第三章 热力学定律（复习讲义）物理人教版选择性必修第三册

该高中物理热力学定律复习讲义通过基础、进阶、拓展三级目标分层构建知识体系，结合重点归纳与常见易错点表格梳理功热内能、热力学定律等核心内容，清晰呈现知识内在逻辑与重难点分布。 讲义亮点在于分层练习设计，题型涵盖基础判断（如功热改变内能的实例分析）、定律应用（如热力学第一定律结合气体实验定律）及图像综合题，培养科学思维与能量观念。基础巩固与能力提升题组满足不同学生需求，助力教师实施精准复习教学。

第三章 热力学定律（复习讲义） 一、基础目标： 1．了解焦耳的两个实验，知道什么是绝热过程，从做功与能量转化的关系方面认识系统的内能；知道功与内能改变的关系，并能解释绝热过程的有关现象。知道热与内能改变的关系，知道做功和传热对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。 2．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界的普遍规律；知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。 3．知道一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，都是不可逆的。知道什么是热力学第二定律，了解热力学第二定律的两种表述，以及两种表述的物理实质。了解能量耗散，知道能源是有限的。 二、进阶目标： 1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题； 2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然过程的方向性问题。 三、拓展目标： 1.热力学第一定律和气体实验定律的综合应用； 2.热力学第一定律和气体状态变化图像的综合应用。 知识点 重点归纳 常见易错点 功、热和内能的改变 1.功是过程量，内能是状态量。 2.在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 3．热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内分子热运动的平均动能的标志。传热的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 4．从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，内能不一定增加，但理想气体的温度升高，内能一定增加。 5.做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 1.误认为传热传递的是温度； 2.误认为温度越高物体内能越大； 3.误认为系统的内能大传热越多或做功越多； 4.误认为对物体做功或热传导物体的内能一定发生变化。 热力学第一定律 1.若过程是绝热的，即Q＝0，则外界对系统所做的功等于系统内能的变化量。 2.若过程中不做功，即W＝0，则系统吸收的热量等于系统内能的变化量。 3.若过程中系统的始末状态的内能相同，则外界对系统做的功和系统吸收的热量之和一定为零。 1.应用热力学第一定律时，不明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统； 2.应用热力学第一定律计算时，要依照符号规则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义 热力学第二定律 1.热力学第二定律的克劳修斯表述： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。即阐述的是传热的方向性。 2.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。即阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转化成机械能。 3.熵增加原理：一个孤立系统的熵值总是不减少的（即一切自发的宏观过程总是向分子热运动无序度更大的方向发展。） 1.误认为热量不可以由低温物体传到高温物体（但这一定不是一个自发过程，这个过程必须有第三者的介入。） 2.误认为第二类永动机违背能量守恒定律（第二类永动机不可能制成：第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律） 题型一 功 热和内能的改变 【例1】做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 【答案】B 【详解】热传递是指热量从高温物体传到低温物体的过程，所以属于热传递的只有②；做功是指通过外力做功或物体对外做功来改变内能，所以属于做功过程的有①③④⑤。 故选B。 【变式1-1】（多选）在以下事例中，通过做功的方式来改变物体内能的是（　　） A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 B．冬天暖气为房间供暖 C．点燃的爆竹在空中爆炸 D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热 【答案】ACD 【详解】A．改变内能的方式有两种：做功和热传递。做功的实质是能量的转化过程，做功的过程中能量的形式发生改变；热传递是内能的转移，能量的形式不发生变化。两小球碰撞后粘在一起，温度升高，是机械能转化为内能，是利用做功的方式改变物体的内能，故A正确； B．冬天暖气为房间供暖，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故B错误； C．点燃的爆竹在空中爆炸，是化学能转化为了内能，能量的形式发生了变化，属做功改变物体的内能，故C正确； D．车轮与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，属做功改变物体的内能，故D正确。 故选ACD。 【变式1-2】如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是（　　） A．加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B．加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C．加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于传热 【答案】C 【详解】用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于传热改变物体内能。 故选C。 题型二 热力学第一定律 【例2】一定质量的理想气体被活塞封闭在导热的气缸中，如图所示。不计活塞与气缸间的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变。下列判断正确的是（　　） A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量 B．气体对外做功，内能不变，吸收热量 C．外界对气体做功，内能不变，放出热量 D．气体吸收的热量大于气体对活塞做的功 【答案】B 【详解】活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律可知，，即吸收热量且气体吸收的热量等于气体对活塞做的功。 故选B。 【变式2-1】如图是小明在美术课上画的小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡在水中上升时（　　） A．泡内单位体积分子数增加 B．泡内气体压强减小 C．泡内气体内能减小 D．水对气泡做正功 【答案】B 【详解】AB．气泡内气体压强 所以气泡上升过程，压强减小。由于温度不变，根据玻意耳定律可知，压强减小，体积增大，因此单位体积内分子数减小。故A错误，B正确； C．气泡内气体视为理想气体，上升过程温度不变，所以内能不变。故C错； D．上升过程气泡体积增大，气体对水做正功，所以水对气泡做负功。故D错。 故选B。 【变式2-2】 关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是（　　） A．系统的温度改变时，其内能必定改变 B．系统对外做功，其内能不一定改变；向系统传递热量，其内能不一定改变 C．对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变 D．若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 【答案】B 【详解】A．系统的温度改变时，其内能不一定改变，故A错误； BC．根据热力学第一定律可知，系统对外做功，其内能不一定改变；向系统传递热量或系统向外传出一定热量，其内能不一定改变，故B正确，C错误； D．若系统与外界不发生热交换，如果存在系统与外界做功，则系统的内能发生变化，故D错误。 故选B。 题型三 能量守恒定律 【例3】（多选）子弹射入静止于光滑水平地面上的木头，则（　　） A．做功使木块的内能增大 B．热传递使木块的内能增大 C．子弹损失的机械能大于木块增加的内能 D．子弹损失的机械能等于木块增加的动能 【答案】AC 【详解】AB．子弹射入木块时，子弹对木块做功，所以是靠做功改变木块的内能，故B错误，A正确； CD．根据能量守恒定律知，子弹损失的动能一部分转化为木块的动能，还有一部分转化为子弹和木块的内能，故D错误，C正确。 故选AC。 【变式3-1】（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器 B．做一条利用风能逆水航行的船 C．通过太阳照射使飞机起飞 D．不用任何燃料，河水就一定不能升温 【答案】BC 【详解】A．利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力不可避免，动能最终转化为内能，使转动停止，故A错误； BC．让船先静止在水中，设计一台风力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；另外帆船就是利用风能转化成船的动能使船逆水航行；同理可利用太阳能电池板将光能转化成电能，电能可储存，电能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确； D．设计水坝利用河水的重力势能发电，一部分重力势能通过水轮机转化为水的内能、另外电能也可转化为内能使水升温，故D错误。 故选BC。 【变式3-2】（多选）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，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔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。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　） A．一定不可能实现 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，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．违背能量守恒定律 【答案】AD 【详解】该思想违背了能量守恒定律，不可能实现。 故选AD。 题型四 热力学第二定律 【例4】（多选）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．热量能够自发地从高温物体传到低温物体 B．不可能使热量从低温物体传向高温物体 C．从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功 D．气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程 【答案】ACD 【详解】A．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，故A正确； B．在外界的影响下，能使热量从低温物体传向高温物体，如空调，故B错误； C．根据热力学第二定律（不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响），由于本选项没有提“而不产生其他影响”这一关键条件，故在有外界作用的情况下，从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功，故C正确； D．所有涉及热现象的宏观过程都有方向性，气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程，故D正确。 故选ACD。 【变式4-1】对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（    ） A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．热量自发传递方向是从高温到低温，但外界做功时（如制冷机），热量可从低温传向高温，故A错误； B．机械能可完全转化为内能（如摩擦生热），但内能转化为机械能需伴随其他变化（如热机需放热到低温热源），故B正确； C．孤立系统的熵在自然过程中永不减少（熵增原理），总熵会增大或不变，不会减小，故C错误； D．第一类永动机违反能量守恒（热力学第一定律），第二类永动机才违反热力学第二定律，故D错误。 故选B。 【变式4-2】关于热力学定律和能量守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．热力学第二定律是热力学第一定律的推论 B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到 C．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 D．热力学第二定律可表述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体 【答案】C 【详解】A．热力学第二定律和热力学第一定律是两个不同的定律，分别解释不同方面的热力学的规律，A错误； B．绝对零度是低温的极限，只能接近，无法达到，B错误； C．第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，C正确； D．热力学第二定律的内容可以表述为：热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体，D错误。 故选C。 题型五 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【例5】某种椅子的气压棒简易结构如图所示，M、N两金属筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，若环境温度保持不变，在M缓慢向上滑动的过程中（　　） A．外界对气体做功，气体压强减小 B．外界对气体做功，气体压强增大 C．气体对外界做功，气体压强增大 D．气体对外界做功，气体压强减小 【答案】D 【详解】由题可知，当M缓慢向上滑动的过程中，气体对外做功，气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强减小。D项正确。 故选D。 【变式5-1】如图，实验室研究一台四冲程内燃机的工作情况。封闭喷油嘴，使活塞和汽缸封闭一定质量的气体（可视为理想气体），连杆缓慢推动活塞向上运动，运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F。活塞由图示位置缓慢向上运动的最大距离为L，环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．活塞向上运动到最大距离过程中对气体做功为FL B．气体放出的热量大于活塞对气体做的功 C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加 D．速率大的分子数占总分子数的比例增加 【答案】C 【详解】A．活塞向上运动的过程中理想气体体积减小，活塞缓慢运动，理想气体温度与周围温度一致，保持不变，根据 可知压强增大，活塞缓慢向上运动，活塞对封闭气体的作用力逐渐增大，所以活塞对气体做功大于FL，故A错误； B．气体温度不变，所以气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量等于活塞对气体做的功，故B错误； C．气体压强增大，温度不变，根据气体压强的微观解释，单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加，故C正确； D．温度不变，速率大的分子数占总分子数的比例不变，故D错误。 故选C。 【变式5-2】2023年12月15日，德州发布低温橙色预警信号，人们积极应对极寒天气。某汽车在17 ℃的车库中，轮胎胎压为250 kPa，出行后，长时间放置在温度为-13 ℃的室外，轮胎胎压为230 kPa。若轮胎不漏气，轮胎内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．轮胎内气体分子平均动能增大 B．轮胎内气体状态变化符合等容变化 C．轮胎内气体放热 D．单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变大 【答案】C 【详解】A．温度降低，气体分子平均动能减小，故A错误； B．若为等容变化，根据查理定律可得 解得 但实际为230kPa，说明体积发生了变化，故B错误； C．温度降低内能减少（ΔU<0），体积减小（外界对气体做功，W>0），根据热力学第一定律ΔU=Q+W 解得Q=ΔU−W<0，气体放热，故C正确； D．由于气体压强降低，单位面积碰撞的平均作用力减小，故D错误。 故选C。 题型六 热力学第一定律在图像问题中的应用 【例6】 如图，一定质量的理想气体经历从的变化过程，在此过程中气体从外界吸收了的热量，气体对外界做了的功。已知状态A时气体压强为、气体内能，求： (1)状态B时气体的压强； (2)状态C时气体的内能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）状态A→B为等容过程，由查理定律得 解得 （2）由热力学第一定律得 解得 【变式6-1】如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态和D后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。该循环过程中，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体的内能不变 B．过程中，气体分子的平均动能增大 C．过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D．过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量 【答案】A 【详解】A．为等温过程，气体的内能不变，故A正确； B．为绝热过程，气体没有与外界热交换（Q=0），体积增大，气体对外界做功（W<0），根据热力学第一定律可知，该过程内能减少（温度降低），所以过程中，气体分子的平均动能减小，故B错误； C．为等温过程，气体体积减小，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误； D．为绝热过程，气体与外界无热量交换（Q=0），体积减小，外界对气体做功（W>0），根据热力学第一定律可知，该过程外界对气体做的功等于气体内能的增加量，故D错误。 故选A。 【变式6-2】 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，其中的延长线经过原点，是等温过程，状态的压强为，下列说法正确的是（　　） A．状态的压强大于 B．状态的压强为 C．过程中，外界对气体做的功等于气体释放的热量 D．过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多 【答案】D 【详解】A．的延长线经过原点，知是等压过程，，故A错误； B．由图可知，过程中，由理想气体状态方程，有 解得，故B错误； C．过程中，温度不变，则内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，外界对气体做的功等于气体吸收的热量，故C错误； D．过程中，温度降低，分子平均动能减小，又压强逐渐增加，则气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多，故D正确。 故选D 。 基础巩固通关测 1．下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机不可能制成是因为其违反了能量守恒定律 B．热量不可以从低温物体向高温物体传递 C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机 【答案】A 【详解】A．第一类永动机试图不消耗能量而持续做功，直接违反能量守恒定律，因此无法实现。故A正确； B．热力学第二定律指出热量不能自发从低温传向高温，而不引起其他变化，故B错误； C．开尔文表述明确否定了单一热源热机的可能性，与科技水平无关，故C错误； D．能量总量守恒，但能源危机源于可用能量的减少（如能量耗散导致熵增），故D错误。 故选A。 2．一密闭房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间。下列说法正确的是（　　） A．该操作会使房间内温度升高 B．该操作会使房间内温度降低 C．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律 D．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律 【答案】A 【详解】A．电冰箱运行时，压缩机做功将热量从内部转移到外部（房间）。打开冰箱门后，冰箱需持续工作以维持低温，电能转化为热能，同时更多热量被释放到房间，导致房间总热量增加，温度升高，故A正确。 B．房间总热量增加，温度不会降低，故B错误。 C．冰箱转移热量并消耗电能，总能量守恒，未违背能量守恒定律，故C错误。 D．冰箱通过外界做功实现热量从低温到高温的转移，符合热力学第二定律，故D错误。 故选A。 3．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图像如图所示，该气体变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　） A．过程，温度不变，气体吸热 B．过程，气体对外做功，内能减小 C．过程，温度降低，气体可能吸收热量 D．过程，气体放出的热量小于内能的减少量 【答案】A 【详解】A．过程，根据可知气体的温度不变，内能不变；体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项A正确； B．过程，气体体积变大，对外做功，c点与O点连线斜率比b点大，根据可知温度升高，内能变大，选项B错误； C．过程，气体压强不变，体积减小，根据可知温度降低，内能减小，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出热量，选项C错误； D．过程，气体体积不变，压强减小，则温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，放出的热量等于内能的减少量，选项D错误。 故选A。 4．健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（　　） A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体压强增大 B．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小 C．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变 D．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 【答案】D 【详解】AC．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，根据玻意耳定律可知气体压强减小；气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体分子的平均速率不变，而气体压强减小，根据压强微观意义可知，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，故AC错误； BD．人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，气体温度升高，则压强变大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故B错误，D正确。 故选D。 5．一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的、、、四个过程，其中是双曲线的一支，与纵轴平行，与横轴平行，则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体内能增大 B．过程中气体内能减小 C．过程中分子平均速率变大 D．过程中气体分子数密度减小 【答案】C 【详解】A．ab是双曲线的一支，根据P-V图中等温线的特点，可知Ta=Tb，理想气体的内能只与温度相关，则过程中气体内能不变，故A错误； B．根据已知条件，无法判断c点和d点的温度高低，故无法判断气体内能变化，或者虽然cd过程体积减小，外界对气体做功，但没有已知与外界热量交换过程，也无法利用热力学第一定律判断，故B错误； C．bc过程中温度上升，故分子平均速率变大，故C正确； D．da过程中体积减小，质量不变，故气体分子数密度增加，故D错误。 故选C 。 6．一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C→A后回到原状态，其V−T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．B→C过程气体对外界做功 B．B→C过程每个气体分子的速率都增大 C．A、B状态对应的气体压强之比为9∶1 D．A→B→C→A过程中，气体内能增加 【答案】C 【详解】A．B→C过程，气体体积不变，气体没有对外界做功，故A错误； B．B→C过程，气体温度升高，气体分子平均动能增大，但不是每个气体分子的速率都增大，故B错误； C．根据理想气体状态方程可得 可得A、B状态对应的气体压强之比为pA∶pB=9∶1，故C正确； D．A→B→C→A过程中，由于初、末状态都是A状态，气体在初、末状态的温度相同，所以气体内能不变，故D错误。 故选C。 7．关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 【答案】D 【详解】AD．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递；外界对物体做功，可能同时物体对外放热，所以物体的内能不一定增加，故A错误，D正确； B．物体吸收热量，可能同时物体对外做功，所以物体的内能不一定增加，故B错误； C．物体放出热量，可能同时外界对物体做功，所以物体的内能不一定减少，故C错误。 故选D。 8．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能不一定比冷水的大 B．当温度等于0℃时，分子动能为零 C．绝热密闭容器突然减速停止，容器里的气体内能不会发生改变 D．温度相等的水和冰，它们的内能一定相等 【答案】A 【详解】A．内能由温度、质量、体积共同决定，若热水质量远小于冷水，则总内能可能更小，故A正确； B．温度是分子平均动能的标志，0℃时分子动能不为零（绝对零度时分子动能才趋近于零），故B错误； C．绝热容器减速时，气体因惯性碰撞容器壁，机械能转化为内能（做功改变内能），内能增加，故C错误； D．水和冰的分子势能不同，且内能还与质量有关，温度相同但内能不一定相等，故D错误。 故选A。 9．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加 D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 【答案】AC 【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动，故A正确； B．温度是分子热运动剧烈程度的反映，气体的温度升高，气体分子的平均速率增加，并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误； C．一定量的水变成水蒸气，温度不变，分子的平均动能不变，但是该过程是汽化过程，故该过程需要吸收热量，则气体分子的内能增加，即其分子的势能必定增加，故C正确； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功而不引起其他变化，故D错误。 故选AC。 10．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下图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为、体积为、热力学温度为的状态A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、热力学温度为的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知和W。求： (1)A、B状态的压强之比； (2)B、C状态的热力学温度之比； (3)A到C过程，则此过程中气泡内气体的内能变化了多少。 【答案】(1) (2) (3)增加了 【详解】（1）由题可知，根据玻意耳定律可得 解得 （2）根据理想气体状态方程可知 解得 （3）B到C过程绝热，根据热力学第一定律可知 其中，故气体内能增加，A到B过程等温变化，所以气体内能不变，综合可得，A到C过程内能增加W。 能力提升进阶练 1．（2026·北京石景山·一模）食品包装袋被带到海拔较高的地区后，会发生明显鼓包现象。假设在从低海拔地区到高海拔地区的过程中，该食品包装袋处于恒温环境且密封完好，则该过程中（　　） A．袋内气体压强减小 B．大气压强增大 C．袋内气体放出热量 D．袋内气体分子平均动能增大 【答案】A 【详解】A．一定质量的理想气体温度不变时，由玻意耳定律，得（为恒量） 包装袋鼓包说明袋内气体体积增大，因此压强减小，故A正确； B．海拔越高大气压强越小，高海拔地区大气压强低于低海拔地区，故B错误； C．理想气体内能仅与温度有关，恒温下袋内气体内能 气体体积膨胀对外做功，外界对气体做功 根据热力学第一定律，可得 即袋内气体吸收热量，故C错误； D．分子平均动能仅由温度决定，恒温环境温度不变，袋内气体分子平均动能不变，故D错误。 故选A。 2．（2026·河南濮阳·一模）一定质量理想气体体积随摄氏温度变化的图像如图所示，过程为，图线与图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（　　） A．从到过程，气体对容器壁单位面积的作用力减小 B．从到过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从到过程，所有气体分子的动能增大 D．从到过程，气体分子数密度增大 【答案】B 【详解】A．从到过程为等压过程，气体压强不变，可知气体对容器壁单位面积的作用力不变，A错误； B．从到过程，气体温度不变，内能不变；体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量等于外界对气体做功，B正确； C．从到过程，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，但并非所有气体分子的动能都增大，C错误； D．从到过程，气体体积变大，则分子数密度减小，D错误。 故选B。 3．（2026·江苏·模拟预测）一定质量的理想气体经历A→B→C的过程，其体积与温度的变化如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．A→B的过程中气体的压强减小 B．A→B的过程中气体的内能增大 C．A→B→C整个过程中气体向外界放出热量 D．A→B→C整个过程中气体从外界吸收热量 【答案】C 【详解】A．根据 整理得 可知图像斜率表示。由图像可知A→B的过程图像的点与O点连线的直线斜率减小，可知该过程气体压强增大，故A错误； B．由图像可知A→B的过程，气体温度一直降低，因此内能一直减小，故B错误； CD．A→B→C整个过程中，气体体积减小，外界对气体做功（W>0），温度降低，气体内能减小（），根据热力学第一定律可知，Q<0，因此气体向外界放出热量，故C正确，D错误。 故选C。 4．（2026·北京海淀·一模）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一小段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。瓶内的气体可视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（    ） A．分子平均动能减小 B．向外界放热 C．内能不变 D．压强不变 【答案】D 【详解】A．用手捂住烧瓶，瓶内气体温度升高，温度是分子平均动能的标志，则分子平均动能增大，故A错误； B．气体体积膨胀对外做功，温度升高内能增加，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸热，故B错误； C．理想气体内能只与温度有关，温度升高，内能增大，故C错误； D．水柱缓慢移动，气体始终处于平衡状态，水平管内水柱受力平衡，瓶内气体压强等于大气压强，保持不变，故D正确； 故选D。 5．（2026·江苏·二模）如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化过程，已知气体在状态A的压强为pA=1.5×105Pa，且过程中气体做功的绝对值是过程中气体做功绝对值的3倍。下列说法正确的是（　　） A．A、B、C三个状态中，气体在B状态的分子平均动能大于C状态 B．从C到A的过程中，气体分子数密度逐渐减小 C．过程中气体内能不变，因此既不吸热也不放热 D．整个循环过程中，气体吸收的热量全部用来对外界做功 【答案】D 【详解】A．温度是分子平均动能的标志。由图可知，状态和状态的温度均为，即，所以气体在、两个状态的分子平均动能相等，故A错误； B．从到的过程中，气体的体积逐渐减小，而气体的质量一定，分子总数不变，根据分子数密度 可知，气体分子数密度逐渐增大，故B错误； C．从到的过程中，气体温度不变，对于理想气体，其内能不变，即；体积增大，气体对外做功，即（外界对气体做功为负）。根据热力学第一定律 可得，即气体从外界吸收热量，故C错误； D．由图可知，过程图线过原点，即与成正比，根据理想气体状态方程 可知，该过程为等压变化，压强 过程中外界对气体做功的绝对值 根据题意，过程中气体做功的绝对值 由于体积增大，气体对外做功，即外界对气体做功 过程体积不变，不做功， 整个循环过程中，外界对气体做的总功 即气体对外界做功。 由于经历一个循环回到初始状态，气体内能变化量 根据热力学第一定律 可得 即气体吸收的热量全部用来对外界做功，故D正确。 故选D。 6．（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 7．（多选）（2026·河南·模拟预测）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 【答案】AC 【详解】A．气缸被固定时，对活塞进行受力分析，由力的平衡可得 结合 综合解得，A项正确； BC．气缸沿斜面下滑稳定时，对整体由牛顿第二定律可得 则活塞即整体的加速度为 对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律可得 综合解得，B项错误，C项正确； D．由等容变化规律查理定律可得 解得 气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为，D项错误。 故选AC。 8．（多选）（2026·天津河西·一模）如图为小津同学设计的一款简易温度报警装置及其简化示意图。在竖直放置、导热性能良好的汽缸中，用活塞密闭一定质量的气体。当环境温度上升时，活塞缓慢向上移动，安装在活塞上表面的金属薄片与、两触点接触使电路导通，蜂鸣器报警。不计一切摩擦，此过程中密封气体可视为理想气体，则密封气体（　　） A．对外做功 B．吸收的热量等于其内能的增加量 C．分子的数密度增大 D．分子的平均动能增大 【答案】AD 【详解】A．汽缸导热良好，环境温度升高时，封闭气体温度升高；活塞受力平衡，封闭气体压强保持不变，气体做等压膨胀，体积增大，气体对外做功，故A正确； B．理想气体内能仅与温度有关，温度升高，内能增加，则 根据热力学第一定律 气体对外做功，故 整理得，即吸收的热量等于内能增加量与气体对外做功之和，大于内能的增加量，故B错误； C．气体总分子数不变，体积增大，单位体积的分子数（分子数密度）减小，故C错误； D．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，故D正确。 故选AD。 9．（2026·江苏镇江·模拟预测）如图所示为一定质量的某种理想气体从状态到状态的体积随温度变化的图像。已知气体在状态时的压强，体积，温度；在状态时的温度。 (1)求气体在状态时的体积； (2)若上述过程气体内能增加了200J，求该过程中气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题图可知，为等压变化，则有 代入数据解得 （2）过程，外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得 联立解得 10．（25-26高三下·江西·开学考试）一定质量的理想气体的图像如图所示，A点坐标为，B点坐标为，C点坐标为，气体在A状态时的热力学温度，求： (1)气体在C状态时的热力学温度； (2)气体从A状态到C状态对外做的功W。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气体从A状态到C状态，根据理想气体状态方程，有 解得 （2）题中图线与V轴围成的面积即气体对外做的功，有 解得 11．（2026·浙江嘉兴·二模）如图甲所示，上方开口的圆筒气缸竖直放置，气缸导热性能良好，底部有一凸出物。缸内用质量、面积的活塞封闭了一定质量理想气体。缸内壁离缸底56cm处固定一卡口。初始时活塞位于卡口处，活塞到缸底距离h随气体温度T的变化关系如图乙所示。状态A时，卡口对活塞的支持力为40N；状态B时，卡口对活塞恰好无作用力。从状态A经状态B到状态C的过程中气体内能增加了。已知大气压，不计卡口体积，活塞与缸壁无摩擦，求： (1)状态B的温度； (2)凸出物的体积； (3)整个过程中气体吸收的热量Q。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据平衡条件有， 可得， 状态到状态发生等容变化，有 可得状态B的温度 （2）状态到状态发生等压变化，有 可得凸出物的体积 （3）状态A到状态B，有；状态到状态，外界对气体做功 从状态A经状态B到状态C的过程中气体内能增加了，根据热力学第一定律有 可得整个过程中气体吸收的热量 12．（2026·浙江宁波·二模）如图1所示，一质量为m、横截面积为S的活塞将一部分气体封闭在导热圆柱形容器内，活塞能无摩擦地滑动。开始时封闭气体的温度为（低于环境温度），活塞与容器底部的距离为h。当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升高度d后再次平衡。大气压恒为，环境温度保持不变，重力加速度为g。 (1)求环境温度T； (2)如图2所示，在推力F的作用下，活塞缓慢下移至初始位置，此过程气体向外界放出热量Q，求此过程推力F对活塞所做的功W。 (3)如图所示，下列热机工作过程的能流分配正确，且能自发进行的是________。 A． B． C． D． 【答案】(1) (2) (3)B 【详解】（1）根据盖-吕萨克定律有 解得 （2）此过程为等温变化，气体内能变化，由热力学第一定律，可得 解得 （3）根据热力学第二定律，热机工作时从高温热库吸热，对外做功，向低温热库放热，且该过程能自发进行。 A．放热，违反能量守恒，故A错误； B．从高温热库吸热，对外做功，向低温热库放热，符合热力学第二定律，故B正确； C．从低温热库吸热，无法自发进行，故C错误； D．向高温热库放热，违背自发过程的方向性，故D错误。 故选B。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 热力学定律（复习讲义） 一、基础目标： 1．了解焦耳的两个实验，知道什么是绝热过程，从做功与能量转化的关系方面认识系统的内能；知道功与内能改变的关系，并能解释绝热过程的有关现象。知道热与内能改变的关系，知道做功和传热对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。 2．理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界的普遍规律；知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。 3．知道一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，都是不可逆的。知道什么是热力学第二定律，了解热力学第二定律的两种表述，以及两种表述的物理实质。了解能量耗散，知道能源是有限的。 二、进阶目标： 1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题； 2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然过程的方向性问题。 三、拓展目标： 1.热力学第一定律和气体实验定律的综合应用； 2.热力学第一定律和气体状态变化图像的综合应用。 知识点 重点归纳 常见易错点 功、热和内能的改变 1.功是过程量，内能是状态量。 2.在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 3．热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内分子热运动的平均动能的标志。传热的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度。 4．从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，内能不一定增加，但理想气体的温度升高，内能一定增加。 5.做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 1.误认为传热传递的是温度； 2.误认为温度越高物体内能越大； 3.误认为系统的内能大传热越多或做功越多； 4.误认为对物体做功或热传导物体的内能一定发生变化。 热力学第一定律 1.若过程是绝热的，即Q＝0，则外界对系统所做的功等于系统内能的变化量。 2.若过程中不做功，即W＝0，则系统吸收的热量等于系统内能的变化量。 3.若过程中系统的始末状态的内能相同，则外界对系统做的功和系统吸收的热量之和一定为零。 1.应用热力学第一定律时，不明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统； 2.应用热力学第一定律计算时，要依照符号规则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义 热力学第二定律 1.热力学第二定律的克劳修斯表述： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。即阐述的是传热的方向性。 2.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。即阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转化成机械能。 3.熵增加原理：一个孤立系统的熵值总是不减少的（即一切自发的宏观过程总是向分子热运动无序度更大的方向发展。） 1.误认为热量不可以由低温物体传到高温物体（但这一定不是一个自发过程，这个过程必须有第三者的介入。） 2.误认为第二类永动机违背能量守恒定律（第二类永动机不可能制成：第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律） 题型一 功 热和内能的改变 【例1】做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 【变式1-1】（多选）在以下事例中，通过做功的方式来改变物体内能的是（　　） A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 B．冬天暖气为房间供暖 C．点燃的爆竹在空中爆炸 D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热 【变式1-2】如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是（　　） A．加热和锻打属于传热，淬火属于做功 B．加热属于传热，锻打和淬火属于做功 C．加热和淬火属于传热，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于传热 题型二 热力学第一定律 【例2】一定质量的理想气体被活塞封闭在导热的气缸中，如图所示。不计活塞与气缸间的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变。下列判断正确的是（　　） A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量 B．气体对外做功，内能不变，吸收热量 C．外界对气体做功，内能不变，放出热量 D．气体吸收的热量大于气体对活塞做的功 【变式2-1】如图是小明在美术课上画的小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡在水中上升时（　　） A．泡内单位体积分子数增加 B．泡内气体压强减小 C．泡内气体内能减小 D．水对气泡做正功 【变式2-2】 关于系统的内能及其变化，下列说法中正确的是（　　） A．系统的温度改变时，其内能必定改变 B．系统对外做功，其内能不一定改变；向系统传递热量，其内能不一定改变 C．对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热量，其内能必定改变 D．若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 题型三 能量守恒定律 【例3】（多选）子弹射入静止于光滑水平地面上的木头，则（　　） A．做功使木块的内能增大 B．热传递使木块的内能增大 C．子弹损失的机械能大于木块增加的内能 D．子弹损失的机械能等于木块增加的动能 【变式3-1】（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用永久磁铁间的作用力可以制造一台永远转动的机器 B．做一条利用风能逆水航行的船 C．通过太阳照射使飞机起飞 D．不用任何燃料，河水就一定不能升温 【变式3-2】（多选）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，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔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。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（　　） A．一定不可能实现 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，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．违背能量守恒定律 题型四 热力学第二定律 【例4】（多选）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．热量能够自发地从高温物体传到低温物体 B．不可能使热量从低温物体传向高温物体 C．从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功 D．气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程 【变式4-1】对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（    ） A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 【变式4-2】关于热力学定律和能量守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．热力学第二定律是热力学第一定律的推论 B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到 C．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 D．热力学第二定律可表述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体 题型五 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【例5】某种椅子的气压棒简易结构如图所示，M、N两金属筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，若环境温度保持不变，在M缓慢向上滑动的过程中（　　） A．外界对气体做功，气体压强减小 B．外界对气体做功，气体压强增大 C．气体对外界做功，气体压强增大 D．气体对外界做功，气体压强减小 【变式5-1】如图，实验室研究一台四冲程内燃机的工作情况。封闭喷油嘴，使活塞和汽缸封闭一定质量的气体（可视为理想气体），连杆缓慢推动活塞向上运动，运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F。活塞由图示位置缓慢向上运动的最大距离为L，环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．活塞向上运动到最大距离过程中对气体做功为FL B．气体放出的热量大于活塞对气体做的功 C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加 D．速率大的分子数占总分子数的比例增加 【变式5-2】2023年12月15日，德州发布低温橙色预警信号，人们积极应对极寒天气。某汽车在17 ℃的车库中，轮胎胎压为250 kPa，出行后，长时间放置在温度为-13 ℃的室外，轮胎胎压为230 kPa。若轮胎不漏气，轮胎内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．轮胎内气体分子平均动能增大 B．轮胎内气体状态变化符合等容变化 C．轮胎内气体放热 D．单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变大 题型六 热力学第一定律在图像问题中的应用 【例6】 如图，一定质量的理想气体经历从的变化过程，在此过程中气体从外界吸收了的热量，气体对外界做了的功。已知状态A时气体压强为、气体内能，求： (1)状态B时气体的压强； (2)状态C时气体的内能。 【变式6-1】如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态和D后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。该循环过程中，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体的内能不变 B．过程中，气体分子的平均动能增大 C．过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D．过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量 【变式6-2】 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，其中的延长线经过原点，是等温过程，状态的压强为，下列说法正确的是（　　） A．状态的压强大于 B．状态的压强为 C．过程中，外界对气体做的功等于气体释放的热量 D．过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数变多 基础巩固通关测 1．下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机不可能制成是因为其违反了能量守恒定律 B．热量不可以从低温物体向高温物体传递 C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机 2．一密闭房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间。下列说法正确的是（　　） A．该操作会使房间内温度升高 B．该操作会使房间内温度降低 C．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律 D．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律 3．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图像如图所示，该气体变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　） A．过程，温度不变，气体吸热 B．过程，气体对外做功，内能减小 C．过程，温度降低，气体可能吸收热量 D．过程，气体放出的热量小于内能的减少量 4．健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（　　） A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体压强增大 B．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小 C．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变 D．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 5．一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的、、、四个过程，其中是双曲线的一支，与纵轴平行，与横轴平行，则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体内能增大 B．过程中气体内能减小 C．过程中分子平均速率变大 D．过程中气体分子数密度减小 6．一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C→A后回到原状态，其V−T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．B→C过程气体对外界做功 B．B→C过程每个气体分子的速率都增大 C．A、B状态对应的气体压强之比为9∶1 D．A→B→C→A过程中，气体内能增加 7．关于物体内能的改变，下列说法正确的是（　　） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 8．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能不一定比冷水的大 B．当温度等于0℃时，分子动能为零 C．绝热密闭容器突然减速停止，容器里的气体内能不会发生改变 D．温度相等的水和冰，它们的内能一定相等 9．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加 D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 10．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下图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为、体积为、热力学温度为的状态A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、热力学温度为的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知和W。求： (1)A、B状态的压强之比； (2)B、C状态的热力学温度之比； (3)A到C过程，则此过程中气泡内气体的内能变化了多少。 能力提升进阶练 1．（2026·北京石景山·一模）食品包装袋被带到海拔较高的地区后，会发生明显鼓包现象。假设在从低海拔地区到高海拔地区的过程中，该食品包装袋处于恒温环境且密封完好，则该过程中（　　） A．袋内气体压强减小 B．大气压强增大 C．袋内气体放出热量 D．袋内气体分子平均动能增大 2．（2026·河南濮阳·一模）一定质量理想气体体积随摄氏温度变化的图像如图所示，过程为，图线与图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（　　） A．从到过程，气体对容器壁单位面积的作用力减小 B．从到过程，气体放出热量等于外界对气体做功 C．从到过程，所有气体分子的动能增大 D．从到过程，气体分子数密度增大 3．（2026·江苏·模拟预测）一定质量的理想气体经历A→B→C的过程，其体积与温度的变化如图所示，下列说法中正确的是（    ） A．A→B的过程中气体的压强减小 B．A→B的过程中气体的内能增大 C．A→B→C整个过程中气体向外界放出热量 D．A→B→C整个过程中气体从外界吸收热量 4．（2026·北京海淀·一模）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一小段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。瓶内的气体可视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（    ） A．分子平均动能减小 B．向外界放热 C．内能不变 D．压强不变 5．（2026·江苏·二模）如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化过程，已知气体在状态A的压强为pA=1.5×105Pa，且过程中气体做功的绝对值是过程中气体做功绝对值的3倍。下列说法正确的是（　　） A．A、B、C三个状态中，气体在B状态的分子平均动能大于C状态 B．从C到A的过程中，气体分子数密度逐渐减小 C．过程中气体内能不变，因此既不吸热也不放热 D．整个循环过程中，气体吸收的热量全部用来对外界做功 6．（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 7．（多选）（2026·河南·模拟预测）如图所示，倾角为的光滑斜面固定放置，一内壁光滑的气缸先固定在斜面上，横截面积为、质量为的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，稳定时缸内气柱的长度为，温度为，改变气体的温度，解除固定后让气缸沿着斜面下滑，稳定时缸内气柱的长度仍为，已知大气压强为、重力加速度为，理想气体的内能变化量与温度变化量的关系式为（为已知常量），所有温度为热力学温度。下列说法正确的是（　　） A．气缸被固定时，缸内气体的压强为 B．气缸沿斜面下滑稳定时，活塞加速度的大小为 C．气缸沿斜面下滑稳定时，缸内气体的压强为 D．气缸被固定到沿斜面下滑稳定，缸内气体内能的减小量为 8．（多选）（2026·天津河西·一模）如图为小津同学设计的一款简易温度报警装置及其简化示意图。在竖直放置、导热性能良好的汽缸中，用活塞密闭一定质量的气体。当环境温度上升时，活塞缓慢向上移动，安装在活塞上表面的金属薄片与、两触点接触使电路导通，蜂鸣器报警。不计一切摩擦，此过程中密封气体可视为理想气体，则密封气体（　　） A．对外做功 B．吸收的热量等于其内能的增加量 C．分子的数密度增大 D．分子的平均动能增大 9．（2026·江苏镇江·模拟预测）如图所示为一定质量的某种理想气体从状态到状态的体积随温度变化的图像。已知气体在状态时的压强，体积，温度；在状态时的温度。 (1)求气体在状态时的体积； (2)若上述过程气体内能增加了200J，求该过程中气体吸收的热量。 10．（25-26高三下·江西·开学考试）一定质量的理想气体的图像如图所示，A点坐标为，B点坐标为，C点坐标为，气体在A状态时的热力学温度，求： (1)气体在C状态时的热力学温度； (2)气体从A状态到C状态对外做的功W。 11．（2026·浙江嘉兴·二模）如图甲所示，上方开口的圆筒气缸竖直放置，气缸导热性能良好，底部有一凸出物。缸内用质量、面积的活塞封闭了一定质量理想气体。缸内壁离缸底56cm处固定一卡口。初始时活塞位于卡口处，活塞到缸底距离h随气体温度T的变化关系如图乙所示。状态A时，卡口对活塞的支持力为40N；状态B时，卡口对活塞恰好无作用力。从状态A经状态B到状态C的过程中气体内能增加了。已知大气压，不计卡口体积，活塞与缸壁无摩擦，求： (1)状态B的温度； (2)凸出物的体积； (3)整个过程中气体吸收的热量Q。 12．（2026·浙江宁波·二模）如图1所示，一质量为m、横截面积为S的活塞将一部分气体封闭在导热圆柱形容器内，活塞能无摩擦地滑动。开始时封闭气体的温度为（低于环境温度），活塞与容器底部的距离为h。当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升高度d后再次平衡。大气压恒为，环境温度保持不变，重力加速度为g。 (1)求环境温度T； (2)如图2所示，在推力F的作用下，活塞缓慢下移至初始位置，此过程气体向外界放出热量Q，求此过程推力F对活塞所做的功W。 (3)如图所示，下列热机工作过程的能流分配正确，且能自发进行的是________。 A． B． C． D． 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $