热力学第一定律 热力学第二定律 应用专项训练-2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

**基本信息** 以热力学两大定律为核心，通过公式应用与方向判断双维度方法体系，构建从概念理解到图像分析再到实际应用的知识逻辑链，培养能量观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热力学第一定律的应用|例6+变式6|公式记忆与符号判断→做功/吸放热分析→内能变化计算|以能量守恒为核心，关联分子动理论（平均动能）与气体状态参量（p、V、T），通过图像（p-V、V-T）与实际情境（储水罐、起搏器）实现定量应用| |热力学第二定律的应用|例5+变式5|两大表述应用→自发过程方向性判断→永动机辨析|以宏观热现象方向性为核心，结合热机效率、能量转化实例（冰箱、太阳能），深化对定律本质的理解|

热力学第一定律的应用、热力学第二定律的应用专项训练 热力学第一定律的应用、热力学第二定律的应用专项训练 考点目录 热力学第一定律的应用 热力学第二定律的应用 考点一 热力学第一定律的应用 解题思路点拨：熟记公式，分清正负符号；判断吸热放热、外界做功还是气体做功，代入公式计算内能变化，分析温度、体积变化。 例1．（25-26高二下·江苏·阶段检测）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（    ） A．两个铅块挤压后能粘在一起，说明分子间有引力 B．某物体的温度为0 ℃，说明该物体中分子的平均动能为零 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大 D．10 g、100 ℃水的分子平均动能小于100 g、100 ℃水蒸气的分子平均动能 例2．（2026·北京通州·一模）一定质量的理想气体从状态开始，沿图示路径先后到达状态、后回到状态。下列说法正确的是（　　） A．从到，气体体积减小 B．从到，气体内能不变 C．从到，气体对外界做功 D．从到，气体对外界放热 例3．（2026·天津红桥·二模）随着人们生活水平的提高和健康意识的提升，反渗透膜（ReverseOsmosis）净水机进入了寻常百姓家。由于家用反渗膜大多是1812-75 G（Gallon Per Day）型号的，渗透较慢，制水速度不能及时满足水龙头用水量的需求，所以需要用到纯净水压力储水罐来蓄水。其结构如图所示，气囊内事先被注入了一定质量的气体（可视为理想气体），初始体积为2L，随着纯净水的缓慢注入，水侧的压强逐渐升高，当水侧与气侧压强相等时气囊停止压缩，压力桶储水完毕。用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出。下列说法正确的是（　　） A．向压力储水罐缓慢注水的过程中，气囊内气体对外做功 B．用水时，气囊内气体温度升高 C．向压力储水罐缓慢注水的过程中，每个分子的动能都变大 D．用水时，气囊内气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小 例4．（2026·广东·二模·多选）心脏起搏器电池附近的内部腔体，封闭有保护电池的惰性气体（可视为理想气体）。起搏器植入人体后，由于受人体体温影响，腔内气体温度升高，忽略腔体的体积变化，则该过程腔内惰性气体（　　） A．压强增大 B．压强减小 C．内能增大 D．对外做功 例5．（2026·广东江门·二模·多选）向袋装薯片包装袋内充入氮气，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输途中的冲击。袋装薯片中的密封氮气（视为理想气体）从状态a开始经a→b→c→a这一循环回到原状态，该过程中氮气的图像如图所示。已知ab反向延长线过O点，bc平行于p轴，ca平行于V轴，氮气在状态a、b的压强分别为、，氮气在状态a的体积为。对于袋内氮气，下列说法正确的有（　　） A．a→b过程中氮气分子的平均动能保持不变 B．b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量 C．c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加 D．完成a→b→c→a过程，氮气从外界吸收热量 例6．（25-26高二下·广东江门·期中·多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 B．物体的内能增大时，分子的平均动能一定增大，温度一定升高 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．质量相同时，100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能 变式1．（2026·天津南开·二模）一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环，其V-T图像如图所示，气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强是2p0 B．气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．气体由状态b到状态c的过程，气体内能增大，气体从外界吸热 D．气体由状态a到状态b的过程，外界对气体做功，气体从外界吸热 变式2．（2026·四川资阳·三模）如图所示，上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管，管下端未离开水面，则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能不变 C．管内水面下降 D．气体放热 变式3．（2026·江苏镇江·二模）如图所示，热水倒入茶托上的玻璃盖碗后盖上杯盖，在水面和杯盖间就封闭了一部分空气（可视为理想气体）。下列说法正确的是（　　） A．玻璃盖碗是晶体 B．水温越高，每个水分子运动的速率越大 C．温度降低，玻璃盖碗内壁单位面积所受气体分子的平均作用力变小 D．水滴落在干净的茶托上会自然摊开，这说明水不能浸润茶托 变式4．（2026·重庆九龙坡·模拟预测·多选）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b，外界对气体做正功，气体内能不变 B．b→c，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数增大 C．c→a，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 D．整个过程中，气体对外做功等于吸收的热量 变式5．（25-26高三下·广西·期中·多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程，其中、边平行于横轴，、边平行于纵轴。以下说法正确的是（　　） A．过程，气体对外界做功 B．过程，外界对气体做功 C．整个循环过程中，外界对气体做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 变式6．（2026·北京海淀·一模·多选）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，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。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C．气体的体积增大，其内能一定减小 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 考点二 热力学第二定律的应用 解题思路点拨：依据两大表述，判断热现象能否自发进行；区分宏观热现象方向性，判断热机效率、热量传递、能量转化是否符合自然规律，辨析第二类永动机不可制成。 例1．（25-26高二下·辽宁大连·月考）从生活走向物理是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（　　） A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高 B．热量不可能从低温物体传到高温物体 C．液晶显示器是利用液晶光学性质各向异性的特点制成的 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 例2．（24-25高二下·江苏南京·期中）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．气体向真空的自由膨胀是可逆的 B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能不变 C．第二类永动机虽然不可能制成，但它不违背热力学第一定律 D．热力学第二定律的开尔文表述为：热量不能从低温物体传到高温物体 例3．（25-26高二下·山东青岛·阶段检测）关于热力学定律及其应用，下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机和第二类永动机都违反了能量守恒定律 B．一定质量的理想气体绝热压缩，则气体分子的平均动能一定增加 C．热力学第二定律表明，从单一热源吸收热量全部用来对外做功是不可能的 D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能一定增加 例4．（25-26高二下·陕西西安·期中·多选）关于热力学第二定律的说法正确的是（　　） A．热力学第二定律从宏观角度看，强调能量守恒，从微观角度看，强调统计规律 B．热量不能从低温物体传向高温物体 C．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功 D．在自然过程中，一个孤立系统的熵值不可能减小 例5．（2026·陕西榆林·一模·多选）如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加54.5J。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为10N D．电阻丝放出的热量大小为80J 变式1．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）对下列各图的理解，正确的是（　　） A．图甲是同一部分气体在不同温度下的图线，可知温度 B．图乙冰箱的工作原理表明热量可以自发地从低温物体传到高温物体 C．图丙方解石的双折射现象体现了其光学性质的各向异性 D．图丁玻璃管中的水银液面呈凸形，表明水银能浸润玻璃 变式2．（2026·云南大理·二模）从2026年起，我国停止生产水银体温计。关于水银体温计，下列说法正确的是（　　） A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃 B．水银吸热温度升高后，所有水银分子热运动速率都会加快 C．玻璃泡中的液体内部的水银分子间距离较近，彼此间只存在斥力 D．体温计测温时只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第一定律 变式3．（25-26高二上·西藏昌都·期末）西藏地区日照时间长，太阳能资源丰富。如图所示为某太阳能路灯的电路简化图，光电池板为蓄电池充电，蓄电池为LED路灯供电。关于该系统中的能量转化，下列说法正确的是（　　） A．光电池板充电时，将化学能转化为电能 B．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为内能 C．LED路灯工作时，将电能主要转化为光能 D．整个系统遵循能量守恒定律，故能量可被循环利用，无需外界输入 变式4．（25-26高二下·浙江·开学考试·多选）下列有关热学知识的说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能 B．热量可以从低温物体传递给高温物体 C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 变式5．（25-26高二上·浙江杭州·期末·多选）下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两分子间距离由r1变到r2的过程中分子力做正功 B．图乙中，100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大 C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹 D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 2 学科网（北京）股份有限公司 $热力学第一定律的应用、热力学第二定律的应用专项训练 热力学第一定律的应用、热力学第二定律的应用专项训练 考点目录 热力学第一定律的应用 热力学第二定律的应用 考点一 热力学第一定律的应用 解题思路点拨：熟记公式，分清正负符号；判断吸热放热、外界做功还是气体做功，代入公式计算内能变化，分析温度、体积变化。 例1．（25-26高二下·江苏·阶段检测）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（    ） A．两个铅块挤压后能粘在一起，说明分子间有引力 B．某物体的温度为0 ℃，说明该物体中分子的平均动能为零 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大 D．10 g、100 ℃水的分子平均动能小于100 g、100 ℃水蒸气的分子平均动能 【答案】A 【详解】A．两个铅块挤压后能粘在一起，是分子间引力作用的结果，说明分子间存在引力，A正确； B．某种物体的温度是0℃，分子仍然在做无规则运动，物体中分子的平均动能并不为零，B错误； C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，C错误； D．温度是分子平均动能的标志，所以10g、100℃的水的分子平均动能等于100g、100℃的水蒸气的分子平均动能；D错误； 故选A。 例2．（2026·北京通州·一模）一定质量的理想气体从状态开始，沿图示路径先后到达状态、后回到状态。下列说法正确的是（　　） A．从到，气体体积减小 B．从到，气体内能不变 C．从到，气体对外界做功 D．从到，气体对外界放热 【答案】D 【详解】A．过程温度不变，压强减小，由理想气体状态方程，可得体积增大，故A错误； B．过程压强不变，温度升高，理想气体内能仅由温度决定，因此气体内能增大，故B错误； C．图中，某点与原点连线的斜率 斜率越大体积越小。过程斜率逐渐增大，体积逐渐减小，是外界对气体做功，故C错误； D．过程温度降低，内能减小，则 体积减小，外界对气体做功，则 根据热力学第一定律，得 即气体对外界放热，故D正确。 故选D。 例3．（2026·天津红桥·二模）随着人们生活水平的提高和健康意识的提升，反渗透膜（ReverseOsmosis）净水机进入了寻常百姓家。由于家用反渗膜大多是1812-75 G（Gallon Per Day）型号的，渗透较慢，制水速度不能及时满足水龙头用水量的需求，所以需要用到纯净水压力储水罐来蓄水。其结构如图所示，气囊内事先被注入了一定质量的气体（可视为理想气体），初始体积为2L，随着纯净水的缓慢注入，水侧的压强逐渐升高，当水侧与气侧压强相等时气囊停止压缩，压力桶储水完毕。用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出。下列说法正确的是（　　） A．向压力储水罐缓慢注水的过程中，气囊内气体对外做功 B．用水时，气囊内气体温度升高 C．向压力储水罐缓慢注水的过程中，每个分子的动能都变大 D．用水时，气囊内气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小 【答案】D 【详解】A．向压力储水罐缓慢注水时，气囊内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，而不是气体对外做功，故A错误； B．用水时打开水龙头，罐中的纯净水可以迅速排出，气体膨胀对外做功，气体来不及与外界发生热量交换，根据热力学第一定律可知，气体温度降低，故B错误； C．向压力储水罐缓慢注水的过程中，温度不变，每个分子的动能可能增大或减小，是无规则的，故C错误； D．用水时，温度降低，体积变大，根据压强微观解释可知压强变小，气体分子在单位时间碰撞气囊内壁单位面积的次数减小，故D正确。 故选D。 例4．（2026·广东·二模·多选）心脏起搏器电池附近的内部腔体，封闭有保护电池的惰性气体（可视为理想气体）。起搏器植入人体后，由于受人体体温影响，腔内气体温度升高，忽略腔体的体积变化，则该过程腔内惰性气体（　　） A．压强增大 B．压强减小 C．内能增大 D．对外做功 【答案】AC 【详解】AB．气体体积不变，由查理定律可知温度升高，压强增大，A正确，B错误； C．理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能增大，C正确； D．腔体体积不变，即气体体积不变，因此气体不对外做功，D错误。 故选AC 。 例5．（2026·广东江门·二模·多选）向袋装薯片包装袋内充入氮气，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输途中的冲击。袋装薯片中的密封氮气（视为理想气体）从状态a开始经a→b→c→a这一循环回到原状态，该过程中氮气的图像如图所示。已知ab反向延长线过O点，bc平行于p轴，ca平行于V轴，氮气在状态a、b的压强分别为、，氮气在状态a的体积为。对于袋内氮气，下列说法正确的有（　　） A．a→b过程中氮气分子的平均动能保持不变 B．b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量 C．c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加 D．完成a→b→c→a过程，氮气从外界吸收热量 【答案】BCD 【详解】A．题图可知状态b的压强与体积的乘积大于状态a的压强与体积的乘积，根据可知，状态b的温度大于状态a的温度，因此a→b过程中氮气分子的平均动能增大，故A错误； B．b→c过程中，压强减小、氮气体积不变（W=0），根据查理定律可知，该过程气体温度降低，气体内能减小（），根据 可知b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量，故B正确； C．c→a过程中，气体压强不变、体积减小，根据盖-吕萨克定律可知，该过程温度降低，分子平均动能减小，因此c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加，故C正确； D．题图可知a→b过程气体对外做功（因为气体体积增大）且设为，b→c过程气体不做功（因为气体体积不变），c→a过程外界对气体做功（因为气体体积减小）且设为，由于图面积表示功，由图可知，即整个过程气体对外做的功大于外界对气体做的功，即总功 又因为整个过程内能变化量为0，根据热力学第一定律可知，故完成a→b→c→a过程，氮气从外界吸收热量，故D正确。 故选BCD。 例6．（25-26高二下·广东江门·期中·多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 B．物体的内能增大时，分子的平均动能一定增大，温度一定升高 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．质量相同时，100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能 【答案】AD 【详解】A．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，由于分子的质量不同，根据可知，，故A正确； B．物体内能是分子总动能与分子势能之和，内能增大可能仅由分子势能增大导致，分子平均动能不变、温度不变（例如冰熔化吸热，内能增大但温度不变），故B错误； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C错误； D．质量相同时，水吸热汽化为水蒸气，该过程温度不变，内能增大，所以100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能，故D正确。 故选AD。 变式1．（2026·天津南开·二模）一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环，其V-T图像如图所示，气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强是2p0 B．气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．气体由状态b到状态c的过程，气体内能增大，气体从外界吸热 D．气体由状态a到状态b的过程，外界对气体做功，气体从外界吸热 【答案】C 【详解】A．由图可知，气体由状态到状态发生等温变化，根据玻意耳定律有，解得，故A错误； B．由图可知，气体由状态到状态的过程中，图像为过原点的倾斜直线，说明气体发生等压变化，压强不变；温度降低，分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小，为了维持压强不变，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数必须增多，故B错误； C．气体由状态到状态的过程，体积不变，外界对气体不做功，；温度升高，气体内能增大，； 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确； D．气体由状态到状态的过程，温度不变，内能不变，；体积增大，外界对气体做负功，； 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。 故选C。 变式2．（2026·四川资阳·三模）如图所示，上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中，处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管，管下端未离开水面，则此过程中管内（　　） A．气体分子数密度变大 B．气体分子平均动能不变 C．管内水面下降 D．气体放热 【答案】B 【详解】玻璃管导热且缓慢向上提起，管内气体与外界环境始终热平衡，过程可视为等温变化。 C．设大气压强为，管内气体压强为，管内外水面高度差为。根据连通器原理及压强平衡条件有 缓慢提起玻璃管时，管内气体体积增大，根据玻意耳定律常数可知，压强减小。由于和为定值，减小导致增大，即管内水面相对于水槽水面上升，故C错误； A．管内气体质量不变，体积变大，由公式可知，气体分子数密度变小，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志。过程为等温变化，气体温度T不变，则气体分子平均动能保持不变，故B正确； D．等温膨胀过程中，气体内能变化。气体体积增大，对外做功。根据热力学第一定律可知，，解得，说明气体从外界吸收热量，故D错误。 故选B。 变式3．（2026·江苏镇江·二模）如图所示，热水倒入茶托上的玻璃盖碗后盖上杯盖，在水面和杯盖间就封闭了一部分空气（可视为理想气体）。下列说法正确的是（　　） A．玻璃盖碗是晶体 B．水温越高，每个水分子运动的速率越大 C．温度降低，玻璃盖碗内壁单位面积所受气体分子的平均作用力变小 D．水滴落在干净的茶托上会自然摊开，这说明水不能浸润茶托 【答案】C 【详解】A．玻璃没有固定熔点，属于非晶体，不是晶体，A错误； B．温度是分子平均动能的标志，水温越高，水分子的平均运动速率越大，并不是每个水分子的运动速率都增大，B错误； C．杯内封闭空气体积近似不变，温度降低时，根据查理定律，封闭气体压强减小；压强的微观本质是气体分子对容器壁单位面积的平均作用力，因此玻璃内壁单位面积所受气体分子的平均作用力变小，C正确； D．水滴落在干净茶托上自然摊开，说明水能够浸润茶托，不浸润时水滴会收缩成球形，D错误。 故选C 。 变式4．（2026·重庆九龙坡·模拟预测·多选）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b，外界对气体做正功，气体内能不变 B．b→c，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数增大 C．c→a，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 D．整个过程中，气体对外做功等于吸收的热量 【答案】AD 【详解】A．由图可知，a→b过程，气体体积减小，温度不变，故外界对气体做功，内能不变，故A正确； B．b→c过程，压强不变，体积增大，温度升高，故气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误； C．c→a过程，气体体积不变，温度降低，气体内能减小，分子的平均动能减小，故分子的平均速率减小，但不是所有分子的速率都减小，故C错误； D．根据V-T图像画出整个过程的p-V图像，如图所示 由于图像与坐标轴围成的面积表示做的功可知，整个过程中气体对外做正功，根据热力学第一定律可知，整个过程气体吸收热量，由于温度不变，则初末状态气体内能不变，即气体对外做功等于吸收的热量，故D正确。 故选AD。 变式5．（25-26高三下·广西·期中·多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程，其中、边平行于横轴，、边平行于纵轴。以下说法正确的是（　　） A．过程，气体对外界做功 B．过程，外界对气体做功 C．整个循环过程中，外界对气体做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 【答案】AC 【详解】A．图线与坐标轴围成的面积等于气体做功，则过程，气体体积增加，对外做功；过程体积不变，不做功，则过程，气体对外做功，A正确； B．过程，气体体积减小，外界对气体做功，过程体积不变，不做功，过程，外界对气体做功，B错误； C．整个循环过程中，外界对气体做功，C正确； D．整个循环过程，气体内能不变，根据热力学第一定律，气体放出热量，D错误。 故选AC。 变式6．（2026·北京海淀·一模·多选）烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，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。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（　　） A．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．气体的温度升高，分子的数密度减小，压强不变 C．气体的体积增大，其内能一定减小 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 【答案】BD 【详解】A．用手捂住烧瓶，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，不是每个气体分子的动能都增大，部分分子动能可能减小，A错误； B．对液柱进行分析，由于液柱处于水平玻璃管，大气对液柱的压力与烧瓶内气体对液柱的压力平衡，可知气体压强等于大气压强，即气体的压强不变，水柱缓慢向左移动，气体体积增大，分子的数密度减小，B正确； C．理想气体内能只和温度有关，用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高，内能一定增大，C错误； D．液柱缓慢向外移动，气体体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，D正确。 故选BD。 考点二 热力学第二定律的应用 解题思路点拨：依据两大表述，判断热现象能否自发进行；区分宏观热现象方向性，判断热机效率、热量传递、能量转化是否符合自然规律，辨析第二类永动机不可制成。 例1．（25-26高二下·辽宁大连·月考）从生活走向物理是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（　　） A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高 B．热量不可能从低温物体传到高温物体 C．液晶显示器是利用液晶光学性质各向异性的特点制成的 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 【答案】C 【详解】A．晶体（包括单晶体、多晶体）都有固定熔点，熔化过程中温度均保持恒定，仅非晶体熔化时温度持续升高，故A错误； B．根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传到高温物体，若有外界做功（如冰箱制冷），热量可以从低温物体传递到高温物体，故B错误； C．液晶具有光学各向异性的特点，液晶显示器通过电场改变液晶分子排列，调控光线透过实现显示功能，正是利用了该特性，故C正确； D．第二类永动机不违背能量守恒定律，其无法制造成功的原因是违背了热力学第二定律，故D错误。 故选C。 例2．（24-25高二下·江苏南京·期中）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．气体向真空的自由膨胀是可逆的 B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能不变 C．第二类永动机虽然不可能制成，但它不违背热力学第一定律 D．热力学第二定律的开尔文表述为：热量不能从低温物体传到高温物体 【答案】C 【详解】A．根据热力学第二定律，气体向真空的自由膨胀是自发的宏观热过程，具有不可逆性，故A错误； B．绝热过程中，理想气体膨胀时对外做功，由热力学第一定律，可得，气体内能减少，故B错误； C．第二类永动机违背热力学第二定律，因此不可能制成，但其设计符合能量守恒规律，不违背热力学第一定律，故C正确； D．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但热量可在外界做功的条件下从低温物体传到高温物体，故D错误。 故选C。 例3．（25-26高二下·山东青岛·阶段检测）关于热力学定律及其应用，下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机和第二类永动机都违反了能量守恒定律 B．一定质量的理想气体绝热压缩，则气体分子的平均动能一定增加 C．热力学第二定律表明，从单一热源吸收热量全部用来对外做功是不可能的 D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能一定增加 【答案】B 【详解】A．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，违反的是热力学第二定律，故A错误； B．理想气体绝热压缩时，热交换，外界对气体做功，根据热力学第一定律 得，理想气体内能仅由温度决定，因此气体温度升高，分子平均动能一定增加，故B正确； C．热力学第二定律的表述是：从单一热源吸收热量全部用来对外做功且不引起其他变化是不可能的，若允许产生其他变化，该过程可以实现，故C错误； D．根据热力学第一定律 气体从外界吸热，若气体同时对外做功（）且，则，内能会减少，因此内能不一定增加，故D错误。 故选B。 例4．（25-26高二下·陕西西安·期中·多选）关于热力学第二定律的说法正确的是（　　） A．热力学第二定律从宏观角度看，强调能量守恒，从微观角度看，强调统计规律 B．热量不能从低温物体传向高温物体 C．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功 D．在自然过程中，一个孤立系统的熵值不可能减小 【答案】CD 【详解】A．热力学第一定律强调能量守恒，热力学第二定律从宏观角度看强调过程的方向性，从微观角度看强调统计规律，故A错误； B．根据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向高温物体，但在外界做功的情况下可以从低温物体传向高温物体，故B错误； C．根据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，但如果不要求“不产生其他影响”，例如理想气体等温膨胀过程，物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，故C正确； D．根据熵增加原理，在自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，即熵值不可能减小，故D正确； 故选CD。 例5．（2026·陕西榆林·一模·多选）如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加54.5J。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为10N D．电阻丝放出的热量大小为80J 【答案】BCD 【详解】A．气体向真空的自由扩散是自发的宏观过程，根据热力学第二定律，一切自发的宏观过程都是不可逆的，因此该过程不是可逆过程，故A错误； B．气体从状态1到状态2，容器绝热，因此；气体向真空膨胀，不需要克服外力做功，因此外界对气体做功。根据热力学第一定律，得，气体内能不变。 理想气体内能仅与温度有关，因此温度不变；分子平均动能仅由温度决定，所以分子平均动能不变，故B正确； C．状态1到状态2，气体温度不变，由玻意耳定律 得状态2压强 对静止的活塞受力分析，受力平衡 解得，故C正确； D．状态2到状态3，活塞保持受力平衡，气体做等压变化，由盖-吕萨克定律 解得 体积变化 气体对外做功 根据热力学第一定律（为气体对外做功），得气体吸收的热量（等于电阻丝放出的热量），故D正确。 故选BCD。 变式1．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）对下列各图的理解，正确的是（　　） A．图甲是同一部分气体在不同温度下的图线，可知温度 B．图乙冰箱的工作原理表明热量可以自发地从低温物体传到高温物体 C．图丙方解石的双折射现象体现了其光学性质的各向异性 D．图丁玻璃管中的水银液面呈凸形，表明水银能浸润玻璃 【答案】C 【详解】A．温度越高，气体分子平均速率越大，麦克斯韦速率分布曲线的峰值会向大速率方向移动，且峰值降低。由图可知曲线Ⅱ的最概然速率更大，因此，故A错误； B．根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传到高温物体；冰箱工作时需要消耗外界电能做功，不是自发过程，故B错误； C．方解石是单晶体，单晶体具有光学各向异性，双折射现象就是光学各向异性的体现，故C正确； D．液体不浸润固体时，液面会呈现凸形，水银液面在玻璃管中呈凸形，说明水银不能浸润玻璃，故D错误。 故选C。 变式2．（2026·云南大理·二模）从2026年起，我国停止生产水银体温计。关于水银体温计，下列说法正确的是（　　） A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃 B．水银吸热温度升高后，所有水银分子热运动速率都会加快 C．玻璃泡中的液体内部的水银分子间距离较近，彼此间只存在斥力 D．体温计测温时只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第一定律 【答案】A 【详解】A．水银液柱最上端呈凸面，这是因为水银不浸润玻璃，A正确； B．水银吸热温度升高后，水银分子热运动平均速率会加快，并非所有水银分子热运动速率都会加快，B错误； C．分子间同时存在斥力和引力，C错误； D．只能自发从高温物体吸热不能自发对高温物体放热，这体现了热力学第二定律，D错误。 故选A。 变式3．（25-26高二上·西藏昌都·期末）西藏地区日照时间长，太阳能资源丰富。如图所示为某太阳能路灯的电路简化图，光电池板为蓄电池充电，蓄电池为LED路灯供电。关于该系统中的能量转化，下列说法正确的是（　　） A．光电池板充电时，将化学能转化为电能 B．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为内能 C．LED路灯工作时，将电能主要转化为光能 D．整个系统遵循能量守恒定律，故能量可被循环利用，无需外界输入 【答案】C 【详解】A．光电池板充电时，将光能转化为化学能，故A错误； B．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故B错误； C．LED路灯工作时，将电能主要转化为光能，故C正确； D．整个系统遵循能量守恒定律，但是能量的转化和转移是有方向性的，能量不能被循环利用，太阳能路灯系统需要不断从太阳获取太阳能这种外界能量输入，故D错误。 故选C。 变式4．（25-26高二下·浙江·开学考试·多选）下列有关热学知识的说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能 B．热量可以从低温物体传递给高温物体 C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 【答案】AB 【详解】A．机械能可以全部转化为内能（如摩擦生热）；在引起其他变化的前提下，内能也可以全部转化为机械能，比如理想气体等温膨胀过程中，气体内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，但是同时引起了气体体积增大的变化，因此该说法正确，故A正确。 B．热量不能自发从低温物体传递给高温物体，但在外界做功的条件下，热量可以从低温物体传递给高温物体（如冰箱、空调的工作过程），因此该说法正确，故B正确。 C．第二类永动机并不违反能量守恒定律，它不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故C错误。 D．热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，若允许引起其他变化，是可以实现的，选项D缺少“不引起其他变化”这个前提，故D错误。 故选AB。 变式5．（25-26高二上·浙江杭州·期末·多选）下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两分子间距离由r1变到r2的过程中分子力做正功 B．图乙中，100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大 C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹 D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 【答案】AB 【详解】A．图甲中，两分子间距离由r1变到r2的过程中分子势能减小，则分子力做正功，A正确； B．温度越高，分子运动越剧烈，速率较大的分子数目占总分子数的比例越大，所以图乙中，100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大，B正确； C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动是每隔一段时间记录的位置，是花粉的位移组成，花粉的实际运动轨迹更复杂，C错误； D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，消耗了电能，向外界环境释放出了热量，不违背热力学第二定律，D错误。 故选AB。 2 学科网（北京）股份有限公司 $