的壓強；
（2）若在此過程中封閉氣體共吸收了800J的熱量，試計算氣體增加的內能。

10．（2022·浙江湖州·統考一模）一定量的理想氣體從狀態A開始，經歷A、B、C三個狀態變化，其壓強p與體積V的關系圖像如圖所示。已知狀態A的溫度為。
（1）求狀態C的溫度；
（2）類比直線運動中根據速度一時間圖像求位移的方法，求過程，氣體對外界做的功W；
（3）求過程中，氣體從外界吸收的熱量Q。

【高考通關練】
1．（2023·天津·統考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（　　）

A．對外做功 B．內能減小 C．吸收熱量 D．壓強不變
2．（多選）（2023·山西·統考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等。現通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　?。?br/>
A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
3．（多選）（2023·全國·統考高考真題）對于一定量的理想氣體，經過下列過程，其初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等的是（　?。?br/>A．等溫增壓后再等溫膨脹 B．等壓膨脹后再等溫壓縮
C．等容減壓后再等壓膨脹 D．等容增壓后再等壓壓縮
E．等容增壓后再等溫膨脹
4．（2023·廣東·統考高考真題）在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內氣體可視為質量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的圖像，氣泡內氣體先從壓強為、體積為、溫度為的狀態等溫膨脹到體積為、壓強為的狀態，然后從狀態絕熱收縮到體積為、壓強為、溫度為的狀態到過程中外界對氣體做功為．已知和．求：

（1）的表達式；
（2）的表達式；
（3）到過程，氣泡內氣體的內能變化了多少？
5．（2023·浙江·統考高考真題）如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內用面積，質量的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度300K的熱源接觸，平衡時圓筒內氣體處于狀態A，其體積。緩慢推動活塞使氣體達到狀態B，此時體積。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態C，此時壓強。已知從狀態A到狀態C，氣體從外界吸收熱量；從狀態B到狀態C，氣體內能增加；大氣壓。
（1）氣體從狀態A到狀態B，其分子平均動能________（選填“增大”、“減小”或“不變”），圓筒內壁單位面積受到的壓力________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）求氣體在狀態C的溫度Tc；
（3）求氣體從狀態A到狀態B過程中外界對系統做的功W。
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