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满分：125
班级：________ 姓名：________ 成绩：________

一、单选题（共5小题,共20分）
一定质量的理想气体在升温过程中(　　) （4分）
A.分子平均势能减小
B.每个分子速率都增大
C.分子平均动能增大
D.分子间作用力先增大后减小
一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变，在上浮过程中气泡内气体（　　） （4分）
A.内能变大
B.压强变大
C.体积不变
D.从水中吸热
如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体(　　)
（4分）
A.内能增加，外界对气体做正功
B.内能减小，所有分子热运动速率都减小
C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B.b→c过程，气体对外做功，内能增加
C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
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(　　)
（4分）
A.从a到b，气体温度保持不变
B.从a到b，气体对外界做功
C.从b到c，气体内能减小
D.从b到c，气体从外界吸热

二、多选题（共11小题,共66分）
列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中(　　)
（6分）
A.上下乘客时，气体的内能不变
B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功
D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
一定质量的理想气体，初始温度为300K，压强为1×105Pa。经等容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J的热量才能使气体温度上升100K。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.初始状态下，气体的体积为6L
B.等压过程中，气体对外做功400J
C.等压过程中，气体体积增加了原体积的
D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J
在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是(　　)
（6分）
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
E.气体的体积增大，温度降低
采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)
（6分）
A.绝热过程中，气体分子平均动能增加
B.绝热过程中，外界对气体做负功
C.等压过程中，外界对气体做正功
D.等压过程中，气体内能不变
如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中(　　)
（6分）
A.气体体积逐渐减小，内能增加
B.气体压强逐渐增大，内能不变
C.气体压强逐渐增大，放出热量
D.外界对气体做功，气体内能不变
E.外界对气体做功，气体吸收热量
如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（　　）
（6分）
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少
如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后(　　)
（6分）
A.h中的气体内能增加
B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等
D.f与h中的气体压强相等
如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细砂，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细砂的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.整个过程，外力F做功大于0，小于mgh
B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C.整个过程，理想气体的内能增大
D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(P0S1h+mgh)
E.左端活塞到达B位置时，外力F等于
如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.1→2过程中，气体内能增加
B.2→3过程中，气体向外放热
C.3→4过程中，气体内能不变
D.4→1过程中，气体向外放热
一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.bc过程外界对气体做功
B.ca过程气体压强不变
C.ab过程气体放出热量
D.ca过程气体内能减小
如图，一定量的理想气体从状态a(p0，V0，T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是(　　)(填正确答案标号)
（6分）
A.ab过程中，气体始终吸热
B.ca过程中，气体始终放热
C.ca过程中，气体对外界做功
D.bc过程中，气体的温度先降低后升高
E.bc过程中，气体的温度先升高后降低

三、填空题（共1小题,共6分）
关于热力学定律，下列说法正确的是_______。
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 （6分）

四、计算题（组）（共4小题,共33分）
在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求：
（9分）
(1) pB的表达式；
（3分）
(2) TC的表达式；
（3分）
(3) B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？
（3分）
如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA=600m3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500m3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC=1.4×105Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q=14J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU=25J；大气压p0=1.01×105Pa。
（8分）
(1) 气体从状态A到状态B，其分子平均动能 　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力 　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
（2分）
(2) 求气体在状态C的温度TC；
（3分）
(3) 求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
（3分）
某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100cm2、质量m＝1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300K、活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度Tc＝363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158J。取大气压 ，求气体：
（8分）
(1) 在状态B的温度；
（2分）
(2) 在状态C的压强；
（3分）
(3) 由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
（3分）
如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0、T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中：
（8分）
(1) 内能的增加量ΔU；
（4分）
(2) 最终温度T。
（4分）

第2页
第2页21.1热力学第一定律
满分：125
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共5小题,共20分）
1. 一定质量的理想气体在升温过程中(　　) （4分）
A.分子平均势能减小
B.每个分子速率都增大
C.分子平均动能增大
D.分子间作用力先增大后减小
正确答案： C
答案解析： A、温度是分子平均动能的量度，当温度升高时平均动能一定变大，分子的平均速率也一定
变化，但不是每个分子速率都增大，因理想气体，则不考虑分子势能，故AB错误，C正确；
D、由于理想气体，不考虑分子间的作用力，故D错误；
故选：C．
2. 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，
外界大气压不变，在上浮过程中气泡内气体（　　） （4分）
A.内能变大
B.压强变大
C.体积不变
D.从水中吸热
正确答案： D
答案解析： 解：A、气泡上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误；
B、设外界大气压为p0，则气泡内气体压强 p=p0+ρgh,上浮过程h减小，所以气泡内气体的压强减小，故
B错误；
C、气体经历等温变化，由玻意耳定律pV=C可知，气体的压强减小，则气体的体积变大，故C错误；
D、上浮过程气体体积变大，气体对外界做功，则W＜0，气体内能不变，则ΔU=0，由热力学第一定律
ΔU=Q+W，可知Q＞0，所以气体从水中吸热，故D正确。
故选：D。
3. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，
活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体(　　)
（4分）
A.内能增加，外界对气体做正功
B.内能减小，所有分子热运动速率都减小
C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
正确答案： C
答案解析： 初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平
衡，设初始时气缸内的压强为p1，活塞的面积为S，则有：p1S-p0S=mg，气缸在缓慢转动的过程中，气缸
内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水
平，缸内气压等于大气压。
AB、气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，
气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W得，气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运
动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，故AB错误；
CD、气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分
子数的比例减小，C正确，D错误。
故选：C。
4. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，
b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B.b→c过程，气体对外做功，内能增加
C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
正确答案： C
答案解析： 解：A、a→b的过程是等压变化，且体积增大，气体对外界做功（W＜0），根据：
V
T =C
，可知温度升高，则气体内能增加（ΔU＞0），根据热力学第一定律：ΔU=W+Q，可知Q＞0，即气体从外
界吸收的热量，且吸收的热量大于气体对外做的功，故A错误；
B、b→c的过程中气体与外界无热量交换，即Q=0，气体体积增大，对外界做功（W＜0），由热力学第一
定律：ΔU=W+Q，可知ΔU＜0，即气体内能减少，故B错误；
C、c→a的过程为等温过程，即：Tc=Ta，则a→b→c过程气体内能不变（ΔU=0），根据热力学第一定
律，可知a→b→c过程气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，故C正确；
D、c→a的过程为等温压缩过程，气体内能不变，而外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知c→a的
过程放出的热量。根据p-V图像与横轴所围图形的面积等于气体做功的绝对值，可知a→b→c过程气体对
外界做的功大于c→a的过程外界对气体做的功，可得a→b→c→a一个循环，气体对外界做的功（W＜
0），一个循环气体内能不变（ΔU=0），根据热力学第一定律，可知一个循环气体向外界放热，故a→b
过程气体从外界吸收的热量小于c→a过程放出的热量，故D错误。
故选：C。
5. 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
(　　)
（4分）
A.从a到b，气体温度保持不变
B.从a到b，气体对外界做功
C.从b到c，气体内能减小
D.从b到c，气体从外界吸热
正确答案： D
答案解析： AB、从a到b过程中，理想气体的体积不变，压强变小，根据公式pV=CT可知，气体温度降
低，因为体积不变，所以气体对外界不做功，故AB错误；
CD、从b到c过程中，气体的压强不变，体积变大，根据公式pV=CT可知，气体的温度升高，则内能增大，
根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知，因为体积变大，气体对外界做功，则气体从外界吸热，故C错误，D正
确；
故选：D。
二、多选题（共11小题,共66分）
6. 列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，
空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，
上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；
剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，
在气体压缩的过程中(　　)
（6分）
A.上下乘客时，气体的内能不变
B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功
D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
正确答案： A C
答案解析： AB、上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换，则气体温度不
变、内能不变；上下乘客时，封闭气体可能被压缩而体积变小，也可能膨胀而体积变大，若气体是在被
压缩的过程中，则外界对气体做正功，气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外放出热
量，故A正确、B错误；
CD、剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，在气体压缩的过程中，外界对
气体做正功，气体的内能增加，温度升高，故C正确、D错误。
故选：AC。
7. 一定质量的理想气体，初始温度为300K，压强为1×105Pa。经等容过程，
该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，
需要吸收600J的热量才能使气体温度上升100K。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.初始状态下，气体的体积为6L
B.等压过程中，气体对外做功400J
C.等压过程中，气体体积增加了原体积的
D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J
正确答案： A D
答案解析： C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为
p1=p0
V1=V0
T1=300K
等容过程为状态二
p2=？
V2=V1=V0
T2=400K
等压过程为状态三
p3=p0
V3=？
T3=400K
由理想气体状态方程可得
整理解得
体积增加了原来的 ，故C错误；
D．等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律
ΔU=W+Q
两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为400J，故D正确；
AB．等压过程内能增加了400J，吸收热量为600J，由热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知
W=400J-600J=-200J
则气体对外做功为200J，即做功的大小为
代入数据解得
V =6×10-3m30 =6L
故A正确，B错误；
故选：AD。
8. 在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，
气体一定与外界有热量交换的过程是(　　)
（6分）
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
E.气体的体积增大，温度降低
正确答案： A B D
答案解析： 根据热力学第一定律得：ΔU=Q+W
A、气体的体积不变，外界对气体做功W为零，温度升高，气体的内能增大，内能的变化量ΔU为正值，由
热力学第一定律得，Q为正值，气体从外界吸热，故A正确；
B、气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值，温度降低，气体的内能减小，内能的变化量ΔU为负
值，由热力学第一定律得，Q为负值，气体向外界放热，故B正确；
C、气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值，温度升高，气体的内能增大，内能的变化量ΔU为正
值，由热力学第一定律得，Q可能为零，即气体可能与外界没有热交换，故C错误；
D、气体的体积增大，气体对外界做功，W为负值，温度不变，气体的内能不变，内能的变化量ΔU为0，
由热力学第一定律得，Q为正值，气体从外界吸热，故D正确；
E、气体的体积增大，气体对外界做功，W为负值，温度降低，气体的内能减小，内能的变化量ΔU为负
值，由热力学第一定律得，Q可能为零，即气体可能与外界没有热交换，故E错误；
故选：ABD。
9. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，
一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)
（6分）
A.绝热过程中，气体分子平均动能增加
B.绝热过程中，外界对气体做负功
C.等压过程中，外界对气体做正功
D.等压过程中，气体内能不变
正确答案： A C
答案解析： AB、绝热压缩过程中，气体体积减小、外界对气体做正功、根据热力学第一定律ΔU=Q+W可
知，气体的内能增加，所以气体的温度升高、则气体分子平均动能增加，故A正确、B错误；
CD、根据一定质量的理想气体状态方程可知： ，气体等压过程回到初始温度，说明温度降低，
内能减小；压强不变、则气体体积减小，外界对气体做正功，故C正确、D错误。
故选：AC。
10. 如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。
现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。
在活塞下降过程中(　　)
（6分）
A.气体体积逐渐减小，内能增加
B.气体压强逐渐增大，内能不变
C.气体压强逐渐增大，放出热量
D.外界对气体做功，气体内能不变
E.外界对气体做功，气体吸收热量
正确答案： B C D
答案解析： 一定质量的理想气体内能仅与温度有关，温度不变则内能不变，由于用外力作用在活塞上，
使其缓慢下降过程中环境温度保持不变，则气体温度不变、内能不变，根据热力学第一定律△U=W+Q可
知，外界对气体做功，气体要放出热量，根据理想气体的状态方程 可知，气体体积减小，压强增
大，故BCD正确、AE错误。
故选：BCD。
11. 如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，
右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。
汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。
活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（　　）
（6分）
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少
正确答案： A C D
答案解析： 解：A、因活塞密封不严，故最终活塞两侧气体的压强相等，活塞处于静止状态，其受力平
衡，可知弹簧最终弹力为零，即弹簧恢复至自然长度，故A正确；
B、活塞初始时静止在汽缸正中间，弹簧处于压缩状态，漏气过程活塞向左移动，最终活塞左侧气体的体
积小于右侧气体体积，末态活塞两侧气体的压强与温度均相同，则气体密度相同，故活塞左侧气体的质
量小于右侧气体的质量，故B错误；
C、因汽缸密闭绝热，故汽缸内系统与外界无能量交换，弹簧从压缩状态恢复到原长，由能量守恒可知，
弹簧减少的弹性势能转化为汽缸内气体的内能，故与初始时相比，汽缸内气体的内能增加，故C正确；
D、末状态活塞两侧气体的压强与温度均相同，则两侧气体的分子数密度相同。以汽缸内全部的气体为研
究对象，与初始时相比，其体积增大，气体分子数密度减小，因末状态活塞左侧的气体分子数密度与全
部的气体分子数密度相同，故与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少，故D正确。
故选：ACD。
12. 如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、
g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、
压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后(　　)
（6分）
A.h中的气体内能增加
B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等
D.f与h中的气体压强相等
正确答案： A D
答案解析： A、当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据一定质量的理
想气体状态方程pV=CT可知，f中的气体的压强增大，则会向右推动活塞，而h中的气体体积减小，外界对
气体做正功，因为活塞和气缸绝热，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知，h中的气体内能增加，故A正确；
B、初始状态下，三部分气体的状态参量完全相同，当系统再次稳定时，对左侧活塞分析可得：
pfS=F+pgS
因为f中的气体温度升高，则f中的气体压强增大，则弹簧对左边活塞的弹力水平向左，由此可知弹簧处
于压缩状态。
分别对f和g中的气体，根据一定质量的理想气体状态方程可得：
其中，Vf＞Vg
联立解得：Tf＞Tg，故B错误；
CD、根据题意可知，两个活塞和弹簧组成的整体会向右移动一段距离，因此最终f中的气体体积增大，h
中的体积减小，压强增大，将两绝热活塞和弹簧当成整体，可知再次稳定时f和h中的压强再次相等，对h
中的气体，根据一定质量的理想气体状态方程可得：
联立解得：Tf＞Th，故C错误，D正确；
故选：AD。
13. 如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)
封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细砂，
活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细砂的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，
使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，
重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.整个过程，外力F做功大于0，小于mgh
B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C.整个过程，理想气体的内能增大
D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(P0S1h+mgh)
mgS2
E.左端活塞到达B位置时，外力F等于 S 1
正确答案： B D E
答案解析： A、外力F作用在右端活塞上，活塞位置不变，可知在F作用下没有位移，可知外力F做功为
零，故A错误；
BC、气缸为导热汽缸，环境温度不变，所以气体状态变化过程中温度不变，温度是分子平均动能的标
志，所以分子平均动能不变，对于定质量的理想气体，内能只与分子平均动能有关，所以内能也不变，
故B正确，C错误；
D、根据△U=Q+W知，外界对气体做功W=mgh，因为△U=0，所以Q=-W，即气体向外界释放的热量为mgh，小
于P0S1h+mgh，故D正确；
E、左端活塞到达B位置时，对左边活塞有：p气S1=p0S1+mg，对于右边活塞有：p气S2=p0S2+F，联立两式
得： ，故E正确。
故选：BDE。
14. 如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程
（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。
上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.1→2过程中，气体内能增加
B.2→3过程中，气体向外放热
C.3→4过程中，气体内能不变
D.4→1过程中，气体向外放热
正确答案： A D
答案解析： 解：A、1→2是绝热过程（Q=0），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，可得：ΔU＞0，即气体内能增加，故A正确；
V
B、2→3为等压过程，体积增大，气体对外界做功（W＜0）。根据： T =C ，可得气体温度升高，气体
内能增加（ΔU＞0），根据热力学第一定律：ΔU=W+Q，可得：Q＞0，即气体吸热，故B错误；
C、3→4为绝热过程（Q=0），气体体积增大，气体对外界做功（W＜0），根据热力学第一定律：
ΔU=W+Q，可得：ΔU＜0，即内能减小，故C错误；
p
D、4→1为等容过程（W=0），压强减小，根据： T =C ，可得气体温度降低，气体内能减小（ΔU＜
0），根据热力学第一定律：ΔU=W+Q，可得：Q＜0，即气体放热，故D正确。
故选：AD。
15. 一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，
bc延长线过O点，下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.bc过程外界对气体做功
B.ca过程气体压强不变
C.ab过程气体放出热量
D.ca过程气体内能减小
正确答案： A C
答案解析： 解：A、bc过程中气体体积减小、外界对气体做功，故A正确；
pV CB、根据 T =C可知，V= p T，V-T图像与坐标原点连线的斜率越大、压强越小，所以ca过程气体压强逐
渐减小，故B错误；
C、ab过程气体体积减小、外界对气体做功，温度不变，内能不变，根据ΔU=W+Q可知，气体放出热量，
故C正确；
D、ca过程气体温度升高、内能增大，故D错误。
故选：AC。
16. 如图，一定量的理想气体从状态a(p0，V0，T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、
bc、ca三个过程，下列说法正确的是(　　)(填正确答案标号)
（6分）
A.ab过程中，气体始终吸热
B.ca过程中，气体始终放热
C.ca过程中，气体对外界做功
D.bc过程中，气体的温度先降低后升高
E.bc过程中，气体的温度先升高后降低
正确答案： A B E
答案解析： A、由图示图象可知，ab过程气体体积V不变而压强p增大，由理想气体状态方程 可
知，气体温度升高，气体内能增大，△U＞0，气体体积不变，外界对气体不做功，由热力学第一定律
△U=W+Q可知：Q=△U-W=△U＞0，气体始终从外界吸收热量，故A正确；
BC、由图示图象可知，ca过程气体压强p不变而体积V减小，由理想气体状态方程 可知，气体温度
T降低，气体内能减小，△U＜0，气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律△U=W+Q可
知：Q=△U-W＜0，气体始终向外界放出热量，故B正确，C错误；
DE、由图示图象可知，bc过程气体压强p与体积V的乘积pV先增大后减小，由理想气体状态方程 可
知，气体温度T先升高后降低，故D错误，E正确。
故选：ABE。
三、填空题（共1小题,共6分）
17. 关于热力学定律，下列说法正确的是_______。
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
（6分）
正确答案： BDE 无
答案解析： 解：A、物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温
度不一定升高，故A错误；
B、做功和热传递都能改变内能；所以对气体做功可以改变其内能．故B正确；
C、根据理想气体的状态方程可知，理想气体等压膨胀过程中压强不变，体积增大则气体的温度一定升
高，所以气体的内能增大；气体的体积增大对外做功而内能增大，所以气体一定吸热，故C错误；
D、根据热力学第二定律热量不可能自发地从低温物体传到高温物体．故D正确；
E、根据热平衡定律可知，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此
之间也必定达到热平衡．故E正确．
故选：BDE
四、计算题（组）（共4小题,共33分）
18. 在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，
气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，
气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，
然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。
已知p0、V0、T0和W。求：
（9分）
(1)pB的表达式；
（3分）
正确答案： 封闭气体从A→B过程中发生等温变化，根据玻意耳定律可得：
p0V0=pB×5V0
解得：
答案解析： 根据图像得出气体变化前后的状态参量，根据玻意耳定律得出气体的压强；
(2)TC的表达式；
（3分）
正确答案： 封闭气体从A→C的过程中，根据查理定律可得：
解得：TC=1.9T0
答案解析： 根据图像得出气体变化前后的状态参量，根据查理定律得出气体的温度；
(3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？
（3分）
正确答案： 从B到C过程中，气体绝热收缩，则Q=0
根据热力学第一定律可得：
ΔU=Q+W
解得：ΔU=W
答案解析： 根据热力学第一定律列式得出气体内能的变化量。
19. 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、
质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，
平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积V 3A=600m 。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500m
3。
固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强p =1.4×105C Pa。已知从状态A到状态C，
气体从外界吸收热量Q=14J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU=25J；大气压p0=1.01×10
5Pa。
（8分）
(1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能 　 　
(选填“增大”、“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力 　 　
(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
（2分）
正确答案： 不变；增大
答案解析： 状态A到状态B的过程中，圆筒内气体与热源处于热平衡状态，则圆筒内气体的温度保持不
变，其分子平均动能不变；
根据一定质量的理想气体状态方程pV=CT可知，因为从状态A到状态B过程，气体的温度不变，体积
减小，所以气体的压强增大，所以圆筒内壁单位面积受到的压力增大；
(2)求气体在状态C的温度TC；
（3分）
正确答案： 从状态A到状态B的过程中，气体的温度保持不变，根据玻意耳定律可得：
pAVA=pBVB
在A状态时，根据活塞的平衡状态可得：
p0S=mg+pAS
其中，S=100cm2=0.01m2
从状态B到状态C的过程中，气体的体积保持不变，根据查理定律可得：
联立解得：TC=350K
答案解析： 从状态A到状态B过程，气体的温度保持不变，从状态B到状态C过程，气体的体积保持不变，
根据玻意耳定律和查理定律联立等式得出气体的温度；
(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
（3分）
正确答案： 因为A到B过程中气体的温度保持不变，则ΔUAB=0
从状态A到状态C的过程中，根据热力学第一定律可得：
ΔUAC=Q+WAC
因为状态B到状态C过程气体的体积不变，则WAC=WAB
根据题意可得：ΔUAC=ΔU
联立解得：WAB=11J
答案解析： 根据气体的体积变化得出气体的做功情况，根据温度的变化得出内能的变化情况，结合热力
学第一定律得出从状态A到状态B过程中外界对系统的做功情况。
20. 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100cm2、
质量m＝1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300K、
活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝
3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度Tc＝
363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158J。取大气压
，求气体：
（8分）
(1)在状态B的温度；
（2分）
正确答案： 从状态A到状态B的过程中气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律得

代入数据解得：TB＝330K
答案解析： 从状态A到状态B的过程中气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律求气体在状态B的温度；
(2)在状态C的压强；
（3分）
正确答案： 气体在状态B的压强为
从状态B到状态C的过程中气体发生等容变化，根据查理定律得

代入数据解得：pC＝1.1×10
5Pa
答案解析： 从状态B到状态C的过程中气体发生等容变化，根据查理定律求气体在状态C的压强；
(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
（3分）
正确答案： 从状态A到状态B的过程中气体对外做的功为W＝pBSd＝1×10
5×100×10﹣4×0.03J＝30J
从状态B到状态C的过程中气体不做功。由状态A到状态C过程中，根据热力学第一定律得
ΔU＝Q﹣W
代入数据解得：ΔU＝188J
答案解析： 根据W＝pΔV求出从状态A到状态B的过程中气体对外做的功，再根据热力学第一定律求由状
态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
21. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，
气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0、T0。
现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，
活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，
求该过程中：
（8分）
(1)内能的增加量ΔU；
（4分）
正确答案： 因为活塞缓慢移动过程中，活塞受封闭气体压力为F，对活塞有：
F-p0S-f=0，
所以外界对气体做功为：
W=-FL=-(p0S+f) L，
根据热力学第一定律得内能的增加量：
ΔU=W+Q=Q-p0SL-fL。
答案解析： 先对活塞受力分析，求出外界对气体做功，再根据热力学第一定律求内能的增加量；
(2)最终温度T。
（4分）
正确答案： 活塞刚移动时，气体发生等容变化，移动之后做等压变化末态的压强设为p，根据平衡条
件得
pS=p0S+f，
全过程根据一定质量理想气体的状态方程得
，
解得
答案解析： 根据一定质量理想气体的状态方程即可求得最终温度。21.1热力学第一定律
满分：125
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共5小题,共20分）
1. 一定质量的理想气体在升温过程中(　　) （4分）
A.分子平均势能减小
B.每个分子速率都增大
C.分子平均动能增大
D.分子间作用力先增大后减小
2. 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，
外界大气压不变，在上浮过程中气泡内气体（　　） （4分）
A.内能变大
B.压强变大
C.体积不变
D.从水中吸热
3. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，
活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体(　　)
（4分）
A.内能增加，外界对气体做正功
B.内能减小，所有分子热运动速率都减小
C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
4. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，
b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　）
（4分）
A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B.b→c过程，气体对外做功，内能增加
C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
5. 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
(　　)
（4分）
A.从a到b，气体温度保持不变
B.从a到b，气体对外界做功
C.从b到c，气体内能减小
D.从b到c，气体从外界吸热
二、多选题（共11小题,共66分）
6. 列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，
空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，
上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；
剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，
在气体压缩的过程中(　　)
（6分）
A.上下乘客时，气体的内能不变
B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功
D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
7. 一定质量的理想气体，初始温度为300K，压强为1×105Pa。经等容过程，
该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，
需要吸收600J的热量才能使气体温度上升100K。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.初始状态下，气体的体积为6L
B.等压过程中，气体对外做功400J
C.等压过程中，气体体积增加了原体积的
D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J
8. 在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，
气体一定与外界有热量交换的过程是(　　)
（6分）
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
E.气体的体积增大，温度降低
9. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，
一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)
（6分）
A.绝热过程中，气体分子平均动能增加
B.绝热过程中，外界对气体做负功
C.等压过程中，外界对气体做正功
D.等压过程中，气体内能不变
10. 如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。
现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。
在活塞下降过程中(　　)
（6分）
A.气体体积逐渐减小，内能增加
B.气体压强逐渐增大，内能不变
C.气体压强逐渐增大，放出热量
D.外界对气体做功，气体内能不变
E.外界对气体做功，气体吸收热量
11. 如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，
右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。
汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。
活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（　　）
（6分）
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少
12. 如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、
g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、
压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后(　　)
（6分）
A.h中的气体内能增加
B.f与g中的气体温度相等
C.f与h中的气体温度相等
D.f与h中的气体压强相等
13. 如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)
封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细砂，
活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细砂的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，
使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，
重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.整个过程，外力F做功大于0，小于mgh
B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C.整个过程，理想气体的内能增大
D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(P0S1h+mgh)
mgS2
E.左端活塞到达B位置时，外力F等于 S 1
14. 如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程
（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。
上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.1→2过程中，气体内能增加
B.2→3过程中，气体向外放热
C.3→4过程中，气体内能不变
D.4→1过程中，气体向外放热
15. 一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，
bc延长线过O点，下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.bc过程外界对气体做功
B.ca过程气体压强不变
C.ab过程气体放出热量
D.ca过程气体内能减小
16. 如图，一定量的理想气体从状态a(p0，V0，T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、
bc、ca三个过程，下列说法正确的是(　　)(填正确答案标号)
（6分）
A.ab过程中，气体始终吸热
B.ca过程中，气体始终放热
C.ca过程中，气体对外界做功
D.bc过程中，气体的温度先降低后升高
E.bc过程中，气体的温度先升高后降低
三、填空题（共1小题,共6分）
17. 关于热力学定律，下列说法正确的是_______。
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
（6分）
四、计算题（组）（共4小题,共33分）
18. 在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，
气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，
气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，
然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。
已知p0、V0、T0和W。求：
（9分）
(1)pB的表达式；
（3分）
(2)TC的表达式；
（3分）
(3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？
（3分）
19. 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、
质量m=1kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，
平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA=600m
3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500m
3。
固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC=1.4×10
5Pa。已知从状态A到状态C，
气体从外界吸收热量Q=14J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU=25J；大气压p0=1.01×10
5Pa。
（8分）
(1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能 　 　
(选填“增大”、“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力 　 　
(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
（2分）
(2)求气体在状态C的温度TC；
（3分）
(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
（3分）
20. 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100cm2、
质量m＝1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300K、
活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝
3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度Tc＝
363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158J。取大气压
，求气体：
（8分）
(1)在状态B的温度；
（2分）
(2)在状态C的压强；
（3分）
(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
（3分）
21. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，
气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0、T0。
现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，
活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，
求该过程中：
（8分）
(1)内能的增加量ΔU；
（4分）
(2)最终温度T。
（4分）

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