周测评(十九) 热力学定律-【衡水真题密卷】2025-2026全学年高二物理学科素养周测评（人教版）

2025一2026学年度高二学科素养周测评（十九） 物理·热力学定律 本试卷总分100分，考试时间40分钟。 一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。 题号 2 3 答案 1.油炸爆米花的基本原理：高温的油让玉米粒内的水分迅速汽化形成水蒸气，形成的水蒸 气被玉米粒的表皮密封在内部。随着温度的升高，水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外 压强差达到一定程度时玉米粒的表皮突然炸裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀， 瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是 () A.在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能一定都增加 B.大米虽然没有玉米那样的表皮密封，照样可以用油炸的方式做爆米花 C.炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变 成了动能 D.玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单位面积上受到水 蒸气分子撞击的次数增多 2.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热 活塞之间是真空，活塞可在汽缸内无摩擦地左右滑动。现将隔板抽开，气体会自发扩散 至整个汽缸。待气体达到稳定后缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个 系统不漏气。下列说法正确的是 () 隔板 0 活塞 理想 真空 Zzza 气体 A.气体自发扩散前后内能减少 B.气体在被压缩的过程中内能减小 C.在自发扩散过程中，气体对外界没做功 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做负功 3.大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力 “永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一 个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为， 如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上 高二学科素养周测评（十九）物理第1页（共4页） 真题名 只有站在足够的高度，才有资格被仰望 运动，当小铁球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底 班级 端Q,由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。 在以后的二百多年里，维尔金斯的“永动机”居然改头换面地出现过多次，其中一次是在 姓名 1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金 斯的“永动机”，正确的认识是 ( ) A.符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题 得分 B.如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现 C.如果忽略斜面的摩擦，小铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以 实现 D.违背能量转化和守恒定律，不可能实现 4.如图所示为一定质量的理想气体的状态变化过程，气体先由α状态沿双曲线变化到b 状态，再沿与横轴平行的直线变化至c状态，a、c两点位于平行于纵轴的直线上。下列 说法正确的是 () A.由a状态至b状态的过程中，温度升高 B.由b状态至c状态的过程中，放出热量 C.由c状态至a状态的过程中，气体对外界做功，同时吸收热量 D.c状态下气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞次数小于b状态 二、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部 选对得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 题号 6 答案 5.如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容 器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温 升高。关于做功与热传递，下列说法正确的是（) 重物 重物 A.做功可以改变物体的内能，且不存在能量的转化 B.热传递可以改变物体的内能，且不存在能量的转化 搅拌叶片 绝热壁 C.外界对物体做功的同时，物体和外界发生热传递，物 水 体的内能可能不变 D.功和热量是完全等价的 卷 高二学科素养周测评（十九）物理第2页（共4页） 1 6.密闭汽缸中封闭着一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A, 其体积V与热力学温度T的变化关系如图所示，其中AD延长线过坐标原点，AB、CD 与T轴平行，BC与T轴垂直。下列说法正确的是 () A.从状态A到状态B,气体内能增大 B.从状态B到状态C,气体对外界做功 C.从状态C到状态D,气体向外界放热 D.状态B、D气体的压强相等 三、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)如图所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦 忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h1=0.20m,气体的温度t1=27℃。现给汽缸加 热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h2=0.30m处，同时缸内气体对外做功W=200J,并 且吸收的热量Q=400J,已知T=t十273K。求： (1)此过程中缸内气体增加的内能； (2)活塞距离汽缸底h2时的温度t2。 8.(20分)如图所示，一个内部高为H、底面积为S的绝热汽缸静止在地面上。汽缸内部 带有加热装置，顶部开口但有卡扣，以保证活塞不会脱离汽缸。用质量m=。S 的绝热 10g 2poS 活塞封闭一定质量的理想气体，活塞上端与一根劲度系数k=5日的轻质弹簧连接，轻 质弹簧上端固定。缸内气体初始温度为T。,活塞到汽缸底部的距离为0.5H,弹簧被拉 伸了0.25H。现缓慢加热气体，直到温度变为5T。。已知大气压强恒为p。,重力加速 度为g,忽略活塞和汽缸壁的厚度，不计一切摩擦。求： 高二学科素养周测评（十九）物理第3页（共4页） 真题名 (1)温度为T。时，汽缸内被封闭气体的压强p; (2)活塞恰好到达汽缸顶部时封闭气体的温度T； (3)已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为Q,求气体内能的变化量△E。 H 0.5H 9.(20分)如图所示，一个质量m=1kg的活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞下方 悬挂一个原长L=16cm,劲度系数k=500N/m的轻质弹簧，活塞体积可忽略不计，距 气缸底部h1=12cm处连接有一右端开口的U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初 始时，封闭气体温度T1=330K,活塞距离气缸底部h2=20cm,U形细管两边水银柱存 在高度差。已知大气压强po=1×105Pa,气缸横截面积S=1×10-3m2,g取10m/s2, 不计活塞与气缸内壁的摩擦。 (1)通过制冷装置缓慢降低气体温度，求两边水银面恰好相平的温度。 (2)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若封闭气体向外界放出的热量为5J,求气体 内能的变化量△U。 密卷 高二学科素养周测评（十九）物理第4页（共4页）真题密卷 对活塞受力分析则有p1S一pS=mg(1分) 解得p1=2×105Pa (1分) 力传感器显示红色时，对活塞而言则有 p2S-poS=mg十kxo (1分) 根据胡克定律则有kx。=10N (1分) 解得xo=10cm,p2=3X105Pa (2分) 根据理想气体状态方程，则有 p(H+L)S P2(H+L+x)S (2分) T T2 解得T2=900K (1分) 即热力学温度的范围是450一900K (1分) 2025一2026学年度高 物理·热 一、单项选择题 1.D【解析】温度是大量分子无规则热运动的集 体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度 是没有意义的，所以玉米粒水蒸气温度升高时， 个别分子的动能可能减小，也可能不变，A错 误；大米虽然没有玉米那样的表皮密封，油炸形 成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不 可以用油炸的方式做爆米花，B错误；炸裂的过 程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了 动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背热力学 第二定律，C错误；玉米粒温度升高，但表皮没 有炸裂，此过程中，体积不变，则分子分布的密 集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增 大，可知单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单 位面积的撞击次数增多，D正确。 2.C【解析】气体向真空自发扩散，对外界不做 功，且没有热传递，气体的内能不变，A错误，C 正确；气体在被压缩的过程中，气体体积减小， 外界对气体做正功，因汽缸绝热，根据热力学第 一定律△U=W十Q,可知气体内能增大，B、D 错误。 3.D【解析】维尔金斯“永动机”不消耗能量，又 能不断对外做功，这是第一类永动机，其违背了 能量转化和守恒定律，不可能实现，D正确。 4.B【解析】因为a→b变化图线为双曲线的 支，为等温线，所以是等温变化，A错误；根据理 1 3 学科素养周测评 (2)力传感器显示红色时，对活塞则有 p3S-poS=mg十kx1 (1分) 由胡克定律可得x1=6N (1分) 力传感器显示红色变为橙色，可以看成等温变 化，根据玻意耳定律可得 p3(H+L+x1)S=p2LS (1分) 联立解得x1=6cm,L2=31.2cm (2分) 漏出气体质量与原有气体质量之比 p(H+L+xo-L2)S 11 p(H+L十xo)s50 (2分) 学科素养周测评（十九） 力学定律 想气体状态方程兴-C,从b到c为等压变化。 体积减小，所以温度降低，又因为外界对气体做 功，根据热力学第一定律△U=W十Q可知，此 过程放出热量，B正确；c→a过程体积不变，没 有做功，根据理想气体状态方程可知，压强增 大，温度升高，结合热力学第一定律可知，从外 界吸收热量，C错误；根据气体压强的微观解 释，气体压强由分子平均撞击力大小与单位时 间内与器壁单位面积碰撞次数决定，状态温度 低于b状态，热运动减弱，分子平均撞击力减 小，而压强又相同，所以℃状态下气体分子单位 时间与器壁单位面积碰撞次数大于b状态，D 错误。 二、多项选择题 5.BC【解析】做功可以改变物体内能，且存在能 量的转化，热传递可以改变物体内能，且不存在 能量的转化，只是内能的转移，A错误，B正确； 外界对物体做功的同时，物体和外界发生热传 递，物体的内能可能不变，C正确；做功和热传 递产生的效果相同，但功和热量是不同的概念， D错误。 6.AC【解析】状态A到状态B,温度升高，气体 内能增大，A正确；状态B到状态C,气体体积 减小，外界对气体做功，B错误；状态C到状态 D,由热力学第一定律，气体体积不变，外界不对 ·物理· 气体做功，W=0,且温度降低，气体内能减小， 因此气体向外界放热，C正确；根据理想气体状 态方程V二C,可知一越小，卫越大，可知状态 D气体的压强大，D错误」 三、非选择题 7.(1)200J(2)177℃ 【解析】(1)根据热力学第一定律得 △U=Q+W=200J (4分) (2)气体做等压变化，设活塞距离汽缸底h2时 温度为t2,则根据盖-吕萨克定律可得 hiS h2S TT2 (4分) 解得T2=450K,即t2=177℃。 (4分) 8.(1)0(2)2.4T。(3)Q-0.55pSH 【解析】(1)温度为T。时，对活塞，根据平衡条 件有mg十poS=k·0.25H+pS (4分) 解得p=po (2分) (2)活塞恰好到达汽缸顶部的过程中，气体压 强、体积和温度都在变化，则末状态的压强关系 为mg+poS+k·0.25H=p'S (4分) 解得p'=1.2p (2分) 根据理想气体状态方程得 p·0.5HS1.2p。·HS T (2分) To 解得T=2.4To (2分) (3)当气体温度为T。时，体积为0.5HS;当活 塞恰好到达汽缸顶部时，气体温度为2.4T。,所 以气体温度由T。加热到5T。的过程中，气体 体积变大、压强变大；后做等容变化。在第一个 过程中，压强关于上升高度成线性关系，故有气 体对外做功 w=p十 2 -·0.5SH=0.55poSH (2分) 根据热力学第一定律可得 △E=Q-W=Q-0.55饣oSH。 (2分) 9.(1)210K(2)1.5J 【解析】(1)初态时，对活塞受力分析，气体的 37 参考答案及解析 压强 p=p,十-1.1X10Pa (1分) 体积V1=h2S (1分) 设两边水银面相平时，气缸内气体的压强 卫2=p0 (1分) 则弹簧下端一定与气缸底接触，对活塞进行受 力分析有 mg-kx (1分) 解得弹簧的压缩量 x=2 cm (1分) 根据L-x=14cm>h1 (1分) 则有V2=(L-x)S (1分) 设此时温度为T2,由理想气体状态方程有 PiV1 P2V2 (1分) 联立解得T2=210K (1分) (2)从开始至弹簧恰与气缸底接触，气体压强不 变，外界压缩气体做功 Wi=pAV=p (h2-L)S=4.4 J (2分) 在之后弹簧被压缩2cm的过程中，外界大气对 活塞做功 W2=poxS=2 J (1分) 活塞所受重力做功 W3=mgx=0.2 J (1分) 弹簧弹力对活塞做功 w,=-0+x 2x=-0.1J (1分) 设活塞克服封闭气体压力做功为W,在弹簧触 底后对活塞，根据动能定理，有 W2十W3+W4一Ws=0-0 (1分) 解得W5=2.1J (1分) 压缩气体做的总功 W=W1+W5=6.5J (1分) 且Q=-5J (1分) 由热力学第一定律知 △U=W+Q (1分) 解得△U=1.5J。 (1分) 1