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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
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程
整理代入数据得
（2）p-V 图线与y 轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，
可得外界对气体做功为
由热力学第一定律
代入数据可得
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。
真题演练
1
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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：
(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）。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡
可得封闭的理想气体压强
升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律
解得
（2）
升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功
降温过程中，等容变化，外界对气体做功
活塞受力平衡有
2
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解得封闭的理想气体压强
降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律
解得
外界对气体做功
全程中外界对气体做功
因为
，故封闭的理想气体总内能变化
利用热力学第一定律
解得
故封闭气体吸收的净热量
。
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
【答案】ACD
【详解】A．A→B 过程，体积不变，则W=0，温度升高，则∆U>0，根据热力学第一定律
∆U=W+Q
可知Q>0，即该过程吸热，选项A 正确；
B ．B→C 过程，温度不变，则∆U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q
可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B 错误；
3
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C ．A→B 过程，体积不变，温度升高，根据
可知，压强变大，即状态A 压强比状态B 压强小，选项C 正确；
D．状态A 的温度低于状态C 的温度，可知状态A 的内能比状态C 的小，选项D 正确。
故选ACD。
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。
【答案】(1) 不变 减小
(2)V3 = 1.0201 × 103 cm3
(3)ΔU = 2.53 J
【详解】（1）[1][2]从状态2 到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分
子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分
子数减小。
（2）气体从状态1 到状态2 的过程，由盖—吕萨克定律
其中
4
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，
，
解得
此时气体压强为
气体从状态2 到状态3 的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3 的体积为
（3）气体从状态1 到状态2 的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中
，
代入解得，从状态1 到状态3 气体内能的改变量为
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
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。
5
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(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）
【答案】(1)
(2)
(3)吸热
【详解】（1）设充入的气体在该室温环境下压强为
时的体积为V，充气过程中气体温度
不变，则有
解得
（2）容器内气体从状态M 变化到状态N，由理想气体的状态方程可得
可得
（3）由
图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M 到N 的过程对外做功更多，
6
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和
都是从M 状态变化而来，
应该相同，可得
可知从M 到N 的过程内能降低的更少。由热力学第一定律
可知，从M 到
的
过程绝热，内能降低等于对外做功；从M 到N 的过程对外做功更多，内能降低反而更少，则
气体必然吸热。
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
【答案】B
【详解】A．
图中
过程斜率不变，所以气体体积不变，气体不做功，故A 错误；
B．
过程气体温度不变，根据
可知，体积增大，气体对外做功，故B 正确；
C．
过程气体温度降低，即
，根据
及与原点连线的斜率可知，体积减
小，即
，由热力学第一定律
可知
气体放出热量，故C 错误；
D．由
图可知，
过程
得
模拟冲关
7
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气体吸收热量，故D 错误。
故选B。
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
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
【答案】AB
【详解】A．a→c 过程，体积增大，气体对外界做功，A 正确；
B．b→a 过程，，温度升高，内能增大，体积增大，对外界做功，根据
可知，
气体从外界吸热，B 正确；
C．c→b 过程为等温变化过程，内能不变，c→b 体积减小，外界对气体做功，根据
可知，气体放出热量；外界对气体所做的功等于气体放出的热量，C 错误；
D．b→a 过程，压强不变，温度升高，分子平均动能增大，分子平均运动速率增大，单个分
子与器壁的平均作用力增大，由于压强不变，分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减
少，所以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 状态多，D 错误。
故选AB。
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
8
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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
【答案】BC
【详解】A．
过程，压强一定，根据盖吕萨克定律可知，温度升高，体积增大，则气
体内能增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，内能的增加量小于气体从外界吸收
的热量，故A 错误；
B．
过程，温度一定，内能不变，根据玻意耳定律可知，压强减小，则气体体积增大，
根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，故B 正确；
C．
过程，压强一定，根据盖吕萨克定律可知，气体温度降低，体积减小，则气体内
能减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量大于内能的减
少量，故C 正确；
D．气体从状态
开始，经历
回到原状态的过程中，根据理想气体状态方程可知，气
体体积先增大后减小，故D 错误。
故选BC。
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
9
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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
【答案】D
【详解】ABC．题意可知此过程为绝热过程（
），且气体的体积减小，外界对气体做
功（
），根据热力学第一定律可知
所以气体的内能增加，且外界对气体做的功等于气体增加的内能，故ABC 错误；
D．气体的体积减小，分子数密度增大，且气体内能增加，温度升高，分子的平均动能增大，
单位时间内气体分子对活塞的撞击次数增大，故D 正确。
故选D。
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。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）封闭气体的变化过程为等压变化过程，由盖-吕萨克定律则有
其中
、
解得
（2）温度降低，内能减小，
温度降低，体积减小，外界对气体做功为
10
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根据热力学第一定律
得
放出热量为2J
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
【答案】BD
【详解】A．图像与坐标轴围成的面积等于气体做功，若ab 连线为直线，则a→b 气体对外界
做的功
由图像可知气体对外界做的功小于
，选项A 错误；
B．气体温度不变，则内能不变，根据
可知，气体从外界吸收的热量小于
，选项B 正确；
C．气体温度不变，则分子平均动能不变，并非所有分子热运动速率都不变，选项C 错误；
D．气体压强减小，体积变大，气体数密度减小，分子平均速率不变，则单位时间内气体分
子对容器壁单位面积的撞击次数减少，选项D 正确。
11
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故选BD。
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
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
【答案】C
【详解】A．过程①为等温过程，内能不变，即
体积减小，外界对气体做功，即
根据
，可知
即气体放出热量，故A 错误；
BD．过程③为绝热过程，即
体积减小，外界对气体做功，即
所以
内能增大，温度升高，分子平均动能增大，又因体积减小，分子数密度增大，所以单位时间
内气体分子对器壁单位面积的撞击次数逐渐增大，故BD 错误；
C．因过程③的
图像与横轴所包围的面积大于过程①的
图像与横轴所包围的面积，
所以过程③外界对气体做的功大于过程①外界对气体做的功，而过程②体积不变，而气体经
过程③和经过程①②内能的变化相同，所以过程①②整个过程吸收热量，即过程②吸收的热
量大于过程①放出的热量，故C 正确。
故选C。
12
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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
【答案】AD
【详解】A．
为等压过程，体积增大，根据
可知温度升高，气体内能增加，A
正确；
B．
为绝热过程，由图可知体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律
可知内能减小，B 错误；
C．
为等压过程，体积减小，外界对气体做功；根据
可知温度降低，内能减
少，根据热力学第一定律
可知气体放出热量，C 错误；
D．
图像与V 轴围成的面积代表功，而整个过程回到a 状态时气体与初态相比温度不
变，内能不变，可知整个过程气体从外界吸收的总热量与做的总功相同，所以整个过程中，
气体从外界吸收的总热量可以用
所围的面积表示，D 正确。
故选AD。
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（ ）
13
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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
【答案】AC
【详解】AB．对汽缸内密封的气体，根据玻意耳定律有
气体的体积减小，压强增大，故A 正确，B 错误；
C．弹簧的伸长量减小，弹性势能减小，故C 正确；
D．外界对气体做正功，气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故D
错误。
故选AC。
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
。
14
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【答案】(1)
，
(2)
【详解】（1）b 卡口即将损坏，对活塞，由平衡条件得
解得
对汽缸内气体，由理想气体状态方程得
解得
（2）活塞缓慢上升过程，对活塞，由平衡条件得
解得
活塞上升过程外界对气体做功
气体内能的变化量
由热力学第一定律
解得
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。
(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
15
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体从外界吸收的热量
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）初态对活塞有
末态对活塞有
该过程中对密闭的理想气体有
解得
（2）该过程中，外界对气体做的功为
由热力学第一定律得
解得
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
【答案】D
【详解】A．对于一定质量的气体，体积越大，密度越小，a→b 气体密度增大，可知气体体
积减小，根据密度公式
结合理想气体状态方程
16
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可得
a→b 过程中图像斜率不变，可知温度T 不变，理想气体内能只与温度有关，温度不变则内能
不变，故A 错误；
B．b→c 气体密度不变，即体积不变（W=0），但压强增大，可知温度增大（
），由
热力学第一定律有
可知气体向外界吸热，故B 错误；
C．c→d 气体密度减小，则气体体积增大，则气体对外界做功，故C 错误；
D．题图可知a→b 气体体积减小（外界对气体做功），b→c 气体体积不变（气体不做功），
c→d 气体体积增大（气体对外界做功），d→a 气体体积不变（气体不做功），且
又因为ab 过程气体平均压强
小于cd 过程气体平均压强
，根据
可知外界对气体做功小于气体对外界做功，即
根据热力学第一定律可知一个循环过程，气体从外界吸收热量，故D 正确。
故选D。
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
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
【答案】D
【详解】A．冷空气进入灯内后温度降低，则分子平均动能减小，但并非所有分子的动能均
17
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减小，更不是均增大，选项A 错误；
B．空气流动的动能是机械能，与空气的内能是两个不同的概念，不可能相等，选项B 错误；
C．热空气离开灯后温度会降低，则体积减小，选项C 错误；
D．蜡烛燃烧产生的内能只有一部分气流对叶轮做功，则蜡烛燃烧产生的内能大于气流对叶
轮做的功，选项D 正确。
故选D。
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
【答案】AC
【详解】A．
过程，气体发生等压变化，温度升高，根据盖—吕萨克定律知，气体体
积变大，气体对外界做正功，故A 正确；
B．
过程，气体发生等温变化，内能不变，故B 错误；
C．
过程，气体发生等压变化，温度降低，内能减少，体积变小，外界对气体做正功，
根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故C 正确；
D．
过程，根据理想气体状态方程
变形得
由图可知p-T 图像斜率
变大，可知体积V 变小，所以外界对气体做正功，故D 错误。
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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
【答案】D
【详解】A．从a 到b 的过程中气体体积增大，对外做功，同时温度升高，内能增加，根据热
力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故A 错误；
B．从b 到c 的过程中，气体体积不变，做功为零，同时温度降低，内能减小，根据热力学第
一定律可知，气体一定放出热量，故B 错误；
C．从c 到d 的过程中，气体体积增大，对外做功，同时气体温度不变，内能不变，根据热力
学第一定律可知，气体吸收热量，且吸收的热量数值上等于气体对外做的功，故C 错误；
D．根据理想气体状态方程
，可得
可知
图像上点与原点连线的斜率表示
，由题图可得
可知气体在状态
的压强小于在状态
的压强，故D 正确。
故选D。
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？
【答案】(1)
(2)
(3)吸热，
【详解】（1）
到
为等温变化，有
解得
（2）
图线如图所示
（3）由图可知
过程气体对外界做的功比
过程外界对气体做的功多，
过程，
外界对气体不做功而整个过程气体内能不变，故气体吸热；
到
过程，气体对外界做功，
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故
整个循环系统内能变化量为零，则
故气体吸收的热量
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
【答案】C
【详解】A．温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，故A 错
误；
B．气球内气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知
故
气球内气体对外做的功小于气球内气体吸收的热量，故B 错误；
C．气球内的气体压强增大，故气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大，故C
正确；
D．箱内气体及气球内气体从加热器中吸收的热量等于总内能增加量与气球弹性势能增加量
的总和，故D 错误。
故选C。
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：
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(1)气体在状态C 时的温度；
(2)C→A 过程中，气体从外界吸收的热量。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）
过程，有
代入数据解得
（2）
过程，气体对外界做的功等于图线与横坐标围成的面积，则有
气体内能变化为
根据热力学第一定律可得
解得
可知气体从外界吸收的热量为
。
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：
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(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。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）由图乙可知状态
时活塞开始离开
，此时
从
到
，发生等容变化，可得
解得
（2）从状态
到状态
，活塞上升，气体发生等压变化，可得
解得
（3）据热力学第一定律可得
，
解得
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
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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
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
【答案】BD
【详解】A．初始时，对活塞受力分析，有
解得缸内气体的压强
在活塞上加上物体并再次平衡时，有
解得缸内气体最终的压强
=
，故A 错误；
B．对缸内气体的变化过程，由玻意耳定律，得
活塞下降的高度
联立可得
，故B 正确；
CD．由于封闭气体初、末状态温度不变，则该过程封闭气体内能的变化量
，故C 错
误，D 正确。
故选BD。
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
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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．
【答案】B
【详解】依题意，
为等温过程，故
，在过程
中，气体吸收的热量为
，即
，由热力学第一定律
有
解得
过程为等容过程，由
得
在过程
中，内能减少了
，即
对
过程，有
解得
过程为绝热过程，即
，在过程
中，有
解得
在
的一个热循环过程中，外界对气体做的总功为
故选B。
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（ ）
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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
【答案】D
【详解】AB．从
到
，一定质量的气体，等压条件下，气体体积与温度成正比，即
所以气体体积增大，温度增大，气体对外界做功，分子平均动能增大，内能增大，AB 错误；
CD．从
到
，一定质量的气体，等容条件下，气体对外界不做功，气体压强与温度成正比，
即
所以气体体积压强减小，则温度减小，内能减小，根据热力学第一定律
，
，所以
，即气体向外界放热，C 错误，D 正确。
故选D。
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（ ）
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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
【答案】BD
【详解】A．初始时，对活塞受力分析，有
解得缸内气体的压强
在活塞上加上物体并再次平衡时，有
解得缸内气体最终的压强
，故A 错误；
B．对缸内气体的变化过程，由玻意耳定律，得
活塞下降的高度
联立可得
，故B 正确；
CD．由于封闭气体初、末状态温度不变，则该过程封闭气体内能的变化量
，故C 错
误，D 正确。
故选BD。
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
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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
【答案】D
【详解】A．系统从
的过程为等压膨胀，系统对外界做功
依题意，系统a 状态的热力学温度为
，内能为
由
得系统b 状态的热力学温度为
，依题意，内能为
由
系统从
的过程中从外界吸热
，A 错误；
B．系统
过程为等容变化
由
系统c 状态的热力学温度为
，依题意，内能为
系统从
过程中系统向外界放热
，B 错误；
C．系统从
的过程温度先升高后降低，C 错误：
D．系统全过程的变化中对外界做功在数值上等于图像中闭合曲线所围面积，
，
D 正确。
故选D。
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
【答案】ABD
【详解】A．
过程等压降温压缩过程，温度降低，分子平均动能减小，可知单位时间
单位面积上分子的碰撞力减小，由于体积减小，分子密度增大，单位时间内对器壁单位面积
上的平均碰撞次数增大，才能保证气体压强不变，A 正确；
B．
过程中温度不变，体积增大，对外做功，内能不变，根据热力学定律，可知气体
要从外界吸收热量，B 正确；
C．
过程为绝热过程，吸收热量为零，气体对外做功，根据热力学第一定律，气体内
能减小，C 错误；
D．
一个完整循环过程，内能不变，外界对气体做的功数值大于气体对
外做的功，即外界对系统做功，由热力学第一定律，可知系统向外界放出热量，D 正确。
故选ABD。
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