14.2 热力学定律 专项训练-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦热力学定律核心概念与规律，通过多题型覆盖微观分子动理论、气体状态方程及热力学第一定律的应用，构建从概念到综合应用的逻辑链条。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |单选|7题|结合p-V图像与实际情境，考查状态参量变化|微观分子动能、压强与宏观p、V、T关系| |多选|3题|热力学第一定律功、热、内能关系辨析|能量观念与状态变化规律结合| |实验题|2题|气体等温变化测量与验证|科学探究中实验操作与数据处理| |解答题|4题|气缸活塞模型综合应用|受力分析、气体定律与能量守恒综合|

14.2热力学定律专项训练 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 2．一定质量的理想气体从状态Q等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S。其p-V图像如图所示，则（     ） A．Q→R过程中，气体内能减小 B．Q→R过程中，气体对外做功 C．R→S过程中，气体内能不变 D．R→S过程中，气体温度降低 3．如图所示，一足够长的绝热气筒内固定有导热隔板，导热隔板将气筒分为A、B两部分，A、B两部分装有等量相同的理想气体，B上面的活塞绝热且质量不计，活塞与气筒无摩擦。初始时，两部分气体体积相等、温度均为。现通过电阻丝对内气体缓慢加热，使B内气体的体积变为原来的两倍。下列说法正确的是（　　 ） A．B的压强小于大气压 B．A的温度高于B的温度 C．最后A的温度是 D．A气体吸收的热量等于B气体对外做的功 4．攀登珠峰是登山界的终极挑战之一，涉及高昂的费用、严格的身体条件以及复杂的后勤保障。某团队携带一定数量的氧气瓶攀登珠峰，若登山过程中某氧气瓶内氧气（视为理想气体）的体积、质量均不变，温度降低，则登山过程中该氧气瓶内的氧气（     ） A．内能增大 B．对外做功 C．压强减小 D．吸收热量 5．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸，开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，用活塞封闭一定质量的理想气体。现环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由h变为H，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，则下列说法正确的是（    ） A．气体压强增大 B．气体对外做功，内能增大 C．气体放出热量 D．单位时间撞击器壁单位面积的气体分子数增多 6．一定质量的理想气体从状态开始，经过一个循环，最后回到初始状态，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程，气体温度不变 B．过程，单位时间单位面积气体分子撞击器壁的次数增大 C．过程，气体温度降低，并且向外界放出热量 D．在一个循环过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 7．如题图所示，相通的容器甲、乙间装有阀门K， 容器甲中充满气体， 容器乙内为真空， 整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，甲中的气体进入乙中，最终达到平衡，则（　　） A．气体体积膨胀，对外做功 B．气体分子平均动能增加，内能增加 C．气体体积变大，压强降低 D．乙中气体可能自发地全部退回到甲中 二、多选题 8．在如图所示的图像中，一定质量的理想气体从状态a出发，经历的循环过程回到状态a。已知气体在状态d下的压强为。（　　） A．气体在状态c下的压强 B．气体在状态c下的压强 C．整个过程气体放热，放出的热量为 D．整个过程气体放热，放出的热量为 9．如图所示，竖直静止放置、粗细均匀、导热性能良好的玻璃管上端开口，管内用水银封闭一定质量的理想气体，现改变环境温度，对于管内气体，下列说法正确的是（　　） A．升高环境温度，气体内能的增加量小于其吸收的热量 B．升高环境温度，气体内能的增加量大于其吸收的热量 C．降低环境温度，气体内能的减少量小于其放出的热量 D．降低环境温度，气体内能的减少量大于其放出的热量 10．如图为常用于快递包装的减震垫，垫上布满了圆柱形、导热性能良好的薄膜气泡，每个气泡内充满体积为、压强为的理想气体。物品平放在气泡上，气泡被压缩至稳定的过程中（室温恒定），则（　　） A．薄膜气泡内压强是由于大量气体分子对薄膜频繁碰撞产生的 B．若外界对气体做功为W，气体放出热量为Q，则Q=W C．若气泡内气体分子个数为N，则每个气体分子的体积为 D．某个气泡内气体体积减小了，则这个气泡内气体压强变化量为 三、实验题 11．为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。 a、打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置； b、关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为19.0cm，该过程封闭气体向外界放热为； c、打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K； d、向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为38.0cm，该过程封闭气体向外界放热为； 已知容器C和管A的总体积为，外界大气压强为，环境温度不变，实验装置导热性能良好。求： (1)b过程中，被阀门K封闭的这部分气体，气体分子动能________（选填“均不变”、“均增大”、“均减小”或“增大和减小均有”），单位时间撞击单位面积容器壁的分子数________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)被测固体的体积； (3)比较b与d两个过程中的放热与的大小关系，并给出必要的文字说明与定量的分析过程加以证明。 12．某实验小组成员用如图1所示装置研究气体等温变化的规律。注射器内用活塞封闭一定质量的气体，气体通过橡胶软管连接压强传感器。 (1)关于实验要点，下列说法正确的是________（多选，填正确选项序号）。 A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，防止漏气并减小摩擦 C．要保证大气压不变 D．注射器是否水平放置，对实验结论没有影响 (2)实验通过正确操作，获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到图像，如图2所示的实线图像，在压缩气体的过程中，注射器内封闭气体会________（填“吸热”或“放热”）。若保持封闭气体质量不变重新实验，实验时无意中用手握住了注射器，则实验测得的多组气体压强和气体体积，计算机拟合得到图像可能是图2中的________（填“a”“b”或“c”）。 (3)为了直观地观察p随V变化的规律，根据实验测得多组气体压强p及对应的气体体积V，分别作图像和图像，经过多次测量，将所测数据绘制在坐标图上，橡胶软管内气体体积不可忽略，可能得到的是图中的________（填正确选项序号）。 A． B． C． D． 四、解答题 13．如图所示，一竖直放置导热性能良好的气缸上端开口，用质量为m的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，活塞距气缸底部的距离为h，现往活塞上缓慢加细沙，活塞下降。已知外界大气压强恒为，气缸的横截面积为S，初始时气缸内气体的温度为，重力加速度为g，气缸不漏气，活塞与气缸壁无摩擦。 (1)若活塞下降过程中环境温度不变，求所加细沙的总质量； (2)缓慢升高环境温度，直至活塞回到初始位置，已知理想气体的内能公式为（k为常数，可以认为是已知量），那么气缸在上升过程中从外界吸收多少热量？ 14．如图所示为某同学自制的简易温度计（标有温度刻度），在一个水平放置的空铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，吸管中的气体不可忽略，接口处用蜡密封，吸管中有一小段油柱（长度可以忽略），吸管上的A点标有，B点标有。已知吸管的横截面积为S，油柱位于A点时封闭气体的体积为，内能为，外界大气压恒为p0，封闭气体可视为理想气体，理想气体的内能与热力学温度成正比。若环境温度变化使油柱从A点缓慢移到B点，关于此过程，求： (1)油柱移动的距离； (2)封闭气体从外界吸收的热量。 15．如图所示，一汽缸固定在水平桌面上，汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞横截面积为。活塞与汽缸壁导热良好，活塞可在汽缸中无摩擦滑动，轻绳跨过定滑轮将活塞和地面上质量为的重物连接。开始时绳子刚好伸直且张力为零，活塞离缸底距离为，温度，外界大气压强。取重力加速度，缓慢降低缸内气体的温度，不计绳与滑轮间的摩擦，求： (1)重物刚好离开地面时，缸内气体的温度； (2)缸内气体的温度缓慢降低到时，活塞对封闭气体做的功。 16．如图所示，P、Q是两个质量和厚度均不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1=5cm2、S2=1cm2，它们之间用一根长为、质量m=2kg细杆连接，静止时汽缸中气体的温度T1=600K，活塞P下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，已知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。 (1)求活塞静止时汽缸内气体的压强； (2)若缸内气体的温度逐渐降为T2=300K，且该过程中缸内气体的内能减小16J，求： a.活塞下移的距离h； b.气体放出的热量Q。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C C B C C BC AC AB 11．(1) 增大和减小均有 增大 (2)500cm3 (3) 12．(1)BD (2) 放热 a (3)D 13．(1) (2) 【详解】（1）初态由平衡得 末态由平衡得   由等温变化 ，其中 可得 （2）由等压变化 得 对封闭气体可列出表达式 即 解得 14．(1) (2) 【详解】（1）分析可知此过程为等压过程，根据盖-吕萨克定律有 其中T₀=(273+7）K、 解得 油柱移动的距离 联立得 （2）因为理想气体的内能与热力学温度成正比，则有 解得 此过程，气体对外做的功为 由热力学第一定律得 解得 15．(1) (2) 【详解】（1）重物刚好离开地面时，对活塞受力分析，得 解得 该过程为等容变化，根据查理定律， 解得 （2）当温度小于270 K时，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律，得 解得 活塞移动的距离 活塞对封闭气体做的功 16．(1)1.5×105Pa (2)a.，b.-20.8J，放出热量20.8J 【详解】（1）对两个活塞的整体受力分析可得     解得p=1.5×105Pa （2）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则 其中， 解得 活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得 其中 解得Q=-20.8J 即放出热量为20.8J。 学科网（北京）股份有限公司 $