《2025年新坐标同步练习高中物理选择性必修第三册人教版青海专用》

1. (热力学第一定律与图像的综合)(2024·河北张家口开学考)一定质量的理想气体由状态$a$经①过程到状态$b$,由状态$b$经②过程到状态$c$,由状态$c$又经③过程回到状态$a$,①过程气体不与外界发生热传递,③过程温度保持不变。整个过程压强$p与体积V$的关系如图所示,下列说法正确的是(B)

A.①过程外界对气体做正功
B.②过程气体从外界吸热
C.③过程气体既不吸热也不放热
D.整个过程初末状态气体体积相等,外界不对气体做功

答案： 1.解析：选B。①过程气体体积增大，外界对气体做负功，故A错误；②过程为等容变化，压强增大，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，故B正确；③过程温度不变，内能不变，外界对气体做的正功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误；在p-V图像中，图像与坐标轴围成的面积等于功的大小，②过程外界没有对气体做功，③过程外界对气体做的正功大于①过程外界对气体做的负功，因此全过程外界对气体做正功，故D错误。

2. (热力学第一定律与图像的综合)(2024·江苏盐城阶段练)一定质量的理想气体从状态$A变化到状态B$,最后变化到状态$C$,$V-T$图像如图所示。已知该气体在状态$B时的压强为1.0×10^{5} Pa$。下列说法正确的是(D)

A.状态$A时的气体压强为2.0×10^{5} Pa$
B.$A→B$过程气体吸热
C.$B→C$过程气体压强增大
D.$B→C过程气体对外界做功200 J$

答案： 2.解析：选D。从状态A变化到状态B，气体发生等温变化，根据玻意耳定律可得p_A V_A=p_B V_B，解得p_A=0.5×10⁵ Pa，故A错误；气体从状态A到状态B温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体放热，故B错误；根据理想气体状态方程$\frac{pV}{T}=C$变形得$V=\frac{C}{p}T$，可知V-T图像的斜率为$\frac{C}{p}$，根据图像可知B→C斜率不变，所以B→C过程气体压强不变，故C错误；B→C过程气体体积变大，对外做功，则有W=-p(V_C-V_B)，代入数据解得W=-200 J，负号表示气体对外界做功，故D正确。

3. (热力学第一定律与气体实验定律的综合)(2024·广东惠州二模)如图所示,将一容积$V_{0}= 480 ml$的空玻璃瓶从空气中开口向下缓缓压入水中。设水温均匀且恒定,玻璃瓶中的气体可视为理想气体,大气压强$p_{0}= 1.0×10^{5} Pa$,水的密度$\rho =1.0×10^{3} kg/m^{3}$,重力加速度$g取10 m/s^{2}$,玻璃瓶高度相对于水深可忽略不计,当压入水中$h = 2 m$深处时：

(1)求瓶内空气的压强；
(2)求瓶内空气的体积；
(3)被淹没的玻璃瓶在下降过程中,瓶内气体是吸热还是放热,为什么？______
(1)1.2×10⁵ Pa
(2)400 mL
(3)被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体放热。由热力学第一定律得ΔU=Q+W，因为瓶内气体体积减小，所以外界对气体做正功，即W＞0，而气体温度不变从而内能保持不变，即ΔU=0，解得Q＜0，故气体要放热。

答案： 3.解析：
(1)由平衡条件，瓶内空气的压强p满足p=p₀+ρgh解得p=1.2×10⁵ Pa。
(2)将玻璃瓶缓缓压入水温均匀且恒定的水中，瓶内的理想气体温度保持不变，由玻意耳定律得p₀ V₀=pV，代入数据解得V=400 mL。
(3)被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体放热。由热力学第一定律得ΔU=Q+W，因为瓶内气体体积减小，所以外界对气体做正功，即W＞0，而气体温度不变从而内能保持不变，即ΔU=0，解得Q＜0，故气体要放热。
答案：
(1)1.2×10⁵ Pa
(2)400 mL
(3)见解析

4. (热力学第一定律与气体实验定律的综合)(2024·海南省直辖县级单位开学考)如图 1 所示,导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口向上放置,其上端口装有固定卡环。质量$m = 0.5 kg$、横截面积$S = 4 cm^{2}$的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。现缓慢升高环境温度,气体从状态$A变化到状态C的V-T$图像如图 2 所示,已知大气压强$p_{0}= 1.0×10^{5} Pa$,重力加速度$g取10 m/s^{2}$。求：
(1)状态$C$时气体的压强；
(2)气体从$A到C的过程中吸收的热量为3×10^{4} J$,则此过程气体内能的变化量。7.5×10³ J
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物理·选择性必修 第三册

答案： 4.解析：
(1)A状态气体压强$p_A=p_0+\frac{mg}{S}$由B变化到C，由等容变化$\frac{p_B}{T_B}=\frac{p_C}{T_C}$，又p_A=p_B联立得p_C=1.5×10⁵ Pa。
(2)气体从A到B过程中对外做功W=p_A(V_B-V_A)根据热力学第一定律ΔU=Q-W联立得ΔU=7.5×10³ J即此过程中内能增加7.5×10³ J。
答案：
(1)1.5×10⁵ Pa
(2)7.5×10³ J