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第73 讲 热力学定律与能量守恒定律
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为
。
卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎
内气体压强p 随体积V 线性变化如图所示，温度
为
时，体积
和压强
分别为
、
；当胎内气体温度升高到
为
时，体积增大到
为
，
气体可视为理想气体。
(1)求此时胎内气体的压强
；
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q 为
，求胎内气体的内能增加量
。
2．（2025·山东·高考真题）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温
装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。
大气压强为
，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为
，等于最大静摩擦力。
用调温装置对封闭气体缓慢加热，
时，气柱高度为
，活塞开始缓慢上升；继续
缓慢加热至
时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不
变，直到降温至
时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至
时，保持温度
不变，活塞不再下降。求：
真题演练
1
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(1)
时，气柱高度
；
(2)从
状态到
状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
3．（2025·甘肃·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态A 经等容过程到达状态B，然后
经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高
而增大。下列说法正确的是（ ）
A．A→B 过程为吸热过程
B．B→C 过程为吸热过程
C．状态A 压强比状态B 的小
D．状态A 内能比状态C 的小
4．（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300
K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1 的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将
瓶子放进T2 = 303 K 的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h 保持不变，气体
达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体
达到状态3。已知从状态2 到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1 到状态3，气体吸收热量
4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对
压强的影响。
(1)从状态2 到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时
间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）；
(2)求气体在状态3 的体积V3；
(3)求从状态1 到状态3 气体内能的改变量ΔU。
5．（2024·贵州·高考真题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了
探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C
分别是塑料容器的充气口、喷水口，B 是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装
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入一定质量的水，此时容器内的气体体积为
，压强为
，现缓慢充气后压强变为
，不
计容器的容积变化。
(1)设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为
时的体积。
(2)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M 变化到状态N，其压强
p 与体积V 的变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N 时的体积为
，压强为
。
求气体在状态N 与状态M 时的热力学温度之比。
(3)图（b）中虚线
是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p 与体积V 的
变化关系图线，试判断气体在图（b）中沿实线从M 到N 的过程是吸热还是放热。（不需要
说明理由）
6．（2025·河南·模拟预测）如图所示，一定质量理想气体经历了由
的循环过
程，已知
延长线过
点，
平行于
轴。下列说法正确的是（ ）
A．
过程，气体对外界做功
B．
过程，气体对外界做功
C．
过程，气体吸收热量
D．
过程，气体放出热量
7．（2025·山东·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a 开始经ac、cb、ba 三个过程回到状
模拟冲关
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态a，其中a、c 连线经过原点O，a、b 连线平行于t 轴，b、c 连线平行于p 轴，横轴的单位
为摄氏度，下列说法正确的是（ ）
A．a→c 过程，气体对外界做功
B．b→a 过程，气体从外界吸热
C．c→b 过程，气体对外界做的功等于从外界吸收的热量
D．b 状态时气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数比a 状态少
8．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历
过程回
到原状态，其
图像如图所示，其中
、
与
轴平行，
、
与
轴平行，
的
延长线过原点
。下列判断正确的是（ ）
A．
过程，气体温度升高，内能的增加量大于气体从外界吸收的热量
B．
过程，气体体积增大，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功
C．
过程，气体温度降低，气体向外界放出的热量大于内能的减少量
D．气体从状态
开始，经历
回到原状态的过程中，气体体积先减小后增大
9．（2025·广东·三模）小李用打气筒给自行车轮胎充气，他快速下压打气筒的活塞，打气筒
内的气体（未进入轮胎）从状态
变化到状态
、
图像如图所示。此过程可视为绝热
过程，关于此过程中打气筒内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体向外界放热
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B．气体的内能不变
C．外界对气体做的功大于气体增加的内能
D．单位时间内气体分子对活塞的撞击次数增大
10．（2025·山东潍坊·三模）某同学利用铝制空饮料罐制作的简易温度计如图所示，接口处
插入一根透明吸管后用蜡密封，并在吸管内引入一小段长度可忽略的油柱。罐口外部吸管的
长度为
，当外界温度为
时，油柱恰好位于吸管的最右侧，当外界温度缓
慢降低到
时，油柱恰好位于外部吸管的最左侧。已知外界大气压强恒为
，吸管的厚度不计、横截面积为
，罐内气体可视为理想气体。
(1)求该饮料罐内部的体积V；
(2)若该温度计的油柱从外部吸管的最右侧缓慢移动到最左侧的过程中，封闭气体的内能减少
1.2J，求该过程中密封气体放出的热量Q。
11．（2025·山东济南·二模）如图所示，一定质量的理想气体经历了
的等温过程。在
该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外界做的功大于
B．气体从外界吸收的热量小于
C．所有分子热运动速率都不变
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积的撞击次数减少
12．（2025·山东聊城·三模）如图所示是一定质量的理想气体由状态
变化至状态
的
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图像。气体可以经过程①由状态
缓慢变化至状态
，再经过程②由状态
缓慢变化至状态
；
气体亦可经过程③由状态
缓慢变化至状态
。已知①、②、③分别为等温、等容、绝热过
程。下列说法正确的是（ ）
A．过程①气体吸收热量
B．过程③气体的内能不变
C．过程②吸收的热量大于过程①放出的热量
D．过程③单位时间内气体分子对器壁单位面积的撞击次数逐渐减少
13．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4 个过程组成：
为等压过程，
为绝热过程，
为等压过程，
为绝热过程。下列说法
正确的是（ ）
A．
过程中，气体内能增加
B．
过程中，气体内能不变
C．
过程中，气体吸收热量
D．整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用
所围的面积表示
14．（2025·陕西西安·模拟预测）如图所示，竖直固定在水平桌面上的导热良好的汽缸粗细
均匀，内壁光滑，上端开口，下端封闭。一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，
汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。现往活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，汽缸内气体
温度始终不变，弹簧始终处于伸长状态且在弹性限度内。关于汽缸内的气体，下列说法正确
的是（ ）
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A．气体的压强增大
B．气体的压强不变
C．弹簧的弹性势能减小
D．气体从外界吸收热量
15．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，内部底面积为S，
外界大气压强为
。汽缸壁内有卡口
和b，a、b 间距为
，a 距缸底的高度为
。为了使
卡口不损坏，活塞对其的弹力不能超过
。活塞只能在a、b间上下移动，其下方密封有一
定质量的理想气体，内能
为已知常量，
为气体的热力学温度。已知活塞质量为
为重力加速度，活塞厚度可忽略。活塞和汽缸壁均绝热，不计一切摩擦。开始时活
塞处于静止状态，汽缸内气体压强为
，温度为
。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直
至b 卡口即将损坏。
(1)求此时汽缸内气体的压强
和温度
；
(2)求此过程中气体从电热丝吸收的热量
。
16．（2025·湖北十堰·模拟预测）如图所示，放在水平面上的密闭导热气缸被一厚度不计的
活塞分隔成容积均为
的上下两部分，上方是真空，下方封闭有某种理想气体，环境温度为
。已知活塞的质量为
、横截面积为S，重力加速度为
，活塞可在气缸内无摩擦滑动而
不漏气。
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(1)若环境温度缓慢升高，求活塞对气缸顶部的压力大小等于它的重力时的环境温度
；
(2)在环境温度从
缓慢升高到
的过程中，若理想气体的内能增加量为
，求该过程中气
体从外界吸收的热量
。
17．（2025·江苏·模拟预测）1816 年斯特林发明了一种高效率的外燃发动机，发动机内封闭
一定质量理想气体，从状态a 依次经过状态b、c 和d 后再回到状态a 的过程中，压强p 随密
度ρ 变化图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a→b 气体的内能增大
B．b→c 气体向外界放热
C．c→d 外界对气体做功
D．一个循环过程，气体从外界吸收热量
18．（2025·江苏·模拟预测）走马灯在秦汉时称蟠螭灯，灯内点上蜡烛，产生气流使叶轮带
动轮轴转动，烛光将内筒上骑马的图案投射到外面屏上，灯转动时看起来好像几个人骑马你
追我赶，故名走马灯。则（ ）
A．冷空气进入灯内后所有分子的动能均增大
B．空气流动的动能等于空气的内能
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C．热空气离开灯后体积膨胀温度升高
D．蜡烛燃烧产生的内能大于气流对叶轮做的功
19．（2025·河南开封·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历四个过程
回到原状态，其
图像如图所示。下列说法正确的
是（ ）
A．
气体对外界做正功
B．
气体的内能增加
C．
气体向外界放热
D．
气体对外界做正功
20．（2025·云南·模拟预测）一定质量的理想气体经历从
的状态变化，其体
积
随热力学温度
变化的图像如图所示。其中
段反向延长线通过原点，
段平行于
轴，
段平行于
轴，下列说法正确的是（ ）
A．从
到
气体放出热量
B．从
到
气体吸收热量
C．从
到
气体吸收的热量大于对外做的功
D．气体在状态
的压强小于在状态
的压强
21．（2025·湖北·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历等温变化
、等
压变化
、等容变化
的循环过程回到状态
，其
图像如图甲所示，图中
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、
为已知量，且已知状态
的压强为
，
过程外界对气体做的功为
。
(1)求状态
的压强；
(2)在图乙中画出整个过程的
图线（规范要求：标出
、
、
及箭头方向）；
(3)整个过程气体是吸热还是放热，吸收（放出）的热量是多少？
22．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，将一只气球放到绝热密闭的升温箱中缓慢
加热，随温度的升高，气球缓慢膨胀，气球内气体压强增大，将气体视为理想气体，且气球
不漏气，下列说法正确的是（ ）
A．气球内所有气体分子的动能都增大
B．气球内气体对外做的功大于气球内气体吸收的热量
C．气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大
D．箱内气体及气球内气体总内能增加量等于从加热器上吸收的热量
23．（2025·安徽合肥·三模）一定质量的理想气体从状态A 开始，经A→B→C→A 三个过程后
回到初始状态A，其
图像如图所示，已知状态A 的气体温度为
该理想气体的
内能U 和温度T 的关系为U=αT（其中α=2J/K）。求：
(1)气体在状态C 时的温度；
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(2)C→A 过程中，气体从外界吸收的热量。
24．（2025·全国·模拟预测）如图甲所示，绝热气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活
塞可沿气缸无摩擦滑动但不漏气，初始状态时封闭气体温度为
，压强与外界大气压强相等，
均为
，此时活塞压在固定卡环
上，距离气缸底部的高度为
。现通过电热丝缓慢对气
体加热，最终活塞压紧在气缸顶部的卡口上，此过程中气体压强
随热力学温度
变化的图
像如图乙所示。已知气缸横截面积为
，气缸壁厚度不计，重力加速度为
。求：
(1)活塞的质量；
(2)活塞上升的高度；
(3)若状态
到状态
的过程中，气体吸收的热量为
，求此过程中气体内能的增加量。
25．（2025·陕西·三模）如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封
闭一定量的气体（可视为理想气体），活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静
止，活塞到汽缸底部的距离为
。环境温度保持不变，将一质量为
的物体轻放到活塞上，
经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为
，横截面积为
，大气压强为
，重
力加速度大小为
，忽略活塞厚度。下列说法正确的是（ ）
A．缸内气体最终的压强为
B．活塞下降的高度
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C．该过程中封闭气体的内能增大
D．该过程中封闭气体内能的变化量
26．（2025·山东滨州·二模）一定质量的理想气体，经历一个热循环过程，其
图像如图
所示。已知，
过程为等温过程，
过程为等容过程，
过程为绝热过程。在过
程
中，气体吸收的热量为
，在过程
中，内能减少了
。在
的一个热循环过程中，外界对气体做的总功为（ ）
A．20J
B．
C．
D．
27．（2025·北京昌平·二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，沿图示路径先后
到达状态b 和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a 到b，气体分子的平均动能不变
B．从a 到b，气体对外界做功，内能减小
C．从b 到c，气体从外界吸热，内能增大
D．从b 到c，气体向外界放热，内能减小
28．（2025·甘肃白银·模拟预测）如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。
用活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体），活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始
时活塞静止，活塞到汽缸底部的距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M 的物体轻放到
活塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强
为
，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。下列说法正确的是（ ）
12
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A．缸内气体最终的压强为
B．活塞下降的高度
C．该过程中封闭气体的内能增大
D．该过程中封闭气体内能的变化量
29．（2025·陕西安康·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，经历
三个过程回到初始状态。已知理想气体的内能与系统的热力学温度成正比，
a 状态系统的热力学温度为
，内能为
。下列关于系统这一系列变化过程的描述，正确
的是（ ）
A．系统从
的过程中从外界吸热
B．系统从
的过程中从外界吸热
等于
过程中系统向外界放热
C．系统从
的过程是等温变化的过程
D．系统全过程的变化中对外界做功
30．（2025·甘肃平凉·模拟预测）一定质量的理想气体经过如图所示的循环过程，其中
与
横轴平行，
与纵轴平行，
为等温过程，
为绝热过程，下列说法正确的是（
）
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A．
过程气体单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数增大
B．
过程气体从外界吸收热量
C．
过程气体内能不变
D．
一个完整循环过程气体要向放出热量
14
