人教版高中物理选修三第三章《热力学定律》检测(包含答案解析)

一、选择题
1．(0分)[ID：130348]一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是（）
→过程中，气体体积增大，从外界吸热
A．a b
→过程中，气体体积增大，从外界吸热
B．b c
→过程中，气体体积不变，向外界放热
C．c a
→过程中，气体内能增大，向外界放热
D．c a
2．(0分)[ID：130335]下列说法正确的是（）
A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
3．(0分)[ID：130332]一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能），在温度升高的过程中（）
A．气体分子的平均动能可能不变B．外界一定对气体做功
C．气体一定从外界吸收热量D．气体的内能一定增加
4．(0分)[ID：130323]下列说法正确的是（）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
5．(0分)[ID：130318]用密闭活塞封闭在气缸内一定质量的某种理想气体，如果气体与外界没有热交换，下列说法正确的是
A．若气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
B．若气体分子的平均动能增大，则气体的压强可能减小
C．若气体分子的平均距离增大，则气体的压强一定增大
D．若气体分子的平均距离增大，则气体的压强可能不变
6．(0分)[ID：130316]一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ab与竖直轴平行，bc的延长线通过原点，cd与水平轴平行，da与bc平行，则
下列说法错误
．．的是
A．ab过程中气体内能不变
B．ab过程中气体体积减少
C．bc过程中其体体积保持不变
D．cd过程外界对气体做功
7．(0分)[ID：130303]有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将()
A．逐渐有所升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
8．(0分)[ID：130298]如图所示，一定质量理想气体的体积V与温度T关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。

则下列说法中正确的是（）
A．在A、B、C三个状态中B对应的压强最大
B．在A、B、C三个状态中C对应的压强最大
C．过程AB中外界对气体做功，内能增加
D．过程BC中气体吸收热量，内能不变
9．(0分)[ID：130293]将装有一定质量氧气的薄铝筒开口向下浸入20℃的水中，如图所示，缓慢推动铝筒，使其下降2m，铝筒内氧气无泄漏，则铝筒在缓慢下降过程中，氧气（）
A．从外界吸热B．对外界做正功
C．分子势能不变D．内能减小
10．(0分)[ID：130285]如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分成体积相等的两部分，K与
汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a和b。

现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，下列说法正确的是()
A．b的温度升高
B．a的体积增大，压强变小
C．加热后b的分子热运动比a的分子热运动更激烈
D．b的体积减小，压强增大，但温度不变
11．(0分)[ID：130284]物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（）
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验证实了万有引力定律
B．能量耗散说明能量在不停地减少，能量不守恒
C．相对论的创立表明经典力学在一定范围内不再适用
D．能量守恒说明人类不用担心能源的减少，不必节约能源
12．(0分)[ID：130278]一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V−T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于V轴，图线ca平行于T轴，则（）
A．ab过程中气体压强不变，气体放热
B．bc过程中气体温度不变，气体吸热
C．ca过程中气体体积不变，气体放热
D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加
二、填空题
图，13．(0分)[ID：130443]如图是一定质量的理想气体的压强与热力学温度的p T
、、是理想气体的三个状态，其中bc平行于坐标轴T，ac平行于坐标轴P。

则从a a b c
到b过程中气体的体积___________（填“变大”、“变小”或“不变”），从b到c的过程气体___________（填“吸热”或“放热”），从c到a的过程中气体的内能___________（填“变大”、“变小”或“不变”）
14．(0分)[ID：130438]一圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上。

一质量为m，横截面积为S 的活塞将一定量的理想气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。

当活塞静止时，活塞与汽缸底部距离为h，如图（a）所示。

已知大气强为p0，重力加速度为g。

现把汽缸从图（a）状态缓慢转到图（b）状，在此过程中气体温度不变，则图（b）状态下气体体积为___________。

从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，如图（c）所示。

若此过程中气体内能增量为△U，则气体吸收的热量应为___________。

15．(0分)[ID：130416]如图，一定质量的理想气体从状态a开始。

经历过程①、②、③到达状态d。

过程①中，气体体积_____________（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”）；过程②中，气体__________（填“从外界吸热”“向外界放热”或“不吸热也不放热”）；过程③中，外界对气体做功的大小_________气体向外界放热的大小（填“大于”“小于”或“等于”）。

16．(0分)[ID：130394]一定质量的理想气体，其状态变化的p-T图像如图所示，由图像可知：在a→b的过程中，气体的内能________（选填“减小”、“不变”或“增加”）：在c→a的过程中，气体________（选填“吸热’’或“放热”）。

17．(0分)[ID ：130378]如图1所示，在斯特林循环的P －V 图象中，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A ，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．
（1）B →C 的过程中，单位体积中的气体分子数目_____（选填“增大”、“减小”或“不
变”）．状态A 和状态D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如图2所示，则状态A 对应的是_____（选填“①”或“②”）．
（2）在A →B 和D →A 的过程中，气体放出的热量分别为4 J 和20 J ；在B →C 和C →D 的过程中，气体吸收的热量分别为20 J 和12 J ，则气体完成一次循环对外界所做的功为_____J ．
18．(0分)[ID ：130374]如图所示，一导热性能良好的气缸，用轻质活塞密封了一定质量的气体，活塞用轻绳悬挂在天花板上。

（1）若环境温度缓慢升高，下列说法正确的有_____．
A ．单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少
B ．单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数增加
C ．器壁单位面积上受到气体分子撞击力增大
D ．温度升高，缸内所有气体分子运动速率均增大
（2）若已知气缸的容积为1L ，气缸内气体的密度为30g/3m ，平均摩尔质量为
1.152g/mol ．阿伏加德罗常数23-1
6.010mol A N =⨯，估算气缸内气体分子数为____个，气体分子间平均距离d =____m （结果均保留一位有效数字）。

（3）已知气缸的质量为M ，活塞可以在缸内无摩擦滑动，活塞的面积为S ，活塞与缸底距离为h ，大气压强恒为p 0，此时环境温度为T ．若环境温度升高时，气体从外界吸收热量Q ，气缸缓慢移动距离d 后再次处于静止，则在此过程中密闭气体的内能∆U 增加了________，温度升高了___________。

19．(0分)[ID：130370]如图甲所示，将封有一定质量空气的密闭塑料袋从海拔500m、气温为18℃的山脚下带到海拔3200m、气温为10℃的山顶上，情形如图乙所示．图_________（选填“甲”或“乙”）中袋中气体分子平均动能大．从甲图到乙图过程中，袋内气体减小的内能_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）气体放出的热量．
20．(0分)[ID：130358]如图所示，在长为l=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体，管内外气体的温度相同。

现将水银缓慢地注入管中，直到水银面与管口相平。

(大气压强p0=276cmHg)
①求此时管中封闭气体的压强；___
②此过程封闭气体_____(填“吸热”或“放热”)，内能____(填“增大”、“减小”或“不变”)
三、解答题
21．(0分)[ID：130543]如图所示，一定质量的理想气体，经历A→B→C→A的过程，其中A→B是双曲线的一部分。

则
（1）气体从A到B的过程中，吸收热量还是放出热量，请分析说明。

（2）从C到A的过程中，气体对外做功还是外界对气体做功，做了多少功？
（3）若在A→B→C→A的整个过程中，气体对外界放出86J的热量，从A到B的过程中，对外做了多少功？
22．(0分)[ID：130542]爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。

高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。

设
当地温度为t1=27℃，大气压为p0。

已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0。

(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
23．(0分)[ID：130513]如图所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声．在27℃时，下端封闭的空气柱长为L1=20cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L2=10cm，管内水银柱的重量为G=10N，横截面积为S=1cm2，大气压强P0=1.0×105Pa，问：
①当温度达到多少时报警器会报警？
②如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20J，则空气柱的内能增加了多少？
24．(0分)[ID：130505]一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)，从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，则：
(1)气体的内能是增加还是减少？其变化量的大小为多少焦耳？
(2)气体的分子势能是增加还是减少？
(3)分子平均动能如何变化？
25．(0分)[ID：130492]如图所示，一水平放置的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始活塞停在A点，现将水平放置的汽缸迅速直立，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求：
(1)活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；
(2)整个过程中通过缸壁传递的热量（一定质量理想气体的内能仅由温度决定）。

26．(0分)[ID ：130469]如图所示，导热良好的气缸竖直放置，活塞下方密闭一定质量的理想气体。

活塞可沿气缸无摩擦的滑动，其质量为m ，横截面积为S ，开始时相对气缸底部的高度为h 。

将一个质量也为m 的物块放在活塞上，气体重新平衡后，活塞下降了4
h 。

外界大气压强始终保持不变，重力加速度为g 。

求：
(1)外界大气压强p 0（此过程环境温度保持不变）；
(2)若缓慢提升环境温度，使活塞回到起始位置，气缸内气体吸收的热量为Q ，则气缸内气体内能增加了多少。

【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷 参考答案
**科目模拟测试
一、选择题
1．A
2．C
3．D
4．C
5．A
6．B
7．A
8．B
9．C
10．A
11．C
12．C
二、填空题
13．变小吸热不变
14．
15．保持不变向外界放热小于
16．增加放热
17．不变①8J【解析】（1）由图可知图线BC与纵坐标平行表示气体的体积不变所以B→C 的过程中单位体积中的气体分子数目不变；根据理想气体的状态方程：PV/T=C可知气体的温度越高压强与体积的乘积PV值越大
18．A2×10224×10-9
19．甲大于
20．85cmHg放热不变
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
2016-2017年度第*次考试试卷 参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．A
解析：A
A ．a b →过程中气体的温度保持不变，内能不变，压强减小，根据pV =C 可知气体体积变大，对外做功，则根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项A 正确；
B ．b c →过程中，气体压强不变，温度降低，内能减小，根据V
C T
=即气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，选项B 错误；
CD ．c a →过程中，由图可知p 与T 成正比，则气体发生等容变化，不对外做功，也不对内做功；气体压强增大，温度升高，内能变大，则气体吸热，故CD 错误；
故选A 。

2．C
解析：C
A ．虽然能量守恒，但的有些能量是可利用的，有些是不容易利用的，因此能源危机是存在的，A 错误；
B ．摩擦力做功的过程，如果没有发生相对滑动，就没有机械能转化为内能，B 错误；
C ．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，C 正确；
D ．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律，D 错误。

故选C 。

3．D
解析：D
AD ．理想气体不计分子势能，温度升高，分子平均动能增大，内能一定增加，故D 正确，A 错误；
BC ．内能增加，外界可能对气体做功，也可能气体从外界吸收热量，故BC 错误。

故选D 。

4．C
解析：C
试题分析：做功和热传递都能改变内能；物体内能的增量等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和，即：△U=Q+W ．
解：A 、物体放出热量，若外界对物体做更多的功大于放出的热量，内能可能增加，故A 错误；
B 、物体对外做功，如同时从外界吸收的热量大于做功的数值，则内能增加，故B 错误；
C 、物体吸收热量，同时对外做功W ，如二者相等，则内能可能不变，若Q ＞W ，则内能增加，若W ＞Q ，则内能减少，故C 正确；
D 、物体放出热量，Q ＜0，同时对外做功，W ＜0，则△U ＜0，故内能一定减少，故D 错误． 故选C ．
【点评】热力学第一定律实质是能量守恒定律的特殊情况，要在理解的基础上记住公式：△U=W+Q ，同时要注意符号法则的应用．
5．A
解析：A 【解析】
AB 、若气体分子的平均动能增大，则温度一定升高，内能增加，根据U W Q ∆=+，因为
0U ∆>，0Q =，故0W >，则气体被压缩，根据
PV
C T
=，因为1T T >2，21V V <，则21P P >，即压强一定增大，故A 正确，B 错误；
C Ｄ、若气体分子的平均距离增大，则气体体积变大，气体对外做功0W <，据
U W Q ∆=+，因为0Q =，则0U ∆<，内能减小，温度降低，根据
PV
C T
=，气体的压强一定减小，故CD 错误； 故选A ．
【点睛】温度是分子平均动能的标志，根据热力学第一定律和理想气体状态方程联立可以判断压强和平均动能的变化．
6．B
解析：B 【解析】
AB 、ab 过程气体发生等温过程，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律PV=C 分析可知，气体的体积变大，故A 正确，B 错误；
C 、bc 过程，连线过坐标原点，则bc 过程中体积不变，故C 正确；
D 、cd 过程是等压变化，温度降低，由盖•吕萨克定律分析可知体积减小，外界对气体做功，故D 正确； 说法错误的故选B ．
【点睛】本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律，关键是会看图象，从图象中提取有用的信息是一种重要的能力．
7．A
解析：A
【解析】
冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，A正确．
8．B
解析：B
AB．状态C的温度最高、体积最小，故压强最大。

A错误，B正确；
C．过程AB中，体积减小，外界对气体做功，温度不变，故内能不变。

C错误；
D．过程BC中，体积不变，不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸热。

D错误。

故选B。

9．C
解析：C
氧气的内能只与温度有关，而外界温度不变，所以氧气的温度不变，所以内能不变，又
U Q W
∆=+
铝筒下降时，下表面液体压强增大，则铝筒内气体压强减小，气体体积减小，外界对气体做功，W为正，△U恒定，所以Q为负，即气体向外界放热，由于内能是由分子动能和分子势能组成，温度是分子平动动能的标志，温度不变，故分子的平均动能不变，由于内能不变，故分子势能也不变。

故选C。

10．A
解析：A
AB．当a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与气缸壁的接触是光滑的，可以自由移动，所以a，b两部分的压强始终相同，都变大。

由于a气体膨胀，b气体被压缩，所以外界对b气体做功，根据热力学第一定律得：b的温度升高了，体积减小，压强变大，故A正确，B错误；
C．a、b重新平衡后，则最终a、b压强相等，a体积大于b，由气体状态方程可知，a温度高于b，则加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈，故C错误；
D．b中气体体积减小，压强增大，外界对气体做功，根据热力学第一定律知，内能增加，温度升高，故D错误。

故选A。

11．C
解析：C
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过月地检验证实了万有引力定律，故A错误；
B．能量耗散是指能量的可利用率越来越少，但是仍然遵守能量守恒定律，故B错误；C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C正确；
D ．能量守恒，但是随着可利用能源的使用，能量的可利用率越来越少，故要节约能源，故D 错误。

故选C 。

12．C
解析：C
根据理想气体状态方程可得
=pV
C T
解得
C V T p
=
⋅ A ．在V-T 图象上等压线为过坐标原点的一条倾斜的直线，由a 到b 做等压变化，温度升高，气体内能增加，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A 错误；
B ．bc 过程中气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B 错误；
C ．ca 过程中气体体积不变，气体不做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C 正确；
D ．从a 到b 温度升高，内能增加，从b 到c 温度不变，内能不变，从c 到a 温度降低，内能减小，即整个变化过程中气体的内能先增加后不变，再减少，故D 错误。

故选C 。

二、填空题 13．变小吸热不变 解析：变小 吸热 不变
[1]由图示图线可知，气体从a 到b 过程气体温度T 降低，压强p 增大，由
pV
C T
= 可知，体积变小。

[2]由图示图线可知，从b 到c 过程气体压强p 不变而温度T 升高，由理想气体状态方程
pV
C T
= 可知，气体体积增大，气体对外做功，则
0W ＜
气体温度升高，气体内能增大，则
0U ∆＞
由热力学第一定律
U W Q ∆=+
可知
0Q U W =∆-＞
所以气体从外界吸收热量。

[3]由图示图线可知，从c 到a 过程气体温度T 不变，故内能不变。

14．
mgh
hS p +
0p Sl U +∆ [1]由a 图中气体的压强
10mg
p p S
=+
体积
1V hS =
图b 中气体压强p 2=p 0，体积V 2，根据玻意耳定律
1112pV pV =
解得
20
mgh
V hS p =+
[2]从图（b ）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l ，则气体对外做功
0W p lS =-
根据热力学第一定律
U W Q ∆=+
解得
0Q U W U p lS =∆-=∆+15．保持不变向外界放热小于
解析：保持不变 向外界放热 小于
[1][2][3]由图可知，斜率表示气体体积，在过程①中，斜率不变，则气体体积保持不变。

过程②为等温变化，故内能不变，气体压强增大，则体积减小，外界对气体做功，根据
U W Q ∆=+
可知气体向外界放热。

过程③中作等压变化，温度降低，根据
V
c T
= 可知气体体积减小，即外界对气体做功。

因温度降低，内能减小，根据
U W Q ∆=+
可知外界对气体做功的大小小于气体向外界放热的大小。

16．增加放热
解析：增加 放热
[1]由图示图象可知，在a →b 的过程中，气体温度升高，气体的内能增加 [2]由理想气体状态方程
C pV
T
=可知，
1C p T V
= p T 越大，气体体积V 越小，由图示图象可知，在c →a 的过程中，p
T
变大，则在该过程中，气体体积减小，外界对气体做功，W ＞0，气体温度降低，气体内能减小，△U ＜0，由热力学第一定律可得：Q =△U -W ＜0，则气体要对外放出热量。

17．不变①8J 【解析】（1）由图可知图线BC 与纵坐标平行表示气体的体积不变所以B→C 的过程中单位体积中的气体分子数目不变；根据理想气体的状态方程：PV/T=C 可知气体的温度越高压强与体积的乘积PV 值越大
解析：不变 ① 8 J 【解析】
（1）由图可知，图线BC 与纵坐标平行，表示气体的体积不变，所以B→C 的过程中，单位体积中的气体分子数目不变；
根据理想气体的状态方程：PV/T=C 可知，气体的温度越高，压强与体积的乘积PV 值越大，所以由图可知T D ＞T A ；气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，最可几速率向速度较大的方向移动；故T 1＜T 2；因此状态A 对应的是①．
（2）在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的，所以内能不变，即△U=0；由图可知，A→B 和D→A 的过程中，气体放出的热量分别为4J 和20J ．在B→C 和C→D 的过程中气体吸收的热量分别为20J 和12J ，则吸收的热量Q=Q AB +Q BC +Q CD +Q DA =-4+20+12-20=8J ．由热力学第一定律得：△U=Q+W ，所以W=-8J ，所以气体完成一次循环对外做功是8J ． 点睛：该题是图象问题，解题的关键从图象判断气体变化过程，利用理想气体状态方程，然后结合热力学第一定律进行分析判断即可解决．
18．A2×10224×10-9
解析：A 2×1022 4×10-9 0Q P Sd Mgd -+ d
T h
（1）[1]AB ．缸内气体压强0Mg
p p S
=-
可知当温度升高时，缸内气体的压强不变，因温度升高时单个分子对器壁的作用力变大，则单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少，选项A 正确，B 错误；
C ．气体的压强不变，则器壁单位面积上受到气体分子撞击力不变，选项C 错误；
D ．温度升高，缸内气体分子运动的平均速率增大，并非所有气体分子运动速率均增大，选项D 错误。

故选A 。

（2）[2]气体质量：
m =ρV ；
摩尔数为：
n m M
=
； 分子数为：
3323223
30101106102101.15210
A
A VN N nN M ρ---⨯⨯⨯⨯⨯==
=≈⨯⨯个 [3]将气体分子占据的空间看成立方体形，而且紧密排列，则
M
ρ
=N A •d 3
可得
9
410m d -=
==⨯； （3）[4][5]缸内气体压强
P ＝P 0−
Mg
S
气体等压膨胀过程外界对气体做功
W =-PSd
根据热力学第一定律，气体内能增加量
△U =Q +W
解得：
△U =Q -P 0Sd +Mgd
气体做等压变化，由盖•萨克定律得：
() h d S
hS T T T
++＝
解得：
d T T h
＝
【点睛】
本题第二问求分子数，往往先求摩尔数，再乘以阿伏加德罗常数即可。

摩尔数等于质量与摩尔质量的比值；第三问明确气体是等压膨胀，运用热力学第一定律和盖•吕萨克定律列式
求解。

19．甲大于
解析：甲 大于
将封有一定质量空气的密闭塑料袋（甲）从山底移动到山顶时（乙），气体的体积增大，温度是分子平均动能的标志，由于山顶温度低，因此分子平均动能小，山底的塑料袋中分子平均动能高于山顶的，即甲中气体分子平均动能大；从甲到乙过程中，温度降低，内能减小，体积增大，气体对外做功，由U E Q ∆=+可知，气体内能内能减小大于气体放出的热量． 【点睛】
温度是分子平均动能的标志，由于气体分子之间的距离很大，因此作用力为零，分子势能为零，所以一定质量气体的内能由其温度决定，根据热力学第一定律可知内能变化与放热之间关系．
20．85cmHg 放热不变
解析：85cmHg 放热 不变
①[1]以玻璃管内的气体为研究对象，气体的状态参量 初状态p 1=p 0+h 1=76+4=80cmHg ，V 1=51S
末状态参量p 1=p 0+H =（76+H ）cmHg ，V 2=（57-H ）S 气体发生等温变化，由玻意耳定律得
p 1V 1=p 2V 2
代入数据解得p 2=85cmHg ；
②[2][3]气体发生等温变化，气体温度不变，内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体要放出热量。

三、解答题 21．
（1）吸热，分析见解析；（2）外界对气体做功，600J ；（3）514J
（1）A→B 是双曲线的一支，故为等温变化，内能不变。

体积增大，气体对外做功，即W AB 为负，由热力学第一定律可知，气体吸收热量
（2）由图可知，从C 到A 的过程是等压变化，体积减小，故外界对气体做功。

W CA =p （V C -V A ）
解得
W CA =600J
（3）在A→B→C→A 的整个过程中，气体的内能不变，而B→C 的过程中为等容变化，做功为零
由热力学第一定律
W AB +W CA -Q =0
解得
W AB =-514J
即对外做功514J
22．
(1)927℃；(2)内能减少35kJ (1)根据查理定律
12
12
p p T T = 10p p =，T 1=300K ，p 2=4p 0
整理得
T 2=1200K t 2=927℃
(2)由热力学第一定律△U =Q +W ，得
△U =-20kJ-15kJ=-35kJ
故内能减少35kJ 。

23．
①T 2=450K ②ΔU =18J （1）过程为等压变化，由
12
12
V V T T = 得
2
211
450V T T K V =
=，o 2450273177C t =-= （2）气体对外做功
02()2J W p S mg L '=+=
由热力学第一定律
18J U W Q W Q '∆=+=-+=24．
（1）内能减少了1.8×105J ；（2）增加；（3）减少 (1)因气体从外界吸收热量，所以Q ＝4.2×105 J 气体对外做功6×105 J ，则外界对气体做功W ＝-6×105 J 由热力学第一定律
ΔU ＝W ＋Q
得
ΔU ＝-6×105 J ＋4.2×105 J ＝-1.8×105 J
所以物体内能减少了1.8×105 J.
(2)因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了；
(3)因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量；
25．
(1)p V S p S mg 000+；(2)0
mgV S
(1)设活塞在B 处时封闭气体的压强为p ，活塞受力平衡，则
p 0S + mg = ps
解得
p = p 0 +
mg
S
活塞在A 处封闭气体的压强为p 0 由玻意耳定律
p 0V 0 = pV
解得气体的体积
V =p V S p S mg
000+。