第55讲 理想气体与热力学定律综合问题（专项训练）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第55讲 理想气体与热力学定律综合问题（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 热力学第一定律 1 02 热力学第二定律 4 03 热力学第一定律综合应用 6 重难·创新演练 8 真题·实战演练 12 模拟·基础演练 考查重点：热力学第一定律的综合应用；热力学第二定律…… 01 热力学第一定律 1．（25-26高二下·江苏徐州·学情调研）一定质量的理想气体图像如图所示，已知，。气体从状态1变到状态2的过程中，下列说法正确的是（     ） A．气体对外界做负功 B．气体的内能减少 C．气体的温度升高 D．气体向外界放出热量 【答案】C 【详解】A．由图可知，气体从状态 1 到状态 2 的过程中，体积增大，气体对外界做正功，故 A 错误； BC．根据理想气体状态方程 可知 状态 1 的乘积为 状态 2 的乘积为 联立可得 故，即气体的温度升高。 对于一定质量的理想气体，内能只与温度有关，温度升高，则气体的内能增加，故 B 错误，C 正确； D．根据热力学第一定律 气体体积增大，对外做功，即；温度升高，内能增加，即 。 可得，说明气体从外界吸收热量，故 D 错误。 故选 C。 2．（25-26高二下·江苏镇江·期中）一定质量的理想气体，其图像上的等温线与绝热线相交于点，从状态分别膨胀相同体积至、状态，下列说法正确的是（     ） A．是等温过程 B．点温度小于点温度 C．气体对外做功 D．内能变化量 【答案】A 【详解】AB．气体发生绝热变化时，Q=0，体积变大，气体对外做功W<0，根据热力学第一定律可知，内能减小，∆U<0，则温度降低，即OB是绝热线，是等温线，点温度大于点温度，A正确，B错误； C．因图像与坐标轴围成的面积等于气体对外做功，则气体对外做功，C错误； D．等温变化过程中内能不变，则，则绝热过程中内能减小，即，可知内能变化量，D错误。 故选A。 3．（26-27高三上·江苏淮阴中学·阶段性测试）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，其压强与体积的关系图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．气体从外界吸收热量 B．气体的内能减小 C．气体的密度增大 D．气体分子的平均动能减小 【答案】A 【详解】BD．根据理想气体状态方程 从A到B，压强和体积同时增大，因此乘积增大，说明气体温度升高，理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，气体内能增大；温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体分子的平均动能增大，故BD错误； C．从A到B气体体积增大，气体总质量不变，由密度公式可知，气体密度减小，故C错误； A．气体体积膨胀，气体对外做功，；内能增大， 根据热力学第一定律 必须满足，即气体从外界吸收热量，故A正确。 故选A。 4．（25-26高三上·南通启东一中·素质检测）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 。 02 热力学第二定律 5．（25-26高二下·扬州·期末）如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 【答案】D 【详解】A．对制冷机，由能量守恒得 因此，故A错误； B．对热机，由能量守恒得 因此，故B错误； C．根据热力学第二定律，热量不可能自发从低温热库转移到高温热库，制冷机必须依靠外界做功才能工作，因此 不可能为0，故C错误； D．根据热力学第二定律，热机不可能从单一高温热库吸热，全部转化为功而不引起其他变化，必然有部分热量排放给低温热库，因此 一定不为0，故D正确。 故选D。 6．（25-26高二下·南京师大附中·期中）以下说法正确的是（　　） A．物体的体积增大，分子势能可能会减小 B．气体压强越大，气体分子间的斥力越大 C．温度越高，布朗运动越剧烈，反映了固体颗粒分子无规则运动越剧烈 D．热力学第二定律表明，热量不可能从高温物体传递到低温物体，而不引起其它变化 【答案】A 【详解】A.当分子间距（为分子力平衡间距）时，分子力表现为斥力，此时物体体积增大、分子间距变大，分子斥力做正功，分子势能减小，因此物体体积增大时分子势能可能减小，故A正确； B.气体分子间距远大于，分子间斥力几乎可忽略，气体压强是大量气体分子频繁碰撞器壁产生的，与分子斥力无关，故B错误； C.布朗运动是悬浮固体小颗粒的运动，它反映的是液体（或气体）分子的无规则热运动，并非固体颗粒分子的运动，故C错误； D.热力学第二定律克劳修斯表述为：热量不可能自发从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化。而热量从高温物体传递到低温物体是自发过程，选项D的表述与事实及热力学第二定律均不符，故D错误。 故选A。 7．（25-26高二下·江苏淮安·学情调研）“覆水难收”其蕴含的物理规律是（　　） A．能量守恒定律 B．热力学第二定律 C．热力学第一定律 D．机械能守恒定律 【答案】B 【详解】A．能量守恒定律描述能量转化、转移过程中总量保持不变的规律，与宏观过程的方向性无关，故A错误； B．热力学第二定律反映一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性、不可逆性，“覆水难收”体现了宏观自发过程的不可逆性，符合热力学第二定律的内涵，故B正确； C．热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现，描述内能变化与做功、热传递的定量关系，不涉及过程的方向性，故C错误； D．机械能守恒定律是指只有重力或系统内弹力做功时，系统机械能总量保持不变的规律，与“覆水难收”蕴含的规律无关，故D错误。 故选B。 8．（25-26高二下·无锡锡山高中·期中）如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，在此过程中，环境温度保持不变，下列说法正确的是（　　） A．气体吸收热量 B．气体分子平均动能变大 C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律 D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现 【答案】A 【详解】A．温度不变，内能不变，体积膨胀时对外做功，根据热力学第一定律，得知气体一定吸热，故A正确； B．环境温度保持不变，由于汽缸导热，汽缸内气体温度不变，所以汽缸内的气体发生等温膨胀，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，故B错误； C．由热力学第二定律知不可能从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他变化，该气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，是在外界的影响下发生的，所以不违反热力学第二定律，故C错误； D．气体内能不变，对外做功，从外界吸收热量，不违反热力学第一定律，可以实现，故D错误。 故选A。 03 热力学第一定律综合应用 9．（26-27高三上·江苏淮安·学情调研）如图所示，内壁光滑且导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞的横截面积为S，与缸底相距为h，外界大气压强为。现环境温度由T缓慢降低至0.8T，气体放出的热量为Q。求此过程中： (1)活塞下降的高度d； (2)封闭气体内能的变化。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据平衡条件有 由理想气体状态方程有 活塞下降高度为时，气体末态体积为，因此有 解得 （2）气体对外界做功为 根据热力学第一定律有 由于气体放出的热量为，所以气体吸收的热量为 代入，有 解得 其中的单位为，所以的单位正确；当放热量较大时，气体内能减小，结果符合物理规律。 10．（26-27高三上·江苏南京·学情调研）如图所示，一个内壁光滑、导热良好的汽缸水平固定放置，汽缸内封闭的气体体积为、压强为，活塞横截面积为，大气压强为。现水平向右缓慢拉动活塞，环境温度保持不变，求： (1)当拉力大小为时，活塞平衡时封闭气体压强； (2)拉动活塞距离过程中，封闭气体吸收的热量为，拉力所做的功。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对活塞受力分析，平衡时封闭气体压强满足 解得 （2）理想气体内能仅与温度有关，温度不变，因此内能变化。 根据热力学第一定律（为气体对外做功） 解得＝Q 缓慢拉动活塞过程，活塞动能变化为0，该过程拉力做功为W、气体对活塞做功、大气对活塞做功为，由动能定理得 解得 11．（2026·江苏淮安涟水一中·调研）某卡车在行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。 (1)求此时胎内气体的压强； (2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据理想气体状态方程 代入数据得 （2）图像的面积表示功，可知外界对气体做功为 由热力学第一定律有 代入数据可得 12．（25-26高二下·江苏镇江·期中）如图所示，为一导热良好的气缸，用横截面积为S光滑轻质活塞B封闭一部分气体A，初始时活塞静止，A的体积为，压强与外界大气压强相同为。现用外力使活塞向左缓慢移动距离后在处（未画出）静止。 (1)求活塞在处静止时，缸内气体的压强； (2)再撤去外力，活塞快速回到初始位置的过程中气体A内能的变化量为，求此过程中气体A与外界交换的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气缸导热良好且活塞缓慢向左移动，封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 解得 （2）撤去外力活塞快速回到初始位置的过程中，活塞向右移动距离为，外界大气压力始终为，根据功的公式和热力学第一定律分别有， 联立解得 重难·创新演练 设题创新:热力学第一第二定律的综合概念辨析问题 (T2，T3) ；热力学第一定律的综合应用的新视角考法(T4，T5) 1．（26-27高三上·南京中华中学·综合练习）如图所示，一定质量的理想气体经历阿特金森循环abcdea，全过程可视为由两个绝热过程ab、cd，两个等容过程bc、de和一个等压过程ea组成。下列说法正确的是（     ） A．在a→b的过程中，气体分子的平均动能不变 B．在b→c的过程中，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数不变 C．在e→a的过程中，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数增加 D．在一次循环过程中气体吸收的热量等于放出的热量 【答案】C 【详解】A．在a→b的绝热过程中，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，外界对其做的功等于增加的内能，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，故A错误； B．在b→c过程中，体积不变，压强增大，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，单位时间内撞击单位面积汽缸壁的分子数增多，故B错误； C．e→a为等压过程，气体体积减小，压强不变，气体温度减小，说明分子热运动平均动能减小，即分子撞击器壁时，每次撞击的平均冲力变小，则单位时间单位面积上的撞击次数会增加，故C正确； D．在一次循环过程中，根据p-V图像可知，气体对外做功（cd图线下方面积）大于外界对气体做功（eb图线下方面积），气体的内能不变，根据热力学第一定律，气体吸收的热量一定大于放出的热量，故D错误。 故选C。 2．（2026·江苏·二模）现代生产生活中涉及诸多物理规律，下列说法正确的是（　　） A．铀235裂变过程中释放γ射线，γ射线是高速运动的电子流 B．第二类永动机无法制成，原因是其违反了热力学第一定律 C．密闭容器中液体的饱和汽压只与温度和液体种类有关 D．根据相对论，物体运动速度越大，惯性质量越小，时间流逝越快 【答案】C 【详解】A．γ射线是高频光子流（电磁波），高速运动的电子流是β射线，故A错误； B．第二类永动机不违反热力学第一定律，其无法制成的原因是违反了热力学第二定律，故B错误； C．液体的饱和汽压仅由液体种类和温度决定，与饱和汽体积、容器压强等其他因素无关，故C正确； D．根据相对论，物体运动速度越大，惯性质量越大，且存在时间膨胀效应，时间流逝越慢，故D错误。 故选C。 3．（25-26高二下·扬州红桥高中·阶段检测）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．热量不能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，使之完全变为功 【答案】A 【详解】A．根据能量守恒定律，机械能可以全部转化为内能（如摩擦生热），根据热力学第二定律，在产生其他影响的情况下，内能也可以全部转化为机械能，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（如冰箱制冷过程），选项缺少“自发”前提，故B错误； C．第二类永动机并不违反能量守恒定律，它不可能制成的原因是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，使之完全变成功且不引起其他变化，若允许引起其他变化，该过程可以实现，故D错误。 故选A。 4．（25-26高二下·江苏徐州·学情调研）如图所示，圆柱形汽缸静置于水平地面上。一轻质弹簧上端固定在汽缸顶部，下端固定在轻质活塞上，活塞距汽缸底端，活塞下面密闭一定质量的理想气体。开始时，弹簧处于原长，密闭气体的压强与大气压强相等且均为，温度。现通过加热装置（体积忽略不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始移动；继续缓慢加热一段时间，停止加热后，发现活塞上滑时恰好停止，此时密闭气体温度为。活塞与汽缸内壁之间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，滑动摩擦力始终为，弹簧始终在弹性限度内，活塞横截面积为。求 (1)温度的大小； (2)轻质弹簧的劲度系数的大小； (3)从开始加热到活塞上滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）从开始加热到活塞即将移动，气体体积不变，做等容变化。活塞刚要移动时，气体压力向上，大气压和最大静摩擦力向下，由受力平衡得 代入，， 解得活塞开始移动时，缸内气体压强 根据查理定律 代入数据解得 （2）初始情况下缸内气体的体积为 停止加热后，发现活塞上滑时恰好停止，此时缸内气体的体积为 此时密闭气体温度为 对初始状态和末状态列理想气体状态方程 解得缸内气体压强 此时弹簧处于压缩状态，压缩量 对末状态活塞受力分析，气体压力向上，大气压和最大静摩擦力向下，弹簧弹力向下，可知 代入数据解得 由胡克定律可知，轻质弹簧的劲度系数 （3）根据热力学第一定律得 表示气体对外做的功，因气体仅在活塞移动过程中对外做功，用于克服大气压、摩擦力、弹簧弹力做功，其中克服大气压做功 代入，， 解得 克服摩擦力做功 代入数据解得 克服弹簧弹力做功（弹簧弹力为变力，弹力随位移线性增大）为 代入数据解得 故总对外做功 又从开始加热到活塞上滑的过程中，气体从外界吸收的热量 气体内能的增加量 5．（2027·江苏苏州·阳光调研）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其变化过程如图所示。气体在a的状态参量分别为、和，状态b的温度为，状态a和状态c的温度相等。求： (1)状态b处的气体体积； (2)若气体从状态a到状态c吸收热量Q，气体从状态b变化到状态c的过程中外界对气体做的功。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图像可知，理想气体从状态a经状态b做等压变化，根据盖•吕萨克定律有 解得 （2）根据图像可得理想气体从状态a到状态b，外界对气体做功 理想气体状态a到状态c，由热力学第一定律得： 联立解得 真题·实战演练 高频考点：热力学第一定律综合应用；热力学第二定律 1．（2026·贵州·高考）（多选）在贵州凯里，人们常将小西红柿和红辣椒加工后放入如图所示的瓦罐中，罐口处倒扣一个钵并用水密封，发酵制作酸汤。发酵过程中罐内物质缓慢产生气体，压强足够大时气体以气泡形式溢出，间歇性放气。罐内气体可视为理想气体，设罐内气体温度和体积保持不变，则（     ） A．在放气过程中，溢出的气体对外界做正功 B．在放气过程中，溢出的气体对外界做负功 C．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能减小 D．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能增大 【答案】AD 【详解】AB．在放气过程中，气体体积增大，则溢出的气体对外界做正功，故A正确，B错误； CD．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，气体的质量增加，温度不变，罐内气体内能增大，故C错误，D正确。 故选AD。 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 【答案】BD 【详解】A．根据题意，由图可知，从过程中，气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，可知，状态a的温度比状态b的低，故A错误； B．从过程中，结合图像，由理想气体状态方程有 解得 可知，状态b的温度比状态c的高，则状态b的内能比状态c的大，故B正确； C．根据图像的面积表示气体做功，由图可知，过程中，气体对外做功为 过程中，气体对外做功为 可知，、过程气体对外做的功不相等，故C错误； D．由图可知，过程气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，气体的内能增大，由热力学第一定律可知，过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量，故D正确。 故选BD。 3．（2026·湖南·高考）（多选）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（     ） A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 【答案】BC 【详解】A．温度是分子平均动能的统计标志，仅反映整体的平均水平，高温处仍存在速率小的水分子，低温处也存在速率大的水分子，并非所有水分子的运动速率都满足高温处大于低温处，故A错误； B．一定量的水变为同温度的水蒸气，温度不变则分子总动能不变。汽化过程吸收热量，且汽化后分子间距大幅增大，分子势能增加，因此总内能变大，故B正确； C．该过程中，均热板从高温的芯片吸热，向低温的冷凝端放热，整个过程循环进行，均热板自身状态复原，不需要对外界做功，仅依靠水传递热量，符合物理规律，故C正确； D．根据热力学第二定律，不可能从低温物体吸热、向高温物体放热，同时不产生其他影响，该描述违反热力学第二定律，故D错误。 故选BC 。 4．（2026·云南·高考）某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为、。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。 (1)打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小； (2)在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功； (3)在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）打开气阀K，对活塞b进行受力分析，当活塞b刚要开始向下运动时，在竖直方向上，重物的重力mg与最大静摩擦力f平衡，即 （2）在（1）问操作后关闭气阀K，则气体压强为，然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，对活塞b，根据平衡条件有 设活塞a向右移动的位移为x，气体体积变为 因为缓慢拉动，气体做等温变化，根据玻意耳定律 联立解得 以气体为研究对象，根据热力学第一定律 其中 活塞对气体做功为 则气体对活塞做功为 对活塞，根据动能定理 解得拉力对活塞a做的功 （3）重物上升H过程中，活塞b匀速运动，气体压强保持不变，恒温下气体总体积不变，因此活塞a向右移动位移满足 得 拉力大小不变 拉力做功 联立解得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第55讲 理想气体与热力学定律综合问题（专项训练） 模拟·基础演练 01 热力学第一定律 题号 1 2 3 4 答案 C A A D 02 热力学第二定律 题号 5 6 7 8 答案 D A B A 03 热力学第一定律综合应用 9． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据平衡条件有 由理想气体状态方程有 活塞下降高度为时，气体末态体积为，因此有 解得 （2）气体对外界做功为 根据热力学第一定律有 由于气体放出的热量为，所以气体吸收的热量为 代入，有 解得 其中的单位为，所以的单位正确；当放热量较大时，气体内能减小，结果符合物理规律。 10． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对活塞受力分析，平衡时封闭气体压强满足 解得 （2）理想气体内能仅与温度有关，温度不变，因此内能变化。 根据热力学第一定律（为气体对外做功） 解得＝Q 缓慢拉动活塞过程，活塞动能变化为0，该过程拉力做功为W、气体对活塞做功、大气对活塞做功为，由动能定理得 解得 11． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据理想气体状态方程 代入数据得 （2）图像的面积表示功，可知外界对气体做功为 由热力学第一定律有 代入数据可得 12． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气缸导热良好且活塞缓慢向左移动，封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 解得 （2）撤去外力活塞快速回到初始位置的过程中，活塞向右移动距离为，外界大气压力始终为，根据功的公式和热力学第一定律分别有， 联立解得 重难·创新演练 题号 1 2 3 答案 C C A 4． 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）从开始加热到活塞即将移动，气体体积不变，做等容变化。活塞刚要移动时，气体压力向上，大气压和最大静摩擦力向下，由受力平衡得 代入，， 解得活塞开始移动时，缸内气体压强 根据查理定律 代入数据解得 （2）初始情况下缸内气体的体积为 停止加热后，发现活塞上滑时恰好停止，此时缸内气体的体积为 此时密闭气体温度为 对初始状态和末状态列理想气体状态方程 解得缸内气体压强 此时弹簧处于压缩状态，压缩量 对末状态活塞受力分析，气体压力向上，大气压和最大静摩擦力向下，弹簧弹力向下，可知 代入数据解得 由胡克定律可知，轻质弹簧的劲度系数 （3）根据热力学第一定律得 表示气体对外做的功，因气体仅在活塞移动过程中对外做功，用于克服大气压、摩擦力、弹簧弹力做功，其中克服大气压做功 代入，， 解得 克服摩擦力做功 代入数据解得 克服弹簧弹力做功（弹簧弹力为变力，弹力随位移线性增大）为 代入数据解得 故总对外做功 又从开始加热到活塞上滑的过程中，气体从外界吸收的热量 气体内能的增加量 5． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图像可知，理想气体从状态a经状态b做等压变化，根据盖•吕萨克定律有 解得 （2）根据图像可得理想气体从状态a到状态b，外界对气体做功 理想气体状态a到状态c，由热力学第一定律得： 联立解得 真题·实战演练 题号 1 2 3 答案 AD BD BC 4． 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）打开气阀K，对活塞b进行受力分析，当活塞b刚要开始向下运动时，在竖直方向上，重物的重力mg与最大静摩擦力f平衡，即 （2）在（1）问操作后关闭气阀K，则气体压强为，然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，对活塞b，根据平衡条件有 设活塞a向右移动的位移为x，气体体积变为 因为缓慢拉动，气体做等温变化，根据玻意耳定律 联立解得 以气体为研究对象，根据热力学第一定律 其中 活塞对气体做功为 则气体对活塞做功为 对活塞，根据动能定理 解得拉力对活塞a做的功 （3）重物上升H过程中，活塞b匀速运动，气体压强保持不变，恒温下气体总体积不变，因此活塞a向右移动位移满足 得 拉力大小不变 拉力做功 联立解得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第55讲 理想气体与热力学定律综合问题（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 热力学第一定律 1 02 热力学第二定律 2 03 热力学第一定律综合应用 3 重难·创新演练 5 真题·实战演练 6 模拟·基础演练 考查重点：热力学第一定律的综合应用；热力学第二定律…… 01 热力学第一定律 1．（25-26高二下·江苏徐州·学情调研）一定质量的理想气体图像如图所示，已知，。气体从状态1变到状态2的过程中，下列说法正确的是（     ） A．气体对外界做负功 B．气体的内能减少 C．气体的温度升高 D．气体向外界放出热量 2．（25-26高二下·江苏镇江·期中）一定质量的理想气体，其图像上的等温线与绝热线相交于点，从状态分别膨胀相同体积至、状态，下列说法正确的是（     ） A．是等温过程 B．点温度小于点温度 C．气体对外做功 D．内能变化量 3．（26-27高三上·江苏淮阴中学·阶段性测试）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，其压强与体积的关系图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．气体从外界吸收热量 B．气体的内能减小 C．气体的密度增大 D．气体分子的平均动能减小 4．（25-26高三上·南通启东一中·素质检测）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 02 热力学第二定律 5．（25-26高二下·扬州·期末）如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 6．（25-26高二下·南京师大附中·期中）以下说法正确的是（　　） A．物体的体积增大，分子势能可能会减小 B．气体压强越大，气体分子间的斥力越大 C．温度越高，布朗运动越剧烈，反映了固体颗粒分子无规则运动越剧烈 D．热力学第二定律表明，热量不可能从高温物体传递到低温物体，而不引起其它变化 7．（25-26高二下·江苏淮安·学情调研）“覆水难收”其蕴含的物理规律是（　　） A．能量守恒定律 B．热力学第二定律 C．热力学第一定律 D．机械能守恒定律 8．（25-26高二下·无锡锡山高中·期中）如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，在此过程中，环境温度保持不变，下列说法正确的是（　　） A．气体吸收热量 B．气体分子平均动能变大 C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律 D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现 03 热力学第一定律综合应用 9．（26-27高三上·江苏淮安·学情调研）如图所示，内壁光滑且导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞的横截面积为S，与缸底相距为h，外界大气压强为。现环境温度由T缓慢降低至0.8T，气体放出的热量为Q。求此过程中： (1)活塞下降的高度d； (2)封闭气体内能的变化。 10．（26-27高三上·江苏南京·学情调研）如图所示，一个内壁光滑、导热良好的汽缸水平固定放置，汽缸内封闭的气体体积为、压强为，活塞横截面积为，大气压强为。现水平向右缓慢拉动活塞，环境温度保持不变，求： (1)当拉力大小为时，活塞平衡时封闭气体压强； (2)拉动活塞距离过程中，封闭气体吸收的热量为，拉力所做的功。 11．（2026·江苏淮安涟水一中·调研）某卡车在行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。 (1)求此时胎内气体的压强； (2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。 12．（25-26高二下·江苏镇江·期中）如图所示，为一导热良好的气缸，用横截面积为S光滑轻质活塞B封闭一部分气体A，初始时活塞静止，A的体积为，压强与外界大气压强相同为。现用外力使活塞向左缓慢移动距离后在处（未画出）静止。 (1)求活塞在处静止时，缸内气体的压强； (2)再撤去外力，活塞快速回到初始位置的过程中气体A内能的变化量为，求此过程中气体A与外界交换的热量。 重难·创新演练 设题创新:热力学第一第二定律的综合概念辨析问题 (T2，T3) ；热力学第一定律的综合应用的新视角考法(T4，T5) 1．（26-27高三上·南京中华中学·综合练习）如图所示，一定质量的理想气体经历阿特金森循环abcdea，全过程可视为由两个绝热过程ab、cd，两个等容过程bc、de和一个等压过程ea组成。下列说法正确的是（     ） A．在a→b的过程中，气体分子的平均动能不变 B．在b→c的过程中，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数不变 C．在e→a的过程中，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数增加 D．在一次循环过程中气体吸收的热量等于放出的热量 2．（2026·江苏·二模）现代生产生活中涉及诸多物理规律，下列说法正确的是（　　） A．铀235裂变过程中释放γ射线，γ射线是高速运动的电子流 B．第二类永动机无法制成，原因是其违反了热力学第一定律 C．密闭容器中液体的饱和汽压只与温度和液体种类有关 D．根据相对论，物体运动速度越大，惯性质量越小，时间流逝越快 3．（25-26高二下·扬州红桥高中·阶段检测）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．热量不能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，使之完全变为功 4．（25-26高二下·江苏徐州·学情调研）如图所示，圆柱形汽缸静置于水平地面上。一轻质弹簧上端固定在汽缸顶部，下端固定在轻质活塞上，活塞距汽缸底端，活塞下面密闭一定质量的理想气体。开始时，弹簧处于原长，密闭气体的压强与大气压强相等且均为，温度。现通过加热装置（体积忽略不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始移动；继续缓慢加热一段时间，停止加热后，发现活塞上滑时恰好停止，此时密闭气体温度为。活塞与汽缸内壁之间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，滑动摩擦力始终为，弹簧始终在弹性限度内，活塞横截面积为。求 (1)温度的大小； (2)轻质弹簧的劲度系数的大小； (3)从开始加热到活塞上滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 5．（2027·江苏苏州·阳光调研）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其变化过程如图所示。气体在a的状态参量分别为、和，状态b的温度为，状态a和状态c的温度相等。求： (1)状态b处的气体体积； (2)若气体从状态a到状态c吸收热量Q，气体从状态b变化到状态c的过程中外界对气体做的功。 真题·实战演练 高频考点：热力学第一定律综合应用；热力学第二定律 1．（2026·贵州·高考）（多选）在贵州凯里，人们常将小西红柿和红辣椒加工后放入如图所示的瓦罐中，罐口处倒扣一个钵并用水密封，发酵制作酸汤。发酵过程中罐内物质缓慢产生气体，压强足够大时气体以气泡形式溢出，间歇性放气。罐内气体可视为理想气体，设罐内气体温度和体积保持不变，则（     ） A．在放气过程中，溢出的气体对外界做正功 B．在放气过程中，溢出的气体对外界做负功 C．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能减小 D．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能增大 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 3．（2026·湖南·高考）（多选）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（     ） A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 4．（2026·云南·高考）某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为、。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。 (1)打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小； (2)在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功； (3)在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $