第56讲 热力学定律与能量守恒定律（复习讲义）（广东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理讲义围绕热力学定律与能量守恒定律，覆盖热力学第一、二定律及与气体图像、实验定律的综合应用，按命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源逻辑架构知识，通过考点拆解、考向破译、真题训练环节，帮助学生系统建构知识框架，实现靶向突破。 资料以情境化例题和分层变式训练为特色，如结合p-V图像分析热力学第一定律时，引导学生建模分析做功与内能变化，培养科学思维与物理观念。设置基础到综合的练习梯度，助力学生高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第56讲 热力学定律与能量守恒定律 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 热力学第一定律 知识点1 热力学第一定律 知识点1 热力学定律的理解 考向1 热力学第一定律的理解 考向2 热力学第一定律的应用 考点二 热力学第二定律 知识点1 热力学第二定律 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 考向1 热力学第二定律 考点三 与气体图像的综合应用 知识点1 处理与气体图像的综合问题的思路 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 考点四 与气体实验定律的综合应用 知识点1 与气体实验定律的综合问题的思路 考向1 与气体实验定律的综合问题 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律 热力学第二定律 考情分析 题型与考向：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以计算题的形式出现，难度一般不大。 情境与立意： 生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等。 学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。 复习目标 1、理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2、理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3、会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 热力学第一定律 知识点1 热力学第一定律 知●识●解●构 一、功、热和内能的改变 1、绝热过程 系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。 2、功和内能的关系 功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。ΔU＝W的适用条件是绝热过程。 在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。 两者区别：①功是过程量，内能是状态量；②物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化越大时，对应着做功越多；③在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 3、热和内能的关系 热从高温物体传到了低温物体。 热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 热传递的条件：存在温度差。 热与内能的改变：当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 热传递改变物体的内能的实质：内能从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体的高温部分转移到低温部分，在这个过程中，吸收热量的物体内能增加；放出热量的物体内能减少，内能转移的多少由热量来量度，即ΔU＝Q。 4、做功和传热在改变物体内能上的区别与联系 比较项目 做功 传热 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体的不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 二、热力学第一定律 1、内容 一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 2、表达式 ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 知识点2 热力学定律的理解 知●识●解●构 1、对热力学第一定律的理解 ①做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 ②热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 ③做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 2、热力学第一定律的三种特殊情况 若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律的理解 例1 （23-24高三上·黑龙江齐齐哈尔·开学考试）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 【变式训练1·变载体】（23-24高三上·山西吕梁·期末）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 ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2026·山东潍坊·模拟预测）如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，因虹吸现象，活塞上方的液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于封闭在汽缸内的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．分子间的引力和斥力都减小 B．在单位时间内，气体分子对活塞撞击的次数增多 C．在单位时间内，气体分子对活塞的冲量保持不变 D．气体从外界吸收一定热量 考向2 热力学第一定律的应用 例2 （26-27高三上·安徽·开学考试）潜水员潜水时呼出的气泡上升过程中体积变大，若水温恒定不变，关于该过程，下列说法正确的是（     ） A．气泡内气体的内能增大 B．气泡内气体的压强增大 C．气泡内气体从外界吸收热量 D．气泡内气体分子的平均动能增大 【变式训练1·变考法】（26-27高三上·云南昆明·开学考试）如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，依次经历四个过程（）回到原状态。关于该循环过程，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体对外做功为0 B．过程中，气体分子平均动能增大且单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多 C．过程中，气体吸收的热量小于对外做的功 D．整个循环过程中，气体对外做功为0 【变式训练2·变考法】（25-26高三上·江苏南通·阶段检测）如图所示，一个固定的绝热容器被隔板K分成A、B两室，已知A内有一定质量的理想气体，B内为真空。抽开隔板K，最终达到平衡状态，该过程中（　　） A．气体对外界做功 B．气体的内能增加 C．每个气体分子的速率都减小 D．单位时间单位面积气体分子与容器壁撞击的次数变少 考点二 热力学第二定律 知识点1 热力学第二定律 知●识●解●构 一、热力学第二定律 1、表述 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 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。阐述的是传热的方向性。 热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体。 2、物理意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行程。 3、对定律的理解 单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。 不可能：热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除。 其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的。 “自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 “不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的。 4、一些方向性的例子 高温物体能将热量自发传给低温物体，低温物体不能将热量自发传给高温物体。 功能自发地完全转化为热量，热量不能自发地完全转化为功。 气体体积能自发地从小体积膨胀到大体积，不能自发地从大体积收缩到小体积。 不同气体能自发混合在一起，混合气体不能自发分离成不同气体。 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 知●识●解●构 一、两个定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的 传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律 的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 二、两类永动机的比较 1、第一类永动机 定义：某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或做功。 特点：这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 不可造的原因：违背了能量守恒定律。如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 2、第二类永动机 定义：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 特点：从单一热源吸收热量，全部用来做功。 不可造的原因：违背了热力学第二定律。 考●向●破●译 考向一 热力学第二定律 例1（26-27高三·全国·一轮复习）下列说法中正确的是（　　） A．机械能全部变成内能是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式 C．根据热力学第二定律可知，热量也可能从低温物体传到高温物体 D．从单一热源吸收的热量全部变成功是不可能的 【变式训练1·变载体】（23-24高三下·全国·强基计划）以下说法正确的有（   ） A．气体绝热膨胀，温度不变 B．不可逆过程，熵一定增加 C．任何体系经过足够长时间一定能达到热力学平衡 D．摩擦吸热不可逆，所以无法从单一热源吸热转化为有用功 E．以上均不对 【变式训练2·变载体】（2026·天津和平·三模）布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量 考点三 与气体图像的综合应用 知识点1 一定质量的气体不同图像的比较 知●识●解●构 一、综合分析思路 1、热力学第一定律与图像的综合应用 气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析： ①由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功； ②由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小； ③由热力学第一定律ΔU＝Q＋W判断气体是吸热还是放热； ④在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 考●向●破●译 考向一 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 例1 （25-26高三上·江苏宿迁·阶段检测）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．的过程中，体积增大 B．的过程中，气体对外做的功等于气体所吸收的热量 C．过程中，气体吸收的热量在数值上等于三角形abc的面积 D．的过程中，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐减少 【变式训练1·变载体】（2024·全国·模拟预测）图示为一定质量的理想气体经历了过程的图像，其中平行于横轴，平行于纵轴，的反向延长线过原点，下列说法正确的是（     ） A．过程，气体对外界做正功 B．过程，单位时间撞击单位面积容器壁的分子数增多 C．过程，气体向外界放热 D．气体在过程做功的绝对值大于过程做功的绝对值 【变式训练2·变载体】（2025·四川绵阳·三模）一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点，bc平行于t轴，ca的延长线过点（－273.15℃，0）。下列判断正确的是（　　） A．过程ab中气体体积不变 B．过程ca中气体体积不变 C．过程ca中气体吸收热量 D．过程bc中气体放出热量 考向二 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 例2 （2026·江苏徐州·三模）一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→d→a一次循环回到原状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中ab、dc均垂直于横轴，ad，bc的延长线均过原点O。则（　　） A．在过程d→a中气体向外界释放热量 B．状态a的压强大于状态c的压强 C．在过程d→a中在单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数不变 D．在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功 【变式训练1·变载体】（25-26高二下·河南南阳·期末）一定质量的理想气体从状态a开始经 ab、bc、ca 三个过程回到原状态，已知 ab垂直于 T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（     ） A．bc过程气体对外界做功 B．ca过程气体压强不变 C．ab过程气体放出热量 D．ca过程气体内能减小 【变式训练2·变载体】（25-26高二下·贵州黔东南·期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，V-T图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．a状态的压强大于b状态的压强 B．a状态到b状态，理想气体对外放热 C．b状态到c状态，理想气体的内能不变 D．c状态到a状态，理想气体分子数密度减小 考向三 热力学第一定律与气体P-V图像的综合 例3 （2026·山东济南·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经回到原状态，其中、为等压过程，、为等温过程，下列说法正确的是（     ） A．在过程中气体向外界放出热量 B．气体在状态的内能大于在状态的内能 C．气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量大于从外界吸收的热量 D．在过程中外界对气体做的功为 【变式训练1·变载体】（2025·重庆·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a开始，经等温过程、等容过程、等压过程三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体从外界吸热 B．过程中，气体对外界放热 C．过程中，外界对气体做的功大于气体对外界放出的热量 D．过程中气体的内能减少量大于过程中内能的增加量 【变式训练2·变载体】（2026·黑龙江·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 经等压过程到达状态b，然后经绝热过程到达状态c，最后经等温过程回到状态a。下列说法正确的是（     ） A．a→b 过程，气体单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数减少 B．b→c 过程，气体分子的平均动能增大 C．c→a 过程，气体从外界吸收热量 D．从状态a出发经过图示的一个循环，气体向外界放热 考点四 与气体实验定律的综合应用 知识点1 与气体实验定律的综合问题的思路 知●识●解●构 一、综合分析思路 1、热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 明确研究对象：①一定质量气体；②气缸、活塞、液柱等。 两类分析：①气体实验定律：状态量，初、末态之间发生的变化；②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况。 选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律。 对结果进行分析和讨论。 二、气缸活塞类问题 1、问题 汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题。 2、解题思路 确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。 分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 多个方程联立求解，对求解的结果进行分析和检验。 三、液柱模型 1、模型 密封气体非纯液柱，而是有液柱和被液柱密封的气体组成的模型。 2、移动方向的判断方法 用液柱或活塞隔开的两部分气体，当气体温度变化时，往往气体的状态参量p、V、T都要发生变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难。 四、变质量问题 1、问题 分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解。 2、类型 充气问题：在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。 考●向●破●译 考向一 与气体实验定律的综合问题 例1 （25-26高三下·河南·阶段检测）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 【变式训练1·变载体】（专题13热学-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（江苏专用））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。下列说法不正确的是（     ） 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 【变式训练2·变载体】（2025·黑龙江·二模）如图所示，用容积为的活塞式抽气机对容积为的容器中气体抽气，抽气过程中气体温度保持不变，容器中原来的气体压强为，抽气机与容器连接部分的体积不计，则第1次抽气后容器中的气体压强（　　） A．，抽气过程中气体对外做正功 B．，抽气过程中外界对气体做正功 C．，抽气过程中气体对外做负功 D．，抽气过程中外界对气体做负功 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·湖南·高考真题）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是（     ） A．小气球外部气体压强不变 B．小气球内部气体分子数与外部相等 C．小气球内部气体体积不变 D．小气球内部气体体积变大 2．（2026·全国卷·高考真题）如图，一定量理想气体从状态a开始，沿图上实线所示过程经状态b、c到达状态d。四个状态下气体内能相等的是（     ） A．状态a与状态c B．状态a与状态d C．状态b与状态c D．状态b与状态d 3．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 4．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第56讲 热力学定律与能量守恒定律 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 热力学第一定律 知识点1 热力学第一定律 知识点1 热力学定律的理解 考向1 热力学第一定律的理解 考向2 热力学第一定律的应用 考点二 热力学第二定律 知识点1 热力学第二定律 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 考向1 热力学第二定律 考点三 与气体图像的综合应用 知识点1 处理与气体图像的综合问题的思路 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 考点四 与气体实验定律的综合应用 知识点1 与气体实验定律的综合问题的思路 考向1 与气体实验定律的综合问题 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律 热力学第二定律 考情分析 题型与考向：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以计算题的形式出现，难度一般不大。 情境与立意： 生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等。 学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。 复习目标 1、理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2、理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3、会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 热力学第一定律 知识点1 热力学第一定律 知●识●解●构 一、功、热和内能的改变 1、绝热过程 系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。 2、功和内能的关系 功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。ΔU＝W的适用条件是绝热过程。 在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。 两者区别：①功是过程量，内能是状态量；②物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化越大时，对应着做功越多；③在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化。 3、热和内能的关系 热从高温物体传到了低温物体。 热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 热传递的条件：存在温度差。 热与内能的改变：当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。 热传递改变物体的内能的实质：内能从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体的高温部分转移到低温部分，在这个过程中，吸收热量的物体内能增加；放出热量的物体内能减少，内能转移的多少由热量来量度，即ΔU＝Q。 4、做功和传热在改变物体内能上的区别与联系 比较项目 做功 传热 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体的不同部分之间内能的转移 相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 二、热力学第一定律 1、内容 一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 2、表达式 ΔU＝Q＋W。 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 符号的规定如下表所示。 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 知识点2 热力学定律的理解 知●识●解●构 1、对热力学第一定律的理解 ①做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 ②热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 ③做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 2、热力学第一定律的三种特殊情况 若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律的理解 例1 （23-24高三上·黑龙江齐齐哈尔·开学考试）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。 【变式训练1·变载体】（23-24高三上·山西吕梁·期末）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。 ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2026·山东潍坊·模拟预测）如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，因虹吸现象，活塞上方的液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于封闭在汽缸内的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．分子间的引力和斥力都减小 B．在单位时间内，气体分子对活塞撞击的次数增多 C．在单位时间内，气体分子对活塞的冲量保持不变 D．气体从外界吸收一定热量 【答案】D 【详解】A．理想气体是指分子间除碰撞外无相互作用力，即分子间引力和斥力均为零（或忽略不计）的气体，不存在减小的说法，故A错误； BC．气体的温度不变，压强减小，分子数密度减小，则单位时间气体分子对活塞撞击的次数减少，单位时间气体分子对活塞的冲量减少，故BC错误； D．汽缸内气体温度不变，汽缸内气体内能不变；汽缸内气体压强减小，体积变大，气体对外界做功；据热力学第一定律，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，故D正确。 故选D。 考向2 热力学第一定律的应用 例2 （26-27高三上·安徽·开学考试）潜水员潜水时呼出的气泡上升过程中体积变大，若水温恒定不变，关于该过程，下列说法正确的是（     ） A．气泡内气体的内能增大 B．气泡内气体的压强增大 C．气泡内气体从外界吸收热量 D．气泡内气体分子的平均动能增大 【答案】C 【详解】A．将气泡内气体视为理想气体，题干给出过程水温恒定，即气体温度不变，而理想气体的内能仅由温度决定，温度不变则内能，故A错误； B．等温过程满足玻意耳定律（为常数），气泡体积增大，则压强减小；也可由液体压强规律，气泡上升时深度减小，外部水压减小，气泡压强等于外部水压，故压强减小，故B错误； C．根据热力学第一定律，已知，气泡体积膨胀时气体对外做功，，代入得，即气体从外界吸收热量，故C正确； D．温度是分子平均动能的唯一标志，温度不变则分子平均动能不变，故D错误。 故选C。 【变式训练1·变考法】（26-27高三上·云南昆明·开学考试）如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，依次经历四个过程（）回到原状态。关于该循环过程，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体对外做功为0 B．过程中，气体分子平均动能增大且单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多 C．过程中，气体吸收的热量小于对外做的功 D．整个循环过程中，气体对外做功为0 【答案】B 【详解】A．由气体做功公式得，故A错误； B．过程中体积和气体物质的量不变，压强增大。由理想气体状态方程可知温度增大；分子平均动能随温度增大而增大，分子热运动加快，单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多，故B正确； C．由热力学第一定律得 过程中温度升高，气体内能增加；同时体积增大，气体对外做正功，因此吸收的热量大于对外做的功，故C错误； D．由气体做功公式得， B → C 、 D → A 为等容过程，气体做功为0，循环净功为，故D错误。 故选B。 【变式训练2·变考法】（25-26高三上·江苏南通·阶段检测）如图所示，一个固定的绝热容器被隔板K分成A、B两室，已知A内有一定质量的理想气体，B内为真空。抽开隔板K，最终达到平衡状态，该过程中（　　） A．气体对外界做功 B．气体的内能增加 C．每个气体分子的速率都减小 D．单位时间单位面积气体分子与容器壁撞击的次数变少 【答案】D 【详解】A．B室为真空，气体膨胀时没有外力阻碍，气体对外界做功，故A错误； B．容器绝热，与外界无热交换，；根据热力学第一定律，可知气体内能变化，内能不变，故B错误； C．理想气体内能只和温度有关，内能不变则温度不变，温度是分子平均动能的标志，仅说明分子平均速率不变，不是每个分子速率都减小，C错误； D．气体平衡后体积变大，分子数密度减小，温度不变、分子平均速率不变，因此单位时间单位面积气体分子对容器壁的撞击次数变少，D正确。 故选D 。 考点二 热力学第二定律 知识点1 热力学第二定律 知●识●解●构 一、热力学第二定律 1、表述 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 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。阐述的是传热的方向性。 热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体。 2、物理意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行程。 3、对定律的理解 单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。 不可能：热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除。 其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的。 “自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 “不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的。 4、一些方向性的例子 高温物体能将热量自发传给低温物体，低温物体不能将热量自发传给高温物体。 功能自发地完全转化为热量，热量不能自发地完全转化为功。 气体体积能自发地从小体积膨胀到大体积，不能自发地从大体积收缩到小体积。 不同气体能自发混合在一起，混合气体不能自发分离成不同气体。 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 知●识●解●构 一、两个定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的 传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律 的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 二、两类永动机的比较 1、第一类永动机 定义：某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或做功。 特点：这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。 不可造的原因：违背了能量守恒定律。如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。 2、第二类永动机 定义：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。 特点：从单一热源吸收热量，全部用来做功。 不可造的原因：违背了热力学第二定律。 考●向●破●译 考向一 热力学第二定律 例1（26-27高三·全国·一轮复习）下列说法中正确的是（　　） A．机械能全部变成内能是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式 C．根据热力学第二定律可知，热量也可能从低温物体传到高温物体 D．从单一热源吸收的热量全部变成功是不可能的 【答案】C 【详解】A．机械能可以全部转化为内能，如在粗糙的水平面上滑动的物体。动能的减少就全部转变为内能，所以A错误； B．第二类永动机不可能制成的原因不是违背热力学第一定律，而是违背热力学第二定律，B错误； CD．根据热力学第二定律，热量可以从低温物体传到高温物体，也可以从单一热源吸收热量并全部用来对外做功，但不引起其他变化是不可能的，所以C正确，D错误。 故选C。 【变式训练1·变载体】（23-24高三下·全国·强基计划）以下说法正确的有（   ） A．气体绝热膨胀，温度不变 B．不可逆过程，熵一定增加 C．任何体系经过足够长时间一定能达到热力学平衡 D．摩擦吸热不可逆，所以无法从单一热源吸热转化为有用功 E．以上均不对 【答案】E 【详解】A．绝热膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体内能减少，故温度降低，故A错误； B．熵增加原理仅适用于孤立系统，非孤立系统的不可逆过程中，系统自身熵不一定增加，故B错误； C．若体系与外界存在物质、能量交换，则不能达到热力学平衡，当然如果把体系和外界看成一个孤立系统，则一定能达到热力学平衡，故C错误； D．热力学第二定律开尔文表述的核心是：无法从单一热源吸热转化为有用功且不引起其他变化，若允许产生其他变化，该过程是可以实现的，例如理想气体等温膨胀，从单一热源吸热全部转化为对外做功，仅气体体积发生了变化，故D错误； E．以上说法均不正确，符合题意，故E正确。 故选E。 【变式训练2·变载体】（2026·天津和平·三模）布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量 【答案】B 【详解】A．B到C过程，气体经历绝热过程，气体的体积增大，对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，热力学温度降低，所以状态B的温度高于状态C的温度，故A错误； B．由图可知，经过一个布雷顿循环，气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，即吸收的热量大于放出的热量，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，该热机工作时，不能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化，故C错误； D．C到D过程，气体经历等压变化，体积减小，外界对气体做功，则热力学温度降低，即内能在减小。由热力学第一定律，可知外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故D错误。 故选B。 考点三 与气体图像的综合应用 知识点1 一定质量的气体不同图像的比较 知●识●解●构 一、综合分析思路 1、热力学第一定律与图像的综合应用 气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析： ①由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功； ②由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小； ③由热力学第一定律ΔU＝Q＋W判断气体是吸热还是放热； ④在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 考●向●破●译 考向一 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 例1 （25-26高三上·江苏宿迁·阶段检测）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．的过程中，体积增大 B．的过程中，气体对外做的功等于气体所吸收的热量 C．过程中，气体吸收的热量在数值上等于三角形abc的面积 D．的过程中，单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐减少 【答案】B 【详解】A．根据可知图像上的点与绝对零点连线的斜率倒数反映体积大小，则a→b的过程中，图像上的点与绝对零点连线的斜率不变，则体积不变，故A错误； B．b→c的过程中，气体压强减小，图像斜率变小，气体体积变大，对外做功，即W<0；气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功等于气体所吸收的热量，故B正确； C．过程中，总的，由热力学第一定律可知，气体对外做的功等于气体吸收热量； 因图像为p-t图像不是p-V图像，所以其△abc的面积并不等于气体对外做功的数值，故C错误； D．c→a的过程中，温度逐渐降低，分子平均速率逐渐减小，又气体压强不变，可知单位时间内容器壁单位面积受到的气体分子撞击次数逐渐增加，故D错误。 故选B。 【变式训练1·变载体】（2024·全国·模拟预测）图示为一定质量的理想气体经历了过程的图像，其中平行于横轴，平行于纵轴，的反向延长线过原点，下列说法正确的是（     ） A．过程，气体对外界做正功 B．过程，单位时间撞击单位面积容器壁的分子数增多 C．过程，气体向外界放热 D．气体在过程做功的绝对值大于过程做功的绝对值 【答案】D 【详解】A．a→b是等压过程，压强不变，温度降低，由盖-吕萨克定律可知气体体积减小，是外界对气体做正功，气体对外界做负功，故A错误； B．b→c是等温过程，温度不变，分子平均动能不变，压强减小，说明分子数密度降低，单位时间撞击单位面积容器壁的分子数减少，故B错误； C．c→a是等容过程，气体体积不变，外界对气体做功；温度升高，因此内能增量。 根据热力学第一定律 可得，气体从外界吸收热量，并非放热，故C错误； D．把气体的状态变化过程画到坐标， 图像如下图所示 气体在过程做功的绝对值等于图中ab线段下方的图形面积，过程做功的绝对值等于图中bc曲线下方的图形面积 从图中可看出，所以气体在过程做功的绝对值大于过程做功的绝对值，故D正确。 故选D。 【变式训练2·变载体】（2025·四川绵阳·三模）一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点，bc平行于t轴，ca的延长线过点（－273.15℃，0）。下列判断正确的是（　　） A．过程ab中气体体积不变 B．过程ca中气体体积不变 C．过程ca中气体吸收热量 D．过程bc中气体放出热量 【答案】B 【详解】A．延长线过原点，不是绝对零度点，因此不是等容过程。 由图可知，又，代入状态方程 整理得 ，过程升高，减小，故A错误； B．延长线过，说明与成正比，满足，因此体积不变，故B正确； C．过程，降低，理想气体内能仅与温度有关，因此 体积不变，气体不做功， 根据热力学第一定律 可得，气体放出热量，故C错误； D．过程，不变，升高，升高，因此 由盖-吕萨克定律，升高则增大，气体对外做功， 根据热力学第一定律 可得，气体吸收热量，故D错误。 故选 B。 考向二 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 例2 （2026·江苏徐州·三模）一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→d→a一次循环回到原状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中ab、dc均垂直于横轴，ad，bc的延长线均过原点O。则（　　） A．在过程d→a中气体向外界释放热量 B．状态a的压强大于状态c的压强 C．在过程d→a中在单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数不变 D．在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功 【答案】D 【详解】A．由图可知，d→a过程，气体体积增大，温度升高，则气体对外做功，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故A错误； B．图线的斜率越大，压强越小，所以状态a的压强小于状态c的压强，故B错误； C．d→a过程中，气体体积增大，则单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数减少，故C错误； D．b→c过程为等压变化，外界对气体做功为 d→a过程中气体对外界做功为 由图可知， 则 所以在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功，故D正确。 故选D。 【变式训练1·变载体】（25-26高二下·河南南阳·期末）一定质量的理想气体从状态a开始经 ab、bc、ca 三个过程回到原状态，已知 ab垂直于 T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（     ） A．bc过程气体对外界做功 B．ca过程气体压强不变 C．ab过程气体放出热量 D．ca过程气体内能减小 【答案】C 【详解】A．在气体的图像中，图线中任一点与原点连线的斜率越大，表示气体的压强越小，由题图可知 bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A错误； B．ca过程，c到a连线上各点与原点的连线斜率增大，则气体的压强逐渐变小，故B错误； C．已知 ab垂直于T轴，说明ab过程为等温过程，气体温度保持不变，内能不变，则 气体的体积减小，外界对气体做功，则W>0，根据 可知Q<0，所以ab过程气体放出热量，故C正确； D．ca过程，气体温度升高，内能增大，故D错误。 故选C。 【变式训练2·变载体】（25-26高二下·贵州黔东南·期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，V-T图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．a状态的压强大于b状态的压强 B．a状态到b状态，理想气体对外放热 C．b状态到c状态，理想气体的内能不变 D．c状态到a状态，理想气体分子数密度减小 【答案】A 【详解】A．气体a→b过程温度不变，是等温变化，有，体积增大可知压强减小，可得a状态的压强大于b状态的压强，故A正确； B．a状态到b状态，体积变大，气体对外做功，可知；气体温度不变，有 可得，即理想气体对外吸热，故B错误； C．一定质量的理想气体内能只由温度决定，b状态到c状态，温度升高，理想气体的内能增大，故C错误； D．c状态到a状态，体积变小，可知理想气体分子数密度增大，故D错误。 故选A。 考向三 热力学第一定律与气体P-V图像的综合 例3 （2026·山东济南·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经回到原状态，其中、为等压过程，、为等温过程，下列说法正确的是（     ） A．在过程中气体向外界放出热量 B．气体在状态的内能大于在状态的内能 C．气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量大于从外界吸收的热量 D．在过程中外界对气体做的功为 【答案】D 【详解】AB．在过程中，体积增大，气体对外做功，但由于温度不变，内能保持不变，所以气体从外界吸热，故AB错误； C．循环过程内能变化为0，根据p-V图像中图线与坐标轴围成的面积表示气体对外做的功，所以该循环过程气体对外界做功，气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量小于从外界吸收的热量，故C错误； D．由于AB、CD为等压过程，BC、DA为等温过程有， 所以过程CD中外界对气体做的功 即等于在过程AB中气体对外界做的功，过程AB气体对外界做的功 故D正确。 故选D。 【变式训练1·变载体】（2025·重庆·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a开始，经等温过程、等容过程、等压过程三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体从外界吸热 B．过程中，气体对外界放热 C．过程中，外界对气体做的功大于气体对外界放出的热量 D．过程中气体的内能减少量大于过程中内能的增加量 【答案】A 【详解】A．过程为等温变化 气体体积增大，则气体对外界做功 由热力学第一定律 可知气体从外界吸热， A正确； B．过程为等容变化，外界没有对气体做功，气体温度升高，有 气体从外界吸热，B错误； C．过程为等压变化，气体体积减小，外界对气体做功 温度降低，有 可知 C错误； D．整个过程中，气体内能不变，即 即 D错误。 故选A。 【变式训练2·变载体】（2026·黑龙江·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 经等压过程到达状态b，然后经绝热过程到达状态c，最后经等温过程回到状态a。下列说法正确的是（     ） A．a→b 过程，气体单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数减少 B．b→c 过程，气体分子的平均动能增大 C．c→a 过程，气体从外界吸收热量 D．从状态a出发经过图示的一个循环，气体向外界放热 【答案】A 【详解】A． 过程，气体发生等压变化，体积增大，温度升高，因气体的压强不变，即单位时间内对单位面积器壁碰撞的冲量不变，而分子运动的平均动能增大，故气体单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数减少。故A 正确； B．过程，气体与外界无热量交换，即，由题图可知，气体的体积增大，对外界做功，即 ，由热力学第一定律可知，，气体的内能减少，则气体的温度降低，气体分子的平均动能减小。故B 错误； C．过程，气体发生等温变化，体积减小，外界对气体做功，即，而气体的内能不变，即，由热力学第一定律有，可得，气体向外界放热。故C错误； D．从状态出发经过题图所示的一个循环，气体的内能不变，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热。故D 错误。 故选A。 考点四 与气体实验定律的综合应用 知识点1 与气体实验定律的综合问题的思路 知●识●解●构 一、综合分析思路 1、热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 明确研究对象：①一定质量气体；②气缸、活塞、液柱等。 两类分析：①气体实验定律：状态量，初、末态之间发生的变化；②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况。 选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律。 对结果进行分析和讨论。 二、气缸活塞类问题 1、问题 汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题。 2、解题思路 确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。 分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 多个方程联立求解，对求解的结果进行分析和检验。 三、液柱模型 1、模型 密封气体非纯液柱，而是有液柱和被液柱密封的气体组成的模型。 2、移动方向的判断方法 用液柱或活塞隔开的两部分气体，当气体温度变化时，往往气体的状态参量p、V、T都要发生变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难。 四、变质量问题 1、问题 分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解。 2、类型 充气问题：在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。 考●向●破●译 考向一 与气体实验定律的综合问题 例1 （25-26高三下·河南·阶段检测）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。 【变式训练1·变载体】（专题13热学-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（江苏专用））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。下列说法不正确的是（     ） 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】B 【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，不符合题意；B错误，符合题意； 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，则有，故C正确，不符合题意； D．左端活塞到达 B 位置时，根据压强相等可得 解得，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选B。 【变式训练2·变载体】（2025·黑龙江·二模）如图所示，用容积为的活塞式抽气机对容积为的容器中气体抽气，抽气过程中气体温度保持不变，容器中原来的气体压强为，抽气机与容器连接部分的体积不计，则第1次抽气后容器中的气体压强（　　） A．，抽气过程中气体对外做正功 B．，抽气过程中外界对气体做正功 C．，抽气过程中气体对外做负功 D．，抽气过程中外界对气体做负功 【答案】A 【详解】抽气过程中气体温度保持不变，由气体状态方程有 得 抽气过程中，气体体积增大，气体对外做正功。 故选A。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·湖南·高考真题）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是（     ） A．小气球外部气体压强不变 B．小气球内部气体分子数与外部相等 C．小气球内部气体体积不变 D．小气球内部气体体积变大 【答案】D 【详解】设心形气球总体积为V（恒定），小气球体积为V1，外部气体体积V2 = V－V1，小气球内气体物质的量为n1，压强为p1；外部气体物质的量为n2，压强为p2。 B．初始时，且已知p1 > p2，由理想气体状态方程pV = nRT，得， 因为p1 > p2，所以n1 > n2，内外分子数不相等，故B错误； CD．当温度缓慢升高时，系统导热良好，内外气体温度始终相等。先假设升温过程中小气球体积不变，即V1与V2均保持初始值，两部分气体均发生等容变化，由p∝T知， 由于初始p1 > p2，因此Δp1 > Δp2 即内部气体压强的增加量大于外部气体压强的增加量。于是，若体积不变，升温后内外压强差p1－p2会变大。 但题目说明“忽略温度变化对气球材料性质的影响”，这意味着在相同体积（相同形变）下，弹性气球膜能提供的附加压强不随温度改变。初始平衡时，气体压强差等于膜提供的附加压强。升温后若体积不变，气体压强差将大于膜在同体积下能提供的附加压强，平衡被打破，小气球必然向外膨胀，即V1增大。因此，小气球内部气体体积变大，故C错误、D正确； A．升温后小气球体积V1增大，则外部气体体积V2 = V－V1减小。对外部气体，由理想气体状态方程 温度T升高，同时V2减小，故p2一定增大，故A错误。 故选D。 2．（2026·全国卷·高考真题）如图，一定量理想气体从状态a开始，沿图上实线所示过程经状态b、c到达状态d。四个状态下气体内能相等的是（     ） A．状态a与状态c B．状态a与状态d C．状态b与状态c D．状态b与状态d 【答案】B 【详解】根据理想气体状态方程可得 其中，，，， 可得 温度相同，内能相同，可知四个状态下气体内能相等的是状态a与状态d。 故选B。 3．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 【答案】C 【详解】A．根据，过程的压强总比过程的压强大，则过程外界对气体做功多，故A错误； B．同理可知过程外界对气体做功比过程大，根据热力学第一定律 可知过程气体放出的热量多，故B错误； C．根据理想气体状态方程结合题图可知状态A时和在状态C温度相等，则气体内能相同，故C正确； D．根据理想气体状态方程可知状态B的温度高于状态D的温度，则状态B气体分子热运动的平均动能大，故D错误。 故选C。 4．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有 泵水器恰能出水满足 联立解得 故选B。 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $