专题06 热力学定律（8大考点）专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以热力学定律为核心，按“概念辨析-定律应用-综合突破”递进，覆盖8类基础题型及压轴题，系统构建从基础到综合的训练体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |培优专练|8类题型（含选择、填空、计算）|聚焦功热内能、热力学定律（一/二/三）、熵等基础概念辨析与公式应用|从微观分子动能到宏观能量守恒，构建“概念-定律-应用”逻辑链| |压轴突破|14道综合题|结合p-V图像、循环过程（卡诺/斯特林）等复杂情境，考查多定律综合应用|以理想气体模型为载体，强化图像分析与能量转化推理能力|

专题06 热力学定律 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 功、热和内能的改变】 1 【题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式】 4 【题型3 热力学第一定律的应用】 7 【题型4 能量守恒定律】 14 【题型5 热力学第二定律两种表述】 17 【题型6 第二类永动机不可制成】 20 【题型7 熵和熵增加原理】 22 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．下列对于内能的实例的判断，正确的是（　　） A．0℃的冰块熔化成0℃的水，内能不变 B．手机连续使用较长时间后发烫，内能增大 C．被举高的杠铃由于高度增大，内能也增大 D．自由下落的小球速度越来越大，内能随之增大 【答案】B 【详解】A．0℃的冰块熔化成0℃的水，温度不变，但吸收热量，内能增大，故A错误； B．手机连续使用较长时间后发烫，温度升高，内能增大，故B正确； CD．内能与物体宏观的机械能无关，故CD错误。 故选B。 2．体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水（如图所示），下列说法正确的是（  ） A．由于温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能小 B．由于温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著 C．若把A、B两玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．由于A、B两瓶水的体积相等，所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等 【答案】C 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，瓶中水的温度高，故瓶中水分子的平均动能大，故A错误； B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，两瓶中不存在布朗运动，故B错误； C．若把、B两玻璃瓶并靠在一起，则、B瓶内水的内能都将发生改变，热量会由传递到B，这种改变内能的方式叫热传递，故C正确； D．相同体积不同温度时水分子的平均距离不相等，故D错误。 故选C。 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大 B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 【答案】AD 【详解】A．铁块熔化成铁水的过程中，虽然温度不变，但要吸热，所以内能增大，故A正确； B．机械运动速度增大与分子热运动的动能无关，故B错误； C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，只能说明物体A的温度大于物体B的温度，不能说明物体A的内能大于物体B的内能，故C错误； D．两物体的温度相同时，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由 可知，平均速率可能不同，故D正确。 故选AD。 4．如图所示，体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过___________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为，阿伏加德罗常数，则B瓶中水分子个数约为___________个（保留两位有效数字） 【答案】 热传递 【详解】[1]若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。 [2]根据题意，由公式 可得，B瓶中水的体积为 一个水分子的体积为 B瓶中水分子个数约为 联立代入数据解得 【题型2 】 5．下列关于分子动理论和热力学定律的表述，正确的是（    ） A．若已知阿伏加德罗常数和物质的质量，就一定能算出该物质的分子质量 B．在布朗运动实验的某次观察记录中，画出的折线是固体颗粒的运动轨迹，它反映了液体（或气体）分子的无规则运动 C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡 D．一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量和它对外界做功之和 【答案】C 【详解】A．已知阿伏加德罗常数和物质的摩尔质量才能算出该物质的分子质量，故A错误； B．布朗运动是固体小颗粒的运动，折线是每隔一段时间悬浮颗粒的位置，折线不是运动轨迹，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动，故B错误； C．由热平衡定律可知，如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。故C正确； D．一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量和外界对它做功之和。故D错误。 故选C。 6．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 【答案】B 【详解】A．根据一定质量的理想气体状态方程 化简得 p＝CT• 结合p−图像可知，图像的斜率为 k=CT 过程①中从A→B，B点与O点连线的斜率变小，说明气体温度降低，气体分子的平均动能减小；根据理想气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力减小，故A错误； B．过程②中从B→C，C点与O点连线的斜率变大，气体温度升高，气体的体积增大，气体的密集程度减小，压强不变，气体对容器壁碰撞的几率减小，由理想气体压强的微观意义可知气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故B正确； C．过程③可读出压强增大，斜率不变，即温度不变，内能不变，但是体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故C错误； D． C→A→B过程和B→C过程气体体积变化量大小相同，根据图像可知前一过程压强大于后一过程，根据可知，气体对外界做的功小于外界对气体做的功，故D错误。 故选B。 7．（多选）将一只踩扁的乒乓球放到热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形的过程中，球内气体（　　） A．吸收的热量等于其增加的内能 B．压强变大，分子平均动能变大 C．吸收的热量大于其增加的内能 D．对外做的功大于其吸收的热量 【答案】BC 【详解】将一个踩扁的乒乓球放入热水中，一段时间后，乒乓球恢复为球形，是因为乒乓球中的气体吸收热量，温度升高，气体内能增大;压强变大，体积膨胀，所以对外做功。吸收的热量一部分转化为气体的内能，一部分用来对外做功，因此吸收的热量大于其增加的内能，故B、C正确。 故选BC。 8．（多选）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态可视为平衡态。下列说法正确的是（　　） A．状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能大 B．状态C到状态D，气体的内能保持不变 C．状态B到状态C，气体将放出热量 D．状态D到状态A，气体没有对外做功 【答案】CD 【详解】A．由题图可知状态A气体的压强、体积都比状态B的小，由理想气体状态方程 得 TA<TB 温度是分子平均动能的标志，故状态B气体分子的平均动能比状态A气体分子的平均动能大，故A错误； B．由题图可知状态D气体的压强、体积都比状态C的小，同理可得TD<TC，因为一定量的理想气体内能由温度决定，温度越高气体内能越大，故B错误； C．由题图可知状态C气体的压强比状态B的小，两状态的体积相同，由查理定律 =C 知 TB>TC 所以气体从状态B到状态C内能减小，ΔU<0，又W=0，由热力学第一定律 ΔU=W+Q 可知Q<0，故气体将放出热量，故C正确； D．状态D到状态A，气体体积不变，气体没有对外做功，故D正确。 故选CD。 9．监测环境温度变化的简化装置图如图所示。导热性能良好、深度为的气缸竖直放置，用横截面积为的活塞密封一定质量的理想气体，气缸侧面连接形细管，细管的右端口与大气连通，里面装有水，活塞静止时与气缸底部间的距离为，细管左、右两侧水柱的高度差为，环境的热力学温度为。已知大气压强为，重力加速度为，水的密度为，细管内气体的体积、活塞的厚度及活塞与气缸间的摩擦可忽略不计。 (1)求活塞的质量； (2)随着环境温度的升高，活塞缓慢上移，当活塞恰好上升到气缸顶部时，监测装置报警，求此时环境的热力学温度； (3)在（2）过程中，气体内能增加了198J，求气体从外界吸收的热量。 【详解】（1）对两侧水柱 对活塞分析可知 解得m=1kg （2）此过程为等压变化则 解得T1=600K （3）根据热力学第一定律可知 其中 解得Q=400J 【题型3 】 10．如图所示，内径均匀的倾斜玻璃管下端开口，上部用水银柱封闭一定长度的理想气体。现将玻璃管顺时针缓慢转动至竖直，环境温度恒定，则管内气体（　　） A．体积减小 B．单个分子撞击管壁的平均作用力减小 C．单位时间单位面积撞击管壁的分子个数减少 D．放出热量 【答案】C 【详解】A．设玻璃管与水平方向的夹角为，对水银柱受力分析可知，管内气体压强满足 可得 现将玻璃管顺时针缓慢转动至竖直，可得变大，气体压强变小，根据等温变化可知气体体积变大，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，环境温度恒定，则气体温度不变，分子的平均动能不变，单个分子撞击管壁的平均作用力不变，故B错误； C．气体压强从微观角度看，取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数（分子数密度），温度不变，分子平均动能不变；压强减小，单位体积内的分子数减少，因此单位时间单位面积撞击管壁的分子个数减少，故C正确； D．理想气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，即 气体体积增大，对外做功，即 可得，即气体吸收热量，故D错误。 故选C。 11．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法错误的是（    ） A．A→B过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 B．B→C过程中，气体内能减少 C．状态A的气体分子平均动能比状态C的气体分子平均动能大 D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功等于该图像围成的面积 【答案】C 【详解】A．A→B过程中，气体压强不变，体积变大，根据可知，气体温度升高，则气体分子的平均速率变大，碰撞力变大，而气体的分子数密度减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小，故A正确，不满足题意要求； B．B→C过程中，气体体积不变，压强减小，根据可知，气体温度降低，则气体内能减少，故B正确，不满足题意要求； C．状态A和状态C，由题图可知 可知状态A和状态C气体的温度相同，则气体分子平均动能相同，故C错误，满足题意要求； D．根据可知，A→B气体对外做的功， B→C气体体积不变，则；C→A气体体积减小，外界对气体做的功，其值等于曲线与横轴围成的面积，则气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像围成的面积，故D正确，不满足题意要求。 故选C。 12．一自行车车胎内空气（可视为理想气体）由状态到状态，此过程中气体的体积与热力学温度的变化图像如图所示，已知状态下胎内气体压强为，此过程中气体内能增加600J。以下说法正确的是（    ） A．状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量较状态大 B．状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态小 C．由状态到状态的过程中，气体对外做的功为 D．由状态到状态的过程中，气体吸收的热量为 【答案】D 【详解】A．根据体积与热力学温度成正比，可知气体做等压变化，单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量大小为 可知、状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量大小相等，故A错误； B．气体在状态体积较状态小，气体压强不变，可知温度较低，根据压强的微观解释可知状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态大，故B错误； CD．由状态到状态的过程中，外界对气体做的功 此过程中气体内能增加600J，根据热力学第一定律有 可得气体吸收的热量，故C错误，D正确。 故选D。 13．（多选）如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。细管刚进水时管中被封闭的空气柱长度为，当空气柱长度被压缩到时，压力传感器触发控制装置关闭进水阀，达到自动控水的目的。细管中气体温度不变，大气压强为，水的密度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．随细管中水位升高，单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加 B．随细管中水位升高，管中气体从外界吸收热量 C．停止进水时，细管中气体压强为 D．停止进水时，洗衣缸与细管的水位高度差为 【答案】AD 【详解】A．随细管中水位升高，气体体积减小，分子数密度增大，温度不变则分子平均动能不变，故单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加，故A正确； B．随细管中水位升高，气体体积减小，外界对气体做功，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，故B错误； C．细管中气体发生等温变化，初状态压强为，体积为，末状态体积为，根据玻意耳定律有 解得停止进水时细管中气体压强为，故C错误； D．停止进水时，设洗衣缸与细管的水位高度差为，根据平衡条件有 解得，故D正确。 故选AD。 14．（多选）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 【答案】BD 【详解】A．在图像中，等温线离原点的距离远，温度就越高，由此可知气体在状态时的温度高于状态的温度，故A错误； B．过程为等温压缩过程，气体体积减小，即外界压缩气体对气体做功故B正确； C．过程中温度减小，气体向外辐射热量，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，故C错误； D．经过整个循环过程，气体内能不变，对外做功，而过程和过程绝热，根据热力学第一定律，过程气体吸收的热量与过程气体放出的热量之差等于气体对外做的功，故过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量，故D正确。 故选BD。 15．一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 【详解】（1）设汽缸竖直悬挂时，内部气体压强为，空气柱长度为，对汽缸受力分析，由平衡条件 有 得 由玻意耳定律 有 联立可得，稳定后，汽缸内空气柱长度为 （2）由热力学第一定律 有，其中 得气体内能的变化量 16．如图所示，竖直轻杆一端固定于点，另一端连接活塞，导热良好的薄壁气缸通过活塞密封一定质量的理想气体，水平台面上有一尺寸较小的压力传感器。初始时，气缸保持静止，活塞底部与汽缸底部的距离为，气缸底部与压力传感器上表面的距离为，环境温度为。缓慢升高环境温度，气缸向下运动，恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J；继续升高环境温度，直至压力传感器示数为。已知气缸质量为，大气压强恒为，气缸底面积为，活塞一直未脱离汽缸，不计一切摩擦。 (1)从初始状态至气缸接触压力传感器， ①气缸内气体压强_______气体分子的平均动能________；（以上两空均选填“变大”“变小”或者“不变”）； ②求：气缸内气体吸收的热量________； (2)求：压力传感器示数为时，气缸内气体的热力学温度。 【答案】(1) 不变 变大 152J (2)363K 【详解】（1）①设气缸内气体压强为，有 解得 从初始状态至气缸接触压力传感器，由上式可知气体做等压变化，压强不变，温度升高，可知气体分子的平均动能变大。 ②恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J。气体对外做功 由热力学第一定律 可得气缸内气体吸收的热量 （2）设缸内气体压强为，有 解得 根据理想气体状态方程有 解得 【题型4 】 17．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 【答案】D 【详解】AB．水力发电不会有污染，同时将水的机械能转化为电能，故AB正确； C．如果仅将水落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确； D．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。 该题选择错误选项，故选D。 18．著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈带负电的金属小球，如图所示。当线圈接通直流电源后，圆盘会发生转动，线圈中的电流方向如图中箭头所示。下列说法正确的是（　　） A．电流对静止电荷有作用力 B．磁场对静止电荷有作用力 C．圆盘会发生转动，不符合能量守恒定律 D．变化的磁场可以产生电场 【答案】D 【详解】AB．静止电荷不受电流和磁场的作用，故AB错误； CD．线圈接通电源瞬间，变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动。因线圈中电流沿顺时针且增大，根据安培定则可知有垂直于线圈向下的磁场，从而产生向上的感应磁场，则有逆时针方向的电场，使带负电小球受到顺时针方向的电场力，即沿顺时针方向转动。圆盘的转动的能量最初能量来源是由于电能的转化而来，所以符合能量守恒定律，故D正确，C错误。 故选D。 19．（多选）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沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为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（　　） A．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 B．整个过程，理想气体的内能增大 C．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于（p0S1h＋mgh） D．左端活塞到达B位置时，外力F等于 【答案】ACD 【详解】AB．根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，故A正确，B错误； C．由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功 故C正确； D．左端活塞到达B位置时，根据压强相等可得 即 故D正确。 故选ACD。 20．某餐馆为招来顾客想制作一块1m2的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而告失败，其实硬的岩石处在太高的山体底部也会瘫软，这是因为山峰高到一定程度后岩石基部压强过大，会发生溶化而开始流动的缘故。 （1）若每摩尔岩石熔化时要吸收热量为λm，岩石的摩尔质量为，山体可看作均匀的圆柱体。当山高达极限高度H时继续增高一点就熔化掉一点，既不能再增高了。试从能量的角度写出山的极限高度表达式。 （2）设岩石的主要成分为SiO2，其，求山的最大高度H值。（SiO2的摩尔质量=0.06kg/mol） 【详解】（1）如图所示 设山体为一个横截面积为S，高为H的圆柱体，若山增加Δh高度后，增加的质量为m,底部就熔化掉Δh的高度，这表明H这个数值已经是山高的极限了，这时m的势能减小量转化为熔化岩石的内能。 山体的总质量为M，由密度公式可得 M=ρV=ρSH 被熔化岩石的质量为m m=ρVm=ρSΔh 由题知，质量为μ的岩石熔化时要吸收热量为λ，所以熔化的岩石需要吸热： 岩石熔化山体的势能减小量等于熔化岩石吸收的热量，即 MgΔh=Q 联立有 解得 （2）将， =0.06kg/mol带入可得 【题型5 】 21．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 【答案】D 【详解】①摩擦生热是其他能量转化为内能，可以达到百分百，而内能转化为其他能量是有损失的，该过程具有单向性； ②弹簧振子的振动是简谐运动，简谐运动是理想化的模型，动能势能可相互转化，机械能是守恒的，没有损失，该过程不具有单向性； ③热量不可能自发地从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故热传递具有单向性； ④气体自由膨胀后，要恢复为原来的状态，必须要对气体做功，所以气体自由膨胀具有单向性。 故选D。 22．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。 23．（多选）下列过程中，可能实现的是（　　） A．水的温度下降时释放的内能全部转化为机械能 B．利用海水的波浪能发电 C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高 D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来 【答案】BC 【详解】A．根据热力学第二定律（开尔文表述），不可能从单一热源取热使之完全转换为机械能而不引起其他变化。水温度下降释放内能，但内能无法全部转化为机械能，总有一部分能量以热的形式散失，故此过程不可能实现，故A错误。 B．波浪能是海水运动的机械能（动能和势能），通过发电机可将其转化为电能。该过程不违反能量守恒定律或热力学定律，技术上可行（如实际应用中的波浪能发电站），故此过程可能实现，故B正确。 C．物体在粗糙表面运动时，摩擦力做功，将宏观动能转化为微观分子热运动的内能，导致物体温度升高。此过程符合能量守恒定律，且实际中常见（如摩擦生热），故此过程可能实现，故C正确。 D．根据热力学第二定律，内能（热能）无法自发地、全部转化为宏观机械能而不引起其他变化。物体温度降低释放内能，但光滑水平面无外力或摩擦力，内能只能通过热传递（如辐射或传导）散失，无法转化为宏观动能使物体运动，故此过程不可能实现，故D错误。 故选BC。 24．（多选）以下说法正确的是（　　） A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．液体表面层里的分子间距离比平衡距离大些，是表面张力存在的原因 C．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小 【答案】BC 【详解】A．悬浮在水中的花粉的布朗运动是液体分子无规则撞击的结果，反映的是水分子的热运动， A错误； B．液体表面层分子间距离比液体内部的大，分子间作用力表现为引力，从而形成表面张力，B正确； C．根据热力学第二定律，在没有外界做功的情况下，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，C正确； D．根据，等压膨胀时，气体体积增大，温度升高，分子平均动能增大，D错误。 故选BC。 25．图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。 (1)请用文字叙述热力学第二定律的内容（写一条即可），并简要说明电冰箱的制冷过程是否违背热力学第二定律； (2)室内气温为，室内压强为，小明将半瓶水放进冰箱冷藏，冰箱内温度调至，求第二天水瓶中气体的压强（不计气体体积变化）。 【答案】(1)见解析 (2) 【详解】（1）热力学第二定律的两种表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化；不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。 电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，即产生了其他影响，因此电冰箱制冷的过程并不违反热力学第二定律。 （2）不计气体体积变化，根据查理定律可得 其中， 解得第二天水瓶中气体的压强为 【题型6 】 26．热力学是研究热能转化的科学，它是物理学中重要的一个分支。下列说法正确的是（　　） A．在水中撒入一些胡椒粉颗粒，小颗粒四处飘荡，说明小颗粒做布朗运动 B．石墨烯材料的晶格即使达到纳米尺度性质变化也很小 C．永动机永远无法实现是因为他违背了热力学第二定律 D．在恒温体系中，理想气体的压强与体积的倒数成正比 【答案】D 【详解】A．胡椒粉颗粒较大，其运动是外力（如水流等）引起的，不是布朗运动（布朗运动是微小颗粒受分子撞击的无规则运动 ），故A错误； B．石墨烯达到纳米尺度时，量子效应等会使其性质发生显著变化，故B错误； C．永动机无法实现是因为违背能量守恒定律（第一类永动机）或同时违背能量守恒和热力学第二定律（第二类永动机 ），故C错误； D．根据理想气体状态方程 整理得 可知在恒温体系中，理想气体的压强与体积的倒数成正比，故D正确。 故选D。 27．下列说法中正确的是（    ） A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B．密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零 C．第二类永动机没有违反能量守恒定律但违背热力学第一定律 D．一定质量的理想气体，如果压强不变，气体体积变大，则气体一定对外界放热 【答案】A 【详解】A．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到高温物体而不引起其他变化，A正确； B．气体压强由分子热运动对器壁的碰撞产生，与宏观重力无关。即使完全失重，分子热运动依然存在，压强不会为零，B错误； C．第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，C错误； D．气体体积变大，气体对外做功，当压强不变且体积增大时，温度必然升高，内能增加，根据热力学第一定律，气体吸收热量，D错误。 故选A。 28．（多选）关于热力学定律，下列说法正确的是（    ） A．物体的温度可以达到零下300℃ B．第二类永动机违背了能量守恒定律 C．做功和热传递对改变物体的内能是等效的 D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，可将海水的部分内能转化为机械能 【答案】CD 【详解】A．零下273℃是低温的极限，则物体的温度不可以达到零下300℃，选项A错误； B．第二类永动机违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，选项B错误； C．做功和热传递对改变物体的内能是等效的，选项C正确； D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，符合能量守恒定律，所以这在原理上是可行的，故D正确。 故选CD。 29．（多选）下列说法正确的是（   ） A．物理性质表现为各向异性的固体为非晶体 B．不论是浸润的液体还是不浸润的液体都会产生毛细现象 C．第二类永动机不可制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律 D．固体的原子（或者分子、离子）是静止不动的，液体的原子（或者分子、离子）可以移动 【答案】BC 【详解】A．物理性质表现为各向异性的固体除了非晶体，还有多晶体，故A错误； B．产生毛细现象原因之一是由于附着层中分子的附着力与内聚力的作用，造成浸润或不浸润，因而使毛细管中的液面呈现弯月形。原因之二是由于存在表面张力，从而使弯曲液面产生附加压强。可见不论是浸润的液体还是不浸润的液体都会产生毛细现象，故B正确； C．第二类永动机不可制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，故C正确； D．由分子动理论可知，固体、液体原子（分子或离子），都在平衡位置附近做微小的振动，故D错误。 故选BC。 【题型7 】 30．某科技馆展示了一款新型节能空调。该空调制冷时，通过压缩机做功消耗电能，将热量从室内传递到温度更高的室外环境。在此过程中，部分电能转化为压缩机的机械能。下列判断正确的是（　　） A．热量从低温环境传递到高温环境的过程可以自发进行，无需外界干预 B．空调工作时，室内与外界组成的系统总熵可能保持不变 C．通过压缩机做功使热量从低温环境传至高温环境的过程，不违反热力学第二定律 D．部分电能转化为机械能，说明能量转化不具有方向性 【答案】C 【详解】A．热量自发传递是从高温到低温，从低温到高温不能自发，需外界干预（如空调压缩机做功），故A错误； B．空调工作时，消耗电能，电能最终转化为内能，使得室内与外界组成的系统总熵增加，故B错误； C．通过压缩机做功（外界干预）使热量从低温到高温，不违反热力学第二定律，故C正确； D．能量转化具有方向性，部分电能转化为机械能，是在一定条件下进行的，不能说明能量转化不具有方向性，故D错误。 故选C。 31．2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽完成了约7小时的出舱活动。已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”。气闸舱的原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体从外界吸收热量 C．气体分子对A舱壁的压强减小 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 【答案】C 【详解】AB．系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变（），气体自由扩散，没有对外做功（），根据 可知，整个系统与外界没有热交换，故AB错误； C．体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律 可知压强减小，故C正确； D．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，B内气体的密度也不可能自发地恢复到原来真空状态，故D错误。 故选C。 32．（多选）关于热学现象与规律，下列说法正确的是（    ） A．热机的效率不可能达到 B．自然界中某些热现象不具有方向性 C．热量能从低温物体传到高温物体 D．孤立系统的自发过程中熵可能减小 【答案】AC 【详解】A．根据热力学第二定律：不可能从单一热库吸热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响，即热机的效率不可能达到，故A正确； B．自然界中的热现象都具有方向性，热量只能自发的从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，故B错误； C．通过外力做功的方式可以使热量能从低温物体传到高温物体，例如冰箱、空调等，故C正确； D．孤立系统的自发过程中熵永不减少，即熵增原理，此为热力学第二定律的另一种表述，故D错误。 故选AC。 33．（多选）如图所示，有一绝热容器，右半边贮有理想气体，左半边是真空，中间用一挡板隔住。若把挡板抽开，右边气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，下列说法正确的是（　　） A．气体对外做功，内能减小 B．气体温度不变，压强减小 C．气体分子单位时间对器壁的碰撞次数减少 D．抽去挡板后，气体分子的无序程度减小 【答案】BC 【详解】A．抽去挡板后，由于左侧为真空，因此气体不对外做功，容器绝热，根据热力学第一定律，气体内能不变，故A错误； B．气体内能不变，气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律，气体压强减小，故B正确； C．分子平均动能不变，压强减小，气体分子单位时间对器壁的碰撞次数减少，故C正确； D．根据热力学第二定律可知，抽去挡板后，气体分子的无序程度增大，故D错误； 故选BC。 【题型8 】 34．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　） A．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2000J，同时空气向外界放出热量1500J，则空气的内能增加了500J B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100% 【答案】A 【详解】A．根据热力学第一定律，对空气做功2000J，同时空气向外界放出热量1500J，则空气的内能增加了 故A正确； B．热量也可以从低温物体传到高温物体，但要引起其他方面的变化；故B错误； C．第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律；即不可能从单一热源吸收热量，而源源不断的对外做功，故C错误； D．绝对零度不可达到，根据热力学第二定律可知，热机的斜率不可能达到100%，故D错误； 故选A。 35．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　） A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度 B．气体被压缩时，内能可能不变 C．第二类永动机违背了能量守恒定律，故不能制成 D．活塞对汽缸里的空气做功-2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能减少了0.5×105 J 【答案】B 【详解】A、根据热力学第三定律可知，绝对零度不可达到；故A错误. B、做功与热传递都可以改变物体的内能，可知气体被压缩时，内能可能不变；故B正确. C、第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律；即不可能从单一热源吸收热量，而源源不断的对外做功；故C错误. D、根据热力学第一定律，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了:△E=W+Q=-2.0×105J+(-1.5×105J)=-3.5×105J;故D错误. 故选B. 36．（多选）根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只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 C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到接近 D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 【答案】AC 【详解】A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能，后者会引起其他变化，A正确； B．根据热力学第二定律，可知与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，但在一定的条件下热量也能从低温物体传递给高温物体，比如冰箱，B错误； C．根据热力学第三定律知，制冷机不可能使温度降到绝对零度，即，但制冷机却可以使温度降到接近，C正确； D．第一类永动机不违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律违背热力学第二定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机不可以制造出来，D错误。 故选AC。 1．如图所示的图像描述了一定质量的理想气体从状态开始，第一次经绝热过程，第二次经。气体（　　） A．在状态时温度高于状态 B．在状态时比在状态时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 C．经过程的内能减少量小于过程 D．经过程的吸热量小于过程的放热量 【答案】C 【详解】A．从状态开始，第一次经绝热过程，可知，又体积变大，可知外界对气体做负功，根据热力学第一定律有 可得温度降低，即在状态时温度低于状态，故A错误； B．过程，气体做等压变化，体积变大，根据可得温度升高，平均动能变大，但是压强不变，根据压强的微观解释可得单位时间内撞击在单位面积上的分子数变小，即在状态时比在状态时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，故B错误； C．根据热力学第一定律经过程的内能减少量 过程，温度升高，内能增大，内能增加量 且有 过程，气体做等容变化，压强减小，根据可得温度降低，内能减小，内能减少量 又 可知，故C正确； D．根据 可得 又图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少，由图像可知 可得 可得 即经过程的吸热量大于过程的放热量，故D错误。 故选C。 2．一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（    ） A．气体在状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量大于在状态下的冲量 B．过程中气体内能变化量的绝对值小于 C．过程中气体从外界吸收的热量为 D．整个过程中气体对外界做功为零 【答案】B 【详解】A．气体在单位时间内对单位面积器壁的冲量是 即为气体压强，由题图可知，气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强，故气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量，故A错误； B．a→b过程中，气体压强减小，体积减小，根据理想气体状态方程＝C可知，气体的温度减小，则气体的内能减小，即 气体体积减小，则外界对气体做功，则 由题可知，气体向外界放出热量Q，根据热力学第一定律得，ΔUab为负值，W为正值，则，故B正确； C．b→c过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强增大，根据查理定律可知，气体温度升高，则气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体吸收的热量等于气体内能的增加量，则b→c过程中气体从外界吸收的热量 由于a状态与c状态气体温度相同，则内能相等，有 由图可知，a状态的气体压强为4p0，a→b过程外界对气体做功为 根据B选项可得 联立可得，故C错误； D．a→b→c→a整个过程中气体对外界做功等于三角形abc的面积，整个过程中气体对外界做功不为零，故D错误。 故选B。 3．如图所示是一种外燃式热机的斯特林循环，一定质量的理想气体经ABCDA完成一个循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。下列说法正确的是（　　） A．图中温度 B．的过程中，每个气体分子的速率均增大，气体分子撞击气缸的频率增大 C．的过程中气体对外界做的功大于的过程中外界对气体做的功 D．经过一个斯特林循环，气体一定向外界放热 【答案】C 【详解】A．是等容过程，则有，又，则，故A错误； B．的过程中，气体的体积不变，气体分子的密集程度不变，温度升高，分子运动越剧烈，分子撞击气缸的频率增大，压强变大，但不是每个分子的速率均增大，故B错误； C．的过程中气体的平均压强大于的过程中气体的平均压强，两过程气体的体积变化量相同，则的过程中气体对外界做的功大于的过程中外界对气体做的功，故C正确； D．图像的面积表示气体对外界做的功，经过一个斯特林循环，气体对外界做正功，由 可得，，则，气体从外界吸热，故D错误。 故选C。 4．某汽车发动机研发团队在研究一个特殊的热力学循环来模拟气缸内气体的状态变化。他们将一定质量的空气（视为理想气体）作为工作物质，经历的循环，并用图描述该过程，得到如下特征：：火花塞点燃燃料前，活塞不动，的反向延长线过坐标原点；：燃料燃烧推动活塞做功，平行于轴；：排气并重新吸入新鲜空气，此过程可将气缸内气体视为质量不变，平行于轴。实验测得状态时气缸容积，状态时气缸容积。下列说法错误的是（　　） A．从状态到状态，外界对气体做功 B．从状态到状态，气体分子热运动的平均动能减小 C．从状态经状态到状态，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量 【答案】A 【详解】A．，发生等压变化，气体体积增大，气体对外做功， 故外界对气体做负功，故A错误； B．，发生等容变化，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确； C．，发生等容变化，气体不做功， 故，外界对气体做的总功 由于状态A与状态C的温度相同，所以该气体从状态A到状态C的过程中，内能变化量 根据热力学第一定律 可得，气体从外界吸收热量，故C正确； D．，气体温度不变，则内能不变，即 气体体积减小，则外界对气体做功，即 根据热力学第一定律 可知，气体对外界放热， 从图像可得气体对外做功时气体的压强小于外界对气体做功时气体的压强， 故，则 气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量，故D正确。 本题选择错误选项，故选A。 5．压缩空气是生产生活中重要的动力能源。现将一定量的理想气体由状态A沿某路径压缩到状态B，压缩过程的p-V图像如图所示。路径1先由状态A沿直线压缩到状态M，再沿竖直直线变化到状态B；路径2先由状态A沿水平直线压缩到状态N，再沿直线变化到状态B。已知气体处于状态A时压强为、体积为，气体处于状态B时压强为、体积为，直线、均过原点，A、B状态下气体的温度相同，则下列说法正确的是（　　） A．的过程中，气体从外界吸收热量 B．的过程中，气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值 C．状态下气体的内能大于状态下气体的内能 D．沿两种路径过程中，外界对气体做功的大小相等 【答案】D 【详解】A．的过程满足，即 可得，气体温度降低，内能减小，气体体积变小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律，气体向外界放出热量，故A错误； B．的过程为等压压缩过程，气体体积变小，外界对气体做正功，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，气体内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值，故B错误； C．的过程满足，即 解得，所以，状态下气体的内能等于状态下气体的内能，故C错误； D．由以上分析可知，状态M的压强为，状态N的体积为，外界对气体做功，即p-V图像与横坐标轴围成的面积表示外界对气体做功的大小，路径1中，外界对气体做的功为的过程外界对气体做的功，即 路径2中，外界对气体做的功 所以W1=W2，即沿两种路径过程中，外界对气体做功的大小相等，故D正确。 故选D。 6．一定质量的理想气体由a状态开始，经历a→b→c→a过程，其图像如图，ab的延长线过坐标原点O，bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是（　　） A．气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量 B．a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q C．b→c过程中气体从外界吸收的热量为 D．a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零 【答案】A 【详解】A．气体在单位时间内对单位面积器壁的冲量是 即为气体压强，由题图可知，气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强，故气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量，A正确； B．a→b过程中，气体压强减小，体积减小，根据理想气体状态方程 可知，气体的温度减小，则气体的内能减小，即 气体体积减小，则外界对气体做功，有 又由题知，气体向外界放出热量Q，根据热力学第一定律有 ΔU为负值，W为正值，故，B错误； C．b→c过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强增大，根据 可知，气体温度升高，则气体内能增大，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸收热量，且气体吸收的热量等于气体内能的增加量，由于a状态与c状态气体温度相同，则内能相等，则b→c过程中气体从外界吸收的热量 由图可知，a状态的气体压强为4p0，a→b过程外界对气体做功为 联立得 C错误； D．a→b→c→a整个过程中气体对外界做功等于△abc的面积，D错误。 故选A。 7．（多选）如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热汽缸B，用质量为m，面积为S的绝热活塞P将一部分体积为V，压强为的理想气体封闭在汽缸内，动摩擦阻力恒为，撤去钉销K后活塞始终在气缸内运动，则（　　） A．气体膨胀时对外界做功 B．刚撤去阀门K时，活塞的加速度为 C．缸内气体温度不变 D．活塞恰好匀速运动时，气体体积为 【答案】AB 【详解】A．气体膨胀时体积增大，气体对外界做正功，故A正确； B．刚撤去K时，活塞速度为0，受到向右的气体压力 向左的滑动摩擦力。根据牛顿第二定律有 解得，故B正确； C．汽缸和活塞绝热，气体与外界无热交换，。气体膨胀对外做功，。根据热力学第一定律 可知，气体内能减小，理想气体温度降低，故C错误； D．活塞恰好匀速运动时，受力平衡，有，解得气体压强 由于实际过程为绝热膨胀，温度降低，根据理想气体状态方程，根据题目信息，无法计算体积准确值，故D错误。 故选AB。 8．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab。由图可以判断（　　） A．ab过程气体的内能减小 B．bc过程中气体吸收热量 C．bc过程气体内能增加量大于da过程气体内能减少量 D．cd过程中气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小 【答案】BC 【详解】A．根据理想气体状态方程有 变形得 由于ab的延长线通过坐标原点，该图像的斜率能够间接表示温度，可知，ab过程温度不变，即ab过程气体的内能不变，故A错误； B．bc垂直于ab，bc过程，图像点与原点连线的斜率增大，结合上述可知，温度升高，气体内能增大，由于体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，bc过程中气体吸收热量，故B正确； C．根据图示，c点与原点连线斜率大于d点与原点连线斜率，而d点与原点连线斜率大于ab连线斜率，结合上述可知，c点状态的温度大于d点状态的温度，d点状态的温度大于a点状态的温度，由于a点状态的温度等于b点状态的温度，则bc过程气体温度的增加量大于da过程内气体温度的减少量，即bc过程气体内能增加量大于da过程气体内能减少量，故C正确； D．cd过程，图像点与原点连线的斜率减小，结合上述可知，温度降低，分子运动的平均速率减小，分子与器壁一次碰撞的平均作用力减小，由于压强增大，可知，cd过程中气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增大，故D错误。 故选BC。 9．（多选）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强增大 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体吸收热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若要抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 【答案】AD 【详解】AB．汽缸导热良好，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体发生等温变化，体积减小，压强增大，活塞对汽缸内气体做正功，温度不变，所以汽缸内气体放出热量，故A正确，B错误； C．车身上升时，汽缸内气体对活塞做正功，故C错误； D．通过水平路面，若要抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气，故D正确。 故选AD。 10．（多选）如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　） A．初始状态瓶内气体的压强 B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C．瓶内气体的质量发生了变化 D．这个过程中瓶内气体的温度降低了 【答案】BD 【详解】A．由题意可知初始状态瓶内气体的压强，故A错误； B．根据题意，将瓶子缓慢旋转的整个过程中管的B端始终在水银内，说明旋转完毕达到新的平衡时，细管仍然有一段水银柱存在，气体没有泄露现象，由此得 末状态瓶内气体压强，故B正确； C．由于细管的B端始终在水银内，气体无法逸出或进入，因此瓶内气体的质量保持不变，故C错误； D．对瓶内一定质量的理想气体，当经历绝热降压过程时，由热学知识可得体积必然增大，气体对外做功，即 由热力学第一定律 又由题意知 故得 即气体内能减少，温度降低，故D正确； 故选BD。 11．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历过程①、②、③、④到达状态，、连线与横轴平行。对此气体，过程①中气体的压强__________（填“增大”“减小”或“不变”），从状态到达状态的整个过程气体________________（填“从外界吸收热量”“向外界放出热量”或“与外界无热量交换”）。 【答案】 增大 从外界吸收热量 【详解】[1] 过程①中气体体积不变，由等容变化可知 由于过程中温度升高，则过程①中气体压强增大； [2] 从状态到达状态的整个过程气体温度不变，则内能不变，气体体积增大，气体膨胀对外界做功，由热力学第一定律 可知气体从外界吸收热量。 12．高度为L的直立气缸有两个通气阀门，气缸四壁轻薄且视为刚性，如图甲所示，底部与活塞之间用轻质弹簧连接，活塞静止时恰好位于气缸正中间（见图甲），活塞与气缸之间密闭性良好且无摩擦。已知弹簧原长为L，弹簧体积不计。关闭通气阀门后，将气缸缓慢逆时针放倒，活塞再次静止时，与气缸左壁的距离为，如图乙所示。已知气缸内的温度保持不变，大气压强为，活塞面积为S，活塞厚度不计，重力加速度为g。 (1)求图乙中左、右侧气体的压强之比； (2)求活塞的质量； (3)若从图甲到图乙，左侧气体对活塞做功为，那么左侧气体吸热（或放热）是多少？ 【详解】（1）关闭通气阀门后，从图甲到图乙，图乙中左、右侧气体均做等温变化，由玻意耳定律得 ， 解得， 压强之比 （2）在图甲中，活塞在气缸正中间且受力平衡，设弹簧的劲度系数为k，由胡克定律得 活塞受力平衡，有 在图乙中，活塞受力平衡，有 代入化简得 解得 （3）从图甲到图乙，左侧气体做等温变化，内能不变，体积收缩，活塞对左侧气体做功，由热力学第一定律得 其中， 可得 故左侧气体向外界放热。 13．如图所示，上端开口、下端封闭的足够长光滑气缸（右侧带有足够长且上端开口的细玻璃管）竖直固定在调温装置内。气缸导热性能良好，用活塞封闭一定质量理想气体。现用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1=300K时，活塞刚开始向上运动且细玻璃管内水面与气缸内水面的高度差h=1m，此时缸内气体的体积V1=2×10⁻3m3；继续缓慢加热至温度T2=330K，活塞移动至某一位置后静止不动；保持温度不变，锁定活塞，再缓慢地从细玻璃管中抽出部分水直至细玻璃管内的水面与缸内的水面相平，达到最终状态。已知从T1到最终状态，气体吸收的热量为Q=116.6J；从T2到最终状态，气体对外做功为W1=19.4J，大气压强p0=1×105pa，水的密度ρ=1×103kg/m3。求： (1)气体在最终状态时的体积； (2)从T1到最终状态气体内能的变化量。 【详解】（1）从到最终状态，根据理想气体状态方程 其中，， 解得 （2）从缓慢加热至，气体状态变化为等压变化 气体对外做功为 解得 根据热力学第一定律 解得 14．如图甲所示，有一开口向下，高度为、底面积为的绝热气缸固定在水平面上，气缸内部有加热装置，在缸口处有固定卡环，绝热活塞与气缸内壁之间无摩擦力。将一定质量的理想气体封闭在活塞上方，开始时封闭气体的温度为，压强为，活塞正好位于气缸的中间位置。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的由的状态变化过程，图中标出的量为已知量。已知外界大气压强为，重力加速度为，活塞的厚度不计，求： (1)活塞的质量以及活塞刚运动到卡环时缸内气体的温度； (2)若已知气体的内能为（为已知常量），求过程中缸内气体吸收的热量。 【详解】（1）初始状态时气体压强，体积，温度，对活塞受力分析有，外界大气压力向上，内部气体压力向下，活塞重力向下。由平衡条件，得 解得 从是等压过程，体积从变为。根据盖•吕萨克定律有 代入数据解得。 （2）是等压过程，气体等压膨胀，对外做功 内能变化 根据热力学第一定律，有 是等容变化，气体体积不变，对外做功 由查理定律有 解得 内能变化 根据热力学第一定律 过程中缸内气体吸收的热量。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 热力学定律 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 功、热和内能的改变】 1 【题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式】 2 【题型3 热力学第一定律的应用】 4 【题型4 能量守恒定律】 7 【题型5 热力学第二定律两种表述】 9 【题型6 第二类永动机不可制成】 10 【题型7 熵和熵增加原理】 10 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．下列对于内能的实例的判断，正确的是（　　） A．0℃的冰块熔化成0℃的水，内能不变 B．手机连续使用较长时间后发烫，内能增大 C．被举高的杠铃由于高度增大，内能也增大 D．自由下落的小球速度越来越大，内能随之增大 2．体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水（如图所示），下列说法正确的是（  ） A．由于温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能小 B．由于温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著 C．若把A、B两玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．由于A、B两瓶水的体积相等，所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大 B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 4．如图所示，体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过___________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为，阿伏加德罗常数，则B瓶中水分子个数约为___________个（保留两位有效数字） 【题型2 】 5．下列关于分子动理论和热力学定律的表述，正确的是（    ） A．若已知阿伏加德罗常数和物质的质量，就一定能算出该物质的分子质量 B．在布朗运动实验的某次观察记录中，画出的折线是固体颗粒的运动轨迹，它反映了液体（或气体）分子的无规则运动 C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡 D．一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量和它对外界做功之和 6．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 7．（多选）将一只踩扁的乒乓球放到热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形的过程中，球内气体（　　） A．吸收的热量等于其增加的内能 B．压强变大，分子平均动能变大 C．吸收的热量大于其增加的内能 D．对外做的功大于其吸收的热量 8．（多选）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态可视为平衡态。下列说法正确的是（　　） A．状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能大 B．状态C到状态D，气体的内能保持不变 C．状态B到状态C，气体将放出热量 D．状态D到状态A，气体没有对外做功 9．监测环境温度变化的简化装置图如图所示。导热性能良好、深度为的气缸竖直放置，用横截面积为的活塞密封一定质量的理想气体，气缸侧面连接形细管，细管的右端口与大气连通，里面装有水，活塞静止时与气缸底部间的距离为，细管左、右两侧水柱的高度差为，环境的热力学温度为。已知大气压强为，重力加速度为，水的密度为，细管内气体的体积、活塞的厚度及活塞与气缸间的摩擦可忽略不计。 (1)求活塞的质量； (2)随着环境温度的升高，活塞缓慢上移，当活塞恰好上升到气缸顶部时，监测装置报警，求此时环境的热力学温度； (3)在（2）过程中，气体内能增加了198J，求气体从外界吸收的热量。 【题型3 】 10．如图所示，内径均匀的倾斜玻璃管下端开口，上部用水银柱封闭一定长度的理想气体。现将玻璃管顺时针缓慢转动至竖直，环境温度恒定，则管内气体（　　） A．体积减小 B．单个分子撞击管壁的平均作用力减小 C．单位时间单位面积撞击管壁的分子个数减少 D．放出热量 11．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示，下列说法错误的是（    ） A．A→B过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 B．B→C过程中，气体内能减少 C．状态A的气体分子平均动能比状态C的气体分子平均动能大 D．气体状态变化的全过程中，气体对外做的功等于该图像围成的面积 12．一自行车车胎内空气（可视为理想气体）由状态到状态，此过程中气体的体积与热力学温度的变化图像如图所示，已知状态下胎内气体压强为，此过程中气体内能增加600J。以下说法正确的是（    ） A．状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量较状态大 B．状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态小 C．由状态到状态的过程中，气体对外做的功为 D．由状态到状态的过程中，气体吸收的热量为 13．（多选）如图，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。细管刚进水时管中被封闭的空气柱长度为，当空气柱长度被压缩到时，压力传感器触发控制装置关闭进水阀，达到自动控水的目的。细管中气体温度不变，大气压强为，水的密度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．随细管中水位升高，单位时间、单位面积上撞击管壁的气体分子数增加 B．随细管中水位升高，管中气体从外界吸收热量 C．停止进水时，细管中气体压强为 D．停止进水时，洗衣缸与细管的水位高度差为 14．（多选）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 15．一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 16．如图所示，竖直轻杆一端固定于点，另一端连接活塞，导热良好的薄壁气缸通过活塞密封一定质量的理想气体，水平台面上有一尺寸较小的压力传感器。初始时，气缸保持静止，活塞底部与汽缸底部的距离为，气缸底部与压力传感器上表面的距离为，环境温度为。缓慢升高环境温度，气缸向下运动，恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J；继续升高环境温度，直至压力传感器示数为。已知气缸质量为，大气压强恒为，气缸底面积为，活塞一直未脱离汽缸，不计一切摩擦。 (1)从初始状态至气缸接触压力传感器， ①气缸内气体压强_______气体分子的平均动能________；（以上两空均选填“变大”“变小”或者“不变”）； ②求：气缸内气体吸收的热量________； (2)求：压力传感器示数为时，气缸内气体的热力学温度。 【题型4 】 17．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 18．著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈带负电的金属小球，如图所示。当线圈接通直流电源后，圆盘会发生转动，线圈中的电流方向如图中箭头所示。下列说法正确的是（　　） A．电流对静止电荷有作用力 B．磁场对静止电荷有作用力 C．圆盘会发生转动，不符合能量守恒定律 D．变化的磁场可以产生电场 19．（多选）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沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为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（　　） A．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 B．整个过程，理想气体的内能增大 C．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于（p0S1h＋mgh） D．左端活塞到达B位置时，外力F等于 20．某餐馆为招来顾客想制作一块1m2的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而告失败，其实硬的岩石处在太高的山体底部也会瘫软，这是因为山峰高到一定程度后岩石基部压强过大，会发生溶化而开始流动的缘故。 （1）若每摩尔岩石熔化时要吸收热量为λm，岩石的摩尔质量为，山体可看作均匀的圆柱体。当山高达极限高度H时继续增高一点就熔化掉一点，既不能再增高了。试从能量的角度写出山的极限高度表达式。 （2）设岩石的主要成分为SiO2，其，求山的最大高度H值。（SiO2的摩尔质量=0.06kg/mol） 【题型5 】 21．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 22．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 23．（多选）下列过程中，可能实现的是（　　） A．水的温度下降时释放的内能全部转化为机械能 B．利用海水的波浪能发电 C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高 D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来 24．（多选）以下说法正确的是（　　） A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．液体表面层里的分子间距离比平衡距离大些，是表面张力存在的原因 C．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小 25．图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。 (1)请用文字叙述热力学第二定律的内容（写一条即可），并简要说明电冰箱的制冷过程是否违背热力学第二定律； (2)室内气温为，室内压强为，小明将半瓶水放进冰箱冷藏，冰箱内温度调至，求第二天水瓶中气体的压强（不计气体体积变化）。 【题型6 】 26．热力学是研究热能转化的科学，它是物理学中重要的一个分支。下列说法正确的是（　　） A．在水中撒入一些胡椒粉颗粒，小颗粒四处飘荡，说明小颗粒做布朗运动 B．石墨烯材料的晶格即使达到纳米尺度性质变化也很小 C．永动机永远无法实现是因为他违背了热力学第二定律 D．在恒温体系中，理想气体的压强与体积的倒数成正比 27．下列说法中正确的是（    ） A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B．密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零 C．第二类永动机没有违反能量守恒定律但违背热力学第一定律 D．一定质量的理想气体，如果压强不变，气体体积变大，则气体一定对外界放热 28．（多选）关于热力学定律，下列说法正确的是（    ） A．物体的温度可以达到零下300℃ B．第二类永动机违背了能量守恒定律 C．做功和热传递对改变物体的内能是等效的 D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，可将海水的部分内能转化为机械能 29．（多选）下列说法正确的是（   ） A．物理性质表现为各向异性的固体为非晶体 B．不论是浸润的液体还是不浸润的液体都会产生毛细现象 C．第二类永动机不可制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律 D．固体的原子（或者分子、离子）是静止不动的，液体的原子（或者分子、离子）可以移动 【题型7 】 30．某科技馆展示了一款新型节能空调。该空调制冷时，通过压缩机做功消耗电能，将热量从室内传递到温度更高的室外环境。在此过程中，部分电能转化为压缩机的机械能。下列判断正确的是（　　） A．热量从低温环境传递到高温环境的过程可以自发进行，无需外界干预 B．空调工作时，室内与外界组成的系统总熵可能保持不变 C．通过压缩机做功使热量从低温环境传至高温环境的过程，不违反热力学第二定律 D．部分电能转化为机械能，说明能量转化不具有方向性 31．2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽完成了约7小时的出舱活动。已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”。气闸舱的原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体从外界吸收热量 C．气体分子对A舱壁的压强减小 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 32．（多选）关于热学现象与规律，下列说法正确的是（    ） A．热机的效率不可能达到 B．自然界中某些热现象不具有方向性 C．热量能从低温物体传到高温物体 D．孤立系统的自发过程中熵可能减小 33．（多选）如图所示，有一绝热容器，右半边贮有理想气体，左半边是真空，中间用一挡板隔住。若把挡板抽开，右边气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，下列说法正确的是（　　） A．气体对外做功，内能减小 B．气体温度不变，压强减小 C．气体分子单位时间对器壁的碰撞次数减少 D．抽去挡板后，气体分子的无序程度减小 【题型8 】 34．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　） A．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2000J，同时空气向外界放出热量1500J，则空气的内能增加了500J B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100% 35．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（　　） A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度 B．气体被压缩时，内能可能不变 C．第二类永动机违背了能量守恒定律，故不能制成 D．活塞对汽缸里的空气做功-2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能减少了0.5×105 J 36．（多选）根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只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 C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到接近 D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 1．如图所示的图像描述了一定质量的理想气体从状态开始，第一次经绝热过程，第二次经。气体（　　） A．在状态时温度高于状态 B．在状态时比在状态时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 C．经过程的内能减少量小于过程 D．经过程的吸热量小于过程的放热量 2．一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（    ） A．气体在状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量大于在状态下的冲量 B．过程中气体内能变化量的绝对值小于 C．过程中气体从外界吸收的热量为 D．整个过程中气体对外界做功为零 3．如图所示是一种外燃式热机的斯特林循环，一定质量的理想气体经ABCDA完成一个循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。下列说法正确的是（　　） A．图中温度 B．的过程中，每个气体分子的速率均增大，气体分子撞击气缸的频率增大 C．的过程中气体对外界做的功大于的过程中外界对气体做的功 D．经过一个斯特林循环，气体一定向外界放热 4．某汽车发动机研发团队在研究一个特殊的热力学循环来模拟气缸内气体的状态变化。他们将一定质量的空气（视为理想气体）作为工作物质，经历的循环，并用图描述该过程，得到如下特征：：火花塞点燃燃料前，活塞不动，的反向延长线过坐标原点；：燃料燃烧推动活塞做功，平行于轴；：排气并重新吸入新鲜空气，此过程可将气缸内气体视为质量不变，平行于轴。实验测得状态时气缸容积，状态时气缸容积。下列说法错误的是（　　） A．从状态到状态，外界对气体做功 B．从状态到状态，气体分子热运动的平均动能减小 C．从状态经状态到状态，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量 5．压缩空气是生产生活中重要的动力能源。现将一定量的理想气体由状态A沿某路径压缩到状态B，压缩过程的p-V图像如图所示。路径1先由状态A沿直线压缩到状态M，再沿竖直直线变化到状态B；路径2先由状态A沿水平直线压缩到状态N，再沿直线变化到状态B。已知气体处于状态A时压强为、体积为，气体处于状态B时压强为、体积为，直线、均过原点，A、B状态下气体的温度相同，则下列说法正确的是（　　） A．的过程中，气体从外界吸收热量 B．的过程中，气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值 C．状态下气体的内能大于状态下气体的内能 D．沿两种路径过程中，外界对气体做功的大小相等 6．一定质量的理想气体由a状态开始，经历a→b→c→a过程，其图像如图，ab的延长线过坐标原点O，bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是（　　） A．气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在c状态下的冲量 B．a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q C．b→c过程中气体从外界吸收的热量为 D．a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零 7．（多选）如图所示，在固定的真空容器A内部固定着一个绝热汽缸B，用质量为m，面积为S的绝热活塞P将一部分体积为V，压强为的理想气体封闭在汽缸内，动摩擦阻力恒为，撤去钉销K后活塞始终在气缸内运动，则（　　） A．气体膨胀时对外界做功 B．刚撤去阀门K时，活塞的加速度为 C．缸内气体温度不变 D．活塞恰好匀速运动时，气体体积为 8．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab。由图可以判断（　　） A．ab过程气体的内能减小 B．bc过程中气体吸收热量 C．bc过程气体内能增加量大于da过程气体内能减少量 D．cd过程中气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小 9．（多选）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的（　　） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强增大 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体吸收热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若要抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 10．（多选）如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　） A．初始状态瓶内气体的压强 B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C．瓶内气体的质量发生了变化 D．这个过程中瓶内气体的温度降低了 11．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历过程①、②、③、④到达状态，、连线与横轴平行。对此气体，过程①中气体的压强__________（填“增大”“减小”或“不变”），从状态到达状态的整个过程气体________________（填“从外界吸收热量”“向外界放出热量”或“与外界无热量交换”）。 12．高度为L的直立气缸有两个通气阀门，气缸四壁轻薄且视为刚性，如图甲所示，底部与活塞之间用轻质弹簧连接，活塞静止时恰好位于气缸正中间（见图甲），活塞与气缸之间密闭性良好且无摩擦。已知弹簧原长为L，弹簧体积不计。关闭通气阀门后，将气缸缓慢逆时针放倒，活塞再次静止时，与气缸左壁的距离为，如图乙所示。已知气缸内的温度保持不变，大气压强为，活塞面积为S，活塞厚度不计，重力加速度为g。 (1)求图乙中左、右侧气体的压强之比； (2)求活塞的质量； (3)若从图甲到图乙，左侧气体对活塞做功为，那么左侧气体吸热（或放热）是多少？ 13．如图所示，上端开口、下端封闭的足够长光滑气缸（右侧带有足够长且上端开口的细玻璃管）竖直固定在调温装置内。气缸导热性能良好，用活塞封闭一定质量理想气体。现用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1=300K时，活塞刚开始向上运动且细玻璃管内水面与气缸内水面的高度差h=1m，此时缸内气体的体积V1=2×10⁻3m3；继续缓慢加热至温度T2=330K，活塞移动至某一位置后静止不动；保持温度不变，锁定活塞，再缓慢地从细玻璃管中抽出部分水直至细玻璃管内的水面与缸内的水面相平，达到最终状态。已知从T1到最终状态，气体吸收的热量为Q=116.6J；从T2到最终状态，气体对外做功为W1=19.4J，大气压强p0=1×105pa，水的密度ρ=1×103kg/m3。求： (1)气体在最终状态时的体积； (2)从T1到最终状态气体内能的变化量。 14．如图甲所示，有一开口向下，高度为、底面积为的绝热气缸固定在水平面上，气缸内部有加热装置，在缸口处有固定卡环，绝热活塞与气缸内壁之间无摩擦力。将一定质量的理想气体封闭在活塞上方，开始时封闭气体的温度为，压强为，活塞正好位于气缸的中间位置。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的由的状态变化过程，图中标出的量为已知量。已知外界大气压强为，重力加速度为，活塞的厚度不计，求： (1)活塞的质量以及活塞刚运动到卡环时缸内气体的温度； (2)若已知气体的内能为（为已知常量），求过程中缸内气体吸收的热量。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $