2025—2026学年高二下学期物理暑假作业-热力学定律

**基本信息** 聚焦热力学定律应用，通过选择、实验、计算多维题型，系统覆盖理想气体状态方程、热力学第一/二定律及热循环等核心知识点，强化能量观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念应用|4题（1/3/5/6）|单选为主，结合生活情境|从热力学第一定律ΔU=Q+W出发，构建压强、体积、温度关系的分析框架| |循环过程分析|2题（2/8）|p-V图像分析|通过斯特林循环、多过程状态变化，建立能量转化与守恒的物理模型| |实验探究|1题（9）|步骤补全+误差分析|以等温变化规律为载体，培养科学探究中的证据收集与结论推导能力| |综合计算|2题（7/10）|多过程动态分析|整合气体实验定律与热力学定律，训练复杂问题的分层拆解能力|

热力学定律 2025—2026学年高二物理暑假作业-热力学定律 1.如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为。设气体在定容下的比热容为，在定压下的比热容为，则(      ) A. B. C. D. 2.热循环的种类很多，其中斯特林循环是一种采用定容下回热的循环，它包含两个等容变化过程和两个等温变化过程，如图所示是一定质量的理想气体在该循环下的图像，其中和是等温过程。关于该斯特林循环，下列说法正确的是(      ) A.的过程中，气体从外界吸收热量 B.过程气体吸收的热量等于过程气体释放的热量 C.过程中，单个气体分子撞击容器壁的平均作用力增加 D.经历完整的循环过程，气体向外界放出热量 3.如图，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。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。下列说法错误的是(      ) A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功 D.气体在被压缩的过程中，气体对外界做功 4.如图所示，容器各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定。的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。起初，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐流向B中，最后达到平衡。在这个过程中，下列说法正确的是(   ) A.大气压力对水做功，水的内能减小 B.水克服大气压力做功，水的内能减小 C.大气压力对水不做功，水的内能不变 D.大气压力对水不做功，水的内能增加 5.如图所示为冰箱工作原理示意图。制冷剂在蒸发器中汽化吸收冰箱内的热量，经过冷凝器时液化，放出热量到冰箱外。下列选项正确的是(      ) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.冰箱的工作原理违背热力学第一定律 C.冰箱的工作原理违背热力学第二定律 D.冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能 6.如图所示，压缩的高压空气膨胀，使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶快速上升。短时间内不考虑热传递，则在此过程中高压空气(      ) A.压强不变 B.压强减小 C.内能增大 D.内能不变 7.（多选）气压式升降椅通过汽缸上下运动来调节椅子升降，其简易结构如图甲所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可上下移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性良好，不计汽缸与汽缸杆间的摩擦。初始时无人坐该升降椅，气体的状态为A，某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，以气体达到稳定状态B，然后打开空调调节室内温度，经过一段时间，室内温度缓慢变化到设定温度，稳定后气体的状态为C，最后人缓慢离开椅面，气体最终达到另一个稳定状态D，整个过程中气体的压强和体积倒数的关系如图乙所示。已知汽缸的横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(      ) A.人的质量可表示为 B.气体在状态C时的温度比在状态A时的高 C.在气体从状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为 D.在气体从状态C到状态D的过程中，气体从外界吸收的热量大于 8.（多选）如图所示为一定质量的理想气体由状态A变为状态B再到状态C的过程，下列说法中正确的是(      ) A.状态A到状态B为等温过程 B.状态B到状态C为放热过程 C.状态A到状态B，气体对外界做功 D.状态A到B再到C的过程气体对外界做功为 9.如图所示，用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强； ③重复上述步骤②，多次测量并记录压强和体积数据； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 （1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________________（填选项前的字母）。 A.移动活塞时应缓慢一些 B.封闭气体的注射器应密封良好 C.必须测出注射器内封闭气体的质量 D.封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示 （2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________________（填“”或“”）图像。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （3）在不同环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________________（填选项的字母）。 A. B. C. D. （4）当缓慢压缩注射器内的气体时，外界对气体做功，试从热力学第一定律的角度分析，气体做等温变化的原因是________________。 10.某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 参考答案 1.答案：B 解析：AB.汽缸和活塞固定，气体体积不变，则有，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为，根据热力学第一定律有，让活塞可以自由滑动，气体压强一定，当升高温度时，气体体积增大，气体对外界做功，则有，由于使汽缸内空气温度升高相同温度，则气体内能变化量仍然为，根据热力学第一定律有，可知，故A错误，B正确； CD.根据，结合上述，由于，可知，故CD错误。 故选B。 2.答案：B 解析：A.的过程等温压缩，外界对气体做功，但内能不变，故气体对外放出热量，故A错误； B.过程和过程都是等容变化，气体不对外界做功，但温度变化又相同，即内能变化量的大小相等，因此过程吸收的热等于过程放出的热，故B正确； C.过程中，由于温度不变，分子平均动能不变，单个气体分子撞击容器壁的平均作用力不变，故C错误； D.图像图线与横轴所围面积表示做功，过程外界对气体做功小于过程气体对外界所做的功，由于一个循环结束后气体温度回到初始状态，即内能不变，故一个循环过程需要吸收热量，故D错误。 故选B。 3.答案：D 解析：抽开隔板时，由于右侧是真空，气体自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传递，则根据 可知，气体的内能不变，A、C正确，不符合题意；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据 可知，气体内能增大，B正确，不符合题意，D 错误，符合题意。故选D。 4.答案：D 解析：平衡前，A容器中的活塞向下移动，设A中活塞横截面积为，移动距离为，大气压力推动A中活塞向下移动时对水做的功 平衡前，B容器中的活塞向上移动，设B中活塞横截面积为，移动距离为，大气压力通过活塞对水做负功 由于水的总体积不变，则有 即A容器中大气压力对水做的功与B容器中水克服大气压力做的功相等。在整个过程中，大气压力对水做的功是上述两个功（正功、负功）的代数和，即 ， 选项A、B错误。 大气压力对水不做功，同时整个装置与外界绝热，没有热交换。但是水从容器A流向容器B的过程中，水的重心下降，水的重力做正功，水的重力势能减少，根据能量守恒定律，减少的水的势能转化为水的内能，水的内能增加，选项C错误，D正确。 5.答案：D 解析：AD.根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能。故A错误；D正确； BC.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律和热力学第二定律，故BC错误。 故选D。 6.答案：B 解析：AB.高压空气膨胀，体积增大，短时间不考虑热传递气体对外做功根据理想气体状态方程体积增大，温度降低（后续分析内能可知温度降低），所以压强减小，A错误，B正确； CD.根据热力学第一定律因为气体膨胀对外做功所以内能减小，C错误，D错误。故选B。 7.答案：AC 解析：A.对椅面受力分析，根据受力平衡有则人的质量，故A正确； B.根据理想气体状态方程变形得，图像与原点连线的斜率与温度成正比，所以气体在状态A的温度高于状态C的温度，故B错误； C.气体从状态B到状态C，做等压变化，体积减小，则外界对气体做的功为，故C正确； D.气体从状态C到状态D，做等温变化，其内能不变，结合热力学第一定律可知，该过程气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，根据图像易知，气体从状态C到状态D，气体对外界做的功，故D错误。 故选AC。 8.答案：BD 解析：A.根据理想气体状态方程有根据图像可知，压强与体积的乘积先增大后减小，则气体温度先增大后减小，状态A到状态B不是等温过程，故A错误； B.状态B到状态C过程压强不变，根据盖吕萨克定律可知，体积减小，则温度降低，气体内能减小，由于外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体向外界发热，故B正确； C.图像与横轴所围几何图形的面积表示功，根据图像可知，状态A到状态B，体积增大，气体对外界做功故C错误； D.状态A到B气体对外界做功，从B到C过程外界对气体做功，图像与横轴所围几何图形的面积表示功，根据图像可知，状态A到B再到C的过程气体对外界做功为故D正确。故选BD。 9.答案：（1）AB（2）；过原点的倾斜直线（3）AC（4）见解析 解析：（1）AB.由于该实验室“用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律”，条件是一定质量的气体，故实验中不能出现漏气的现象；实验时应该缓慢移动活塞，使气体和外界进行充分的吸热、放热，保证温度不变，故AB正确； C.其等温变化规律为一定质量的气体，其，所以不必测量气体的质量，只要质量不变即可，故C项错误； D.只要压强p两边的单位统一，体积V两边的单位统一，就可以得出气体做等温变化的规律，故D项错误。 故选AB。 （2）其气体等温的规律有，如果做图像，则因为它们的乘积不变的，所以其图像为一条曲线，其不能很直观地判断其关系；而图像的话，其规律可以变形成，在误差允许内，其图像是一条倾斜的直线，且其图像可以很直观的反映压强与体积的关系。 （3）AB.由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是对应的图像，故A正确，B错误； CD.设，则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。 故选AC。 （4）气体放热，Q为负值，W为正值，当时，气体内能不变，温度不变。 10．答案：（1） （2）100K （3）295.5J 解析：（1）分析活塞受力，由平衡条件知 所以压强为 （2）上升过程左侧缸内气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可得 解得 则 （3）上升过程左侧缸内气体增加的内能为 气体对外界做功为 打开阀门自由膨胀过程中气体做功 气缸绝热 根据热力学第一定律有 解得 故气体吸收的热量为295.5J。 学科网（北京）股份有限公司 $热力学定律 2025—2026学年高二物理暑假作业-热力学定律 1.如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为。设气体在定容下的比热容为，在定压下的比热容为，则(      ) A. B. C. D. 2.热循环的种类很多，其中斯特林循环是一种采用定容下回热的循环，它包含两个等容变化过程和两个等温变化过程，如图所示是一定质量的理想气体在该循环下的图像，其中和是等温过程。关于该斯特林循环，下列说法正确的是(      ) A.的过程中，气体从外界吸收热量 B.过程气体吸收的热量等于过程气体释放的热量 C.过程中，单个气体分子撞击容器壁的平均作用力增加 D.经历完整的循环过程，气体向外界放出热量 3.如图，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。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。下列说法错误的是(      ) A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功 D.气体在被压缩的过程中，气体对外界做功 4.如图所示，容器各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定。的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。起初，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐流向B中，最后达到平衡。在这个过程中，下列说法正确的是(   ) A.大气压力对水做功，水的内能减小 B.水克服大气压力做功，水的内能减小 C.大气压力对水不做功，水的内能不变 D.大气压力对水不做功，水的内能增加 5.如图所示为冰箱工作原理示意图。制冷剂在蒸发器中汽化吸收冰箱内的热量，经过冷凝器时液化，放出热量到冰箱外。下列选项正确的是(      ) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.冰箱的工作原理违背热力学第一定律 C.冰箱的工作原理违背热力学第二定律 D.冰箱的制冷系统能够不断地从冰箱内向冰箱外传递热量，但同时消耗了电能 6.如图所示，压缩的高压空气膨胀，使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶快速上升。短时间内不考虑热传递，则在此过程中高压空气(      ) A.压强不变 B.压强减小 C.内能增大 D.内能不变 7.（多选）气压式升降椅通过汽缸上下运动来调节椅子升降，其简易结构如图甲所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可上下移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性良好，不计汽缸与汽缸杆间的摩擦。初始时无人坐该升降椅，气体的状态为A，某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，以气体达到稳定状态B，然后打开空调调节室内温度，经过一段时间，室内温度缓慢变化到设定温度，稳定后气体的状态为C，最后人缓慢离开椅面，气体最终达到另一个稳定状态D，整个过程中气体的压强和体积倒数的关系如图乙所示。已知汽缸的横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(      ) A.人的质量可表示为 B.气体在状态C时的温度比在状态A时的高 C.在气体从状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为 D.在气体从状态C到状态D的过程中，气体从外界吸收的热量大于 8.（多选）如图所示为一定质量的理想气体由状态A变为状态B再到状态C的过程，下列说法中正确的是(      ) A.状态A到状态B为等温过程 B.状态B到状态C为放热过程 C.状态A到状态B，气体对外界做功 D.状态A到B再到C的过程气体对外界做功为 9.如图所示，用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强； ③重复上述步骤②，多次测量并记录压强和体积数据； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 （1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________________（填选项前的字母）。 A.移动活塞时应缓慢一些 B.封闭气体的注射器应密封良好 C.必须测出注射器内封闭气体的质量 D.封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示 （2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________________（填“”或“”）图像。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （3）在不同环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________________（填选项的字母）。 A. B. C. D. （4）当缓慢压缩注射器内的气体时，外界对气体做功，试从热力学第一定律的角度分析，气体做等温变化的原因是________________。 10.某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 学科网（北京）股份有限公司 $