第70讲 热力学定理与能量守恒定律（专项训练）（北京专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第70讲 热力学定理与能量守恒定律（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 1 知识点2 热力学第二定律 2 知识点3 热力学定律与图像的综合应用 2 知识点4 热力学定律与气体实验定律的综合应用 2 模拟·基础演练 3 题型01 热力学第一定律与能量守恒定律的理解 3 题型02 对热力学第二定律的理解及应用 9 题型03 热力学定律与图像的综合应用 12 题型04 热力学定律与气体实验定律的综合应用 16 重难·创新演练 20 真题·实战演练 26 巩固·知识解构 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 1.热力学第一定律 （1）改变物体内能的两种方式：__________和传热。 （2）热力学第一定律 ①内容：一个热力学系统的__________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=__________。 ③ΔU=Q+W中各物理量符号的规定 物理量 W Q ΔU + 外界对物体做功 物体__________热量 内能__________ - 物体对外界做功 物体__________热量 内能__________ 2.能量守恒定律 （1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式__________为其他形式，或者从一个物体__________到别的物体，在__________或__________的过程中，能量的__________保持不变。 （2）条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有__________的。 （3）第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。 知识点2 热力学第二定律 1.热力学第二定律的两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能__________从低温物体传到高温物体。 （2）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__________。 2.用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会__________。 3.热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的__________增大的方向进行。 4.第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功而不引起其他变化的机器，叫作第二类永动机。这类永动机不可能制成的原因是违背了__________。 知识点3 热力学定律与图像的综合应用 1.气体状态变化图像的分析 项目 物理意义 点 一定质量的理想气体的一个平衡状态 线 一定质量的理想气体状态变化的一个过程 斜率 V⁃T图像（或p⁃T图像）中图线上的点和原点连线的斜率与压强（或体积）成反比 面积 p⁃V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功 2．处理热力学第一定律与气体图像综合问题的思路 （1）根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。 （2）在p ­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。 （3）结合热力学第一定律判断有关问题。 知识点4 热力学定律与气体实验定律的综合应用 1.求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路 2．判断理想气体内能变化的两种方法 （1）一定质量的理想气体，内能的变化完全由温度变化决定，温度升高，内能增大。 （2）若吸、放热和做功情况已知，可由热力学第一定律ΔU＝W＋Q来确定。 3.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=W+Q判断气体是吸热还是放热。 （4）在p-V图像中，图像与坐标轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功。 模拟·基础演练 考查重点：热力学第一定律、热力学第二定律、热力学定律与图像的综合应用、热力学定律与气体实验定律的综合应用…… ⏳题型01 热力学第一定律与能量守恒定律的理解 1．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）实际的固体材料的弹力和形变的关系并不满足胡克定律。如图是一种高分子绳中的拉力大小和伸长量之间的关系（实验在真空和完全失重环进行），其中是和以及横轴围成图形的面积，而是段曲线和横轴之间的面积。绳被拉伸（段曲线）和恢复形变（段曲线）曲线呈现出不同的行为，微观上，这是由于拉伸过程中产生了不可逆的分子链滑移或畸变，表现为宏观的塑性形变。这种形变无法再引入弹性势能，但可以认为它们带来内能的改变。忽略形变过程中弹性绳的动能，认为绳和环境温度保持一致。在过程中，绳向环境放热，热量大小为（）；在过程中从环境吸热，大小为。则下列说法正确的是（ ） A．从到的过程中，弹性绳内能增加 B．在的整个过程中，外界对弹性绳做功为 C．从到的过程中，弹性绳内能的变化满足 D．若，则状态分子势能的总和大于状态 2．(2026·北京第八十中学)1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法错误的是（　　） A．在D→A绝热压缩过程中，气体内能增加 B．一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D．B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 3．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内气体可视为理想气体。当球内气体被快速挤压时来不及和外界热交换，而缓慢变化时可与外界发生充分热交换，环境温度保持不变。下列说法正确的是（ ） A．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体内能增加 B．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体压强降低 C．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体对外放热 D．人体缓慢离开健身球的过程中，球内单位时间单位面积受到气体分子碰撞的次数降低 4．（2026·北京顺义·一模）气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，气球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。气球在上升过程中，关于其内部气体说法正确的是（ ） A．内能增加 B．对外界做正功 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对气球内壁单位面积的平均作用力增大 5．（2026·北京西城·一模）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接玻璃管，向玻璃管的水平部分注入一段水柱。用手捂住烧瓶，观察到水柱缓慢向外移动，这一过程中，瓶内的气体（　　） A．压强变小 B．内能增大 C．对外界不做功 D．分子平均动能不变 6．(2026·北京第一六六中学)维修车轮时，胎内气体被瞬间放出。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．气体瞬间放出是因为分子之间存在斥力的缘故 B．气体放出过程中分子间的引力变大，斥力变小 C．胎内气体的温度降低 D．胎内气体的扩散实际上是布朗运动 7．(2026·北京铁路第二中学)下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量后内能可能减少 B．给自行车胎打气，越打越费力是因为分子间存在斥力 C．气体在100℃时每个分子的动能都大于其在50℃时的动能 D．光学显微镜下观察到悬浮在水中的花粉分子的无规则运动是布朗运动 8．(2026·北京第八十中学)如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体向外界放出热量 B．外界对气体做的功等于气体内能的增加 C．气体温度升高，每个分子的动能都增大 D．气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 9．（2025·北京一零一中·三模）一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和，A、B和C三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与热力学温度的关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．， B．状态A到状态B的过程中气体的内能减小 C．状态B到状态C的过程中气体分子的平均动能减小 D．状态B到状态C的过程中，气体从外界吸收热量 ⏳题型02 对热力学第二定律的理解及应用 10．(2026·北京十一学校)（多选）下列说法正确的是（ ） A．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少 B．凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D．随着高度增加，大气压减小、温度降低，一个正在上升的氢气球内的氢气内能可能增大 11．(2026·北京师范大学附属中学)（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B．物体吸收热量，其内能一定增大 C．气体体积减小，其压强一定增大 D．温度是分子热运动剧烈程度的标志 12．(2025·北京第八中学)（多选）下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（　　） A．所有能量守恒的过程都能自发地发生 B．摩擦生热的过程是不可逆过程 C．水能、风能、太阳能为可再生能源 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 13．(2025·北京清华大学附属中学)关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．当分子间距离增大时，分子间作用力一定减小 C．一定质量的理想气体，温度升高，其内能一定增加 D．热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 14．(2026·北京十一学校)类比是研究问题的常用方法。热传导是由于温度差引起的热量传递现象，其本质是由物质中大量做热运动的分子互相撞击，从而使能量从物体的高温部分传至低温部分。类比电流的定义，定义热流为单位时间内通过传热介质某一横截面积的热量。类比电阻的定义，定义热阻为物体两端温度差与热流的比值。类比电阻率，同样可以定义传热材料的热阻率。现有两根长度相同的圆柱形金属棒、，金属棒的截面半径是金属棒的一半，金属棒的热阻率为金属棒的两倍，且热阻率均恒定不变。现将、两棒先后串联、并联在温度恒定的低温热源和高温热源之间，如图所示。不计金属棒侧面与外界进行的热量交换。（　　） A．热流从热源流向热源 B．热阻率的单位可表示为 C．金属棒A、B在串联使用时与并联使用时通过金属棒A的热流之比为 D．金属棒A、B在串联使用时与并联使用时金属棒A中点处的温度之比为 ⏳题型03 热力学定律与图像的综合应用 15．(2026·北京通州区·模拟)一定质量的理想气体从状态开始，沿图示路径先后到达状态、后回到状态。下列说法正确的是（　　） A．从到，气体体积减小 B．从到，气体内能不变 C．从到，气体对外界做功 D．从到，气体对外界放热 16．（2026·北京房山·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体温度降低 B．从a到b，外界对气体做功 C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体向外界放出热量 17．(2026·北京中国人民大学附属中学)如图所示为某一定质量的理想气体的图像，其中，延长线过O点，与横轴平行。下列说法正确的是（ ） A．由a到b的过程，气体压强变大是因为气体分子密集程度变高 B．由b到c的过程，气体对外界做功，吸收热量 C．由b到c的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大 D．由b到c的过程，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数可能不变 18．（2026·北京清华大学附属中学朝阳学校）一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→a，最后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体分子热运动的平均动能一直减小 B．b→c过程，气体温度不变 C．c→a过程，气体温度降低，并且向外界放出热量 D．在一个循环a→b→c→a过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 19．（2026·北京第八十中学）如图所示，一定质量的理想气体经历状态变化，其中a状态的温度为，为等温过程。下列说法正确的是（ ） A．c状态的温度为 B．d状态的压强为 C．的过程中，所有气体分子的运动速率都增加 D．的过程中，气体对外界做正功 20．(2026·北京第一六六中学)（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能减少 D．4→1过程中，气体从外界吸热 ⏳题型04 热力学定律与气体实验定律的综合应用 21．（2026·北京石景山·一模）食品包装袋被带到海拔较高的地区后，会发生明显鼓包现象。假设在从低海拔地区到高海拔地区的过程中，该食品包装袋处于恒温环境且密封完好，则该过程中（　　） A．袋内气体压强减小 B．大气压强增大 C．袋内气体放出热量 D．袋内气体分子平均动能增大 22．(2026·北京朝阳区)一种超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（ ） A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体的密度增大 C．吸盘内气体内能增大 D．吸盘内气体压强增大 23．(2026·北京十一学校)（多选）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管（吸管），接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（油柱长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。若将油柱移动的距离Δx与气温变化量ΔT的比值定义为测温灵敏度k，即，关于该气温计的说法正确的是（ ） A．气温计刻度是均匀的 B．用更小的饮料罐，可增加该气温计的测温灵敏度 C．温度升高的过程中，外界对罐中气体做功，内能增大 D．温度降低的过程中，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功 24．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化，其中状态的温度为，为等温过程。下列说法正确的是（ ） A．状态的温度为 B．状态的压强为 C．的过程中，每个气体分子的运动速率都增加 D．的过程中，气体向外界放热的绝对值大于内能变化的绝对值 25．(2026·北京中国人民大学附属中学)如图所示是一定质量的理想气体由状态经过状态变为状态的图像。已知气体在状态时的压强是。求： (1)气体在状态时的温度。 (2)气体在状态时的压强。 (3)从状态到状态过程中，气体对外界所做的功。 26．(2026·北京中国人民大学附属中学)一定质量的理想气体由a状态开始，经历过程，其图像如图，其中b状态时压强为，体积为，a状态压强未知体积为，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都为，、、都视为已知量，求 (1)气体在状态下的压强。 (2)气体在状态下的压强。 (3)过程中气体从外界净吸收的热量。 重难·创新演练 设题创新：结合教材知识运用(T1、T2、T3、T4);结合生活实际(T5) 1．▶新考法◀(2026·北京理工大学附属中学)一定质量的理想气体从状态A开始，经历的循环过程，其图像如图所示。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和C时的温度均为300K。 (1)求气体在状态B时的温度； (2)求气体在状态C时的压强； (3)在整个循环过程中，气体是吸收热量还是放出热量？ 2．▶新思维◀(2026·北京海淀区)如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭一部分理想气体，外界大气压为p0，活塞底面积为S、重力大小为，其中k为常数且已知。活塞可视为绝热材料制成，即热量无法通过活塞传递。初始时活塞静止，其下表面距气缸底部的高度为h0，环境温度始终保持恒定，忽略活塞与气缸间的摩擦。现将一质量与活塞质量相同的物块，从距活塞上表面h0处由静止释放，与活塞碰撞后粘在一起，之后又经过足够长的时间系统最终重新达到平衡状态。已知一定质量达到平衡状态的理想气体，其体积V、压强p和温度T之间满足，不考虑气缸内气体的重力。 (1)求最终平衡时，活塞下表面距气缸底部的高度h。 (2)从微观角度分析，假设每个与活塞碰撞的气体分子质量均为m0、速率均为v，分子与活塞碰撞前后的瞬间，其速度方向均与活塞下表面垂直、且碰撞前后速率保持不变。若单位时间内与活塞发生碰撞的气体分子数在初始时为N1、在最终平衡时为N2，求。 (3)求从初始到最终平衡的过程中，气缸内气体向外界释放的热量Q。 3．▶新角度◀(2026·北京十一学校)对于物理问题，从微观角度进行研究，能更加深刻地理解其物理本质。如图所示，水平静止的活塞将一定量的氦气密封在汽缸内。现操作活塞，使其以一定速度向下移动一小段距离，在该过程中可认为氦气还来不及与外界进行热交换。回答以下问题： (1)结合热力学定律，说明该过程中氦气的内能如何改变； (2)为分析上述过程改变氦气内能的原因。某同学认为实际氦气分子间存在相互作用力，请你分析氦气被压缩后，氦气分子间势能如何改变； (3)为进一步从微观解释上述内能变化的原因，另一同学构造如下模型：假设气体分子的速率均为，只会等概率沿上、下、左、右、前（垂直纸面向里）、后（垂直纸面向外）这六个方向运动。每个氦气分子质量为，活塞面积为，分子和活塞与汽缸的碰撞均属于弹性碰撞，忽略分子间相互作用力。若活塞以恒定的速度向下运动了一段很小的时间，且认为在该段时间内单位体积的分子数不变。求此过程中，气体内能的增量及气体对活塞的压强。 4．▶新考法◀(2026·北京中国人民大学附属中学)如图，水平面上固定一个导热良好的足够高的圆柱形气缸。其中通过质量为的活塞密封了一定量理想气体。活塞和气缸光滑接触。初始时用大小为的力向下压住活塞保持静止，此时活塞到气缸底面的距离为。设气缸底面积为，环境温度为，大气压强，认为活塞运动过程中受到的大气压强保持不变，忽略活塞和气缸的比热容。 (1)求此时气缸内气体的压强。 (2)突然释放活塞，求 a．最终活塞静止时活塞的高度 b．从开始释放到最终停止，气体从外界吸收的热量 5．▶新情景◀汽油机、柴油机等发动机的工作过程均为循环过程，图上沿顺时针方向循环的图像所围成的面积表示一次循环气体对外做的功。如图所示，一定量的理想气体经历循环，已知气体状态A的温度为、压强为、体积为。 (1)求气体状态B的温度； (2)若一次循环气体在吸热阶段吸收的热量为，求气体在放热阶段放出的热量。 真题·实战演练 高频考点：热力学第一定律、热力学定律与气体实验定律的综合应用、热力学定律与气体图像的综合应用、能量守恒定律 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．（2025·贵州·高考）（多选）如图，在固定的绝热气缸中固定一多孔塞，其两侧各有一绝热活塞。开始时，多孔塞左侧有一定质量的理想气体，其状态参量为，内能为，右侧活塞紧靠多孔塞。在外力作用下，左侧气体在压强不变的条件下缓慢通过多孔塞流向右侧，右侧气体压强因外力作用始终为。当气体全部流入右侧后，其状态参量为，内能为。已知，不计活塞与气缸间的摩擦，装置密闭性良好，则（　　） A．整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为 B．整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为 C． D． 3．（2025·天津·高考）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·甘肃·高考）（多选）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（ ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 5．（2025·安徽·高考）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 6．（2026·江苏·高考）压缩空气储存能量的某个过程中，一定质量的空气从状态压缩至温度相同的状态，此过程中外界对空气做功为。已知状态的压强为、体积为，状态的体积为，空气可视为理想气体。求： (1)该过程气体放出的热量； (2)状态的压强p。 7．（2025·陕西&山西·高考）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一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。 8．（2026·江西·高考）西汉青铜雁鱼灯构思巧妙，体现了我国古代工匠的智慧，如图（a）所示。假设灯内一定质量的理想气体吸收了热量，从初态经历压强为的等压过程变化到末态，如图（b）所示。已知气体初态温度为、体积为，末态体积为。求： (1)气体在末态时的温度； (2)该过程中气体内能的变化量。 9．（2026·甘肃·高考）散热控温是保证高功率器件安全可靠运行的重要措施。某研究小组基于电磁阻尼现象，设计了一款液态合金导体温控器，充满管路的液态合金在压强差驱动下持续流动，吸收并带走高功率器件产生的热量。温控器处于匀强磁场中的管路如图所示，其前后面为垂直于磁场的绝缘板，上下面为用导线短路的导电板。温控器工作时，通过调节管路中压强差和磁场的大小使液态合金以目标速率稳定流动，实现散热功率动态匹配。已知该段管路长度为，矩形横截面的宽度为、高度为，其中的液态合金左右两侧的压强差为，温差为，受到的黏滞阻力（为常量）；液态合金密度为、电阻率为、比热容为。设液态合金克服黏滞阻力和安培力做功产生的热量完全被液态合金吸收，、和不随温度变化，不计短路导线与金属板的电阻。 (1)求产生的驱动力及其功率。 (2)求流速与压强差和磁感应强度之间的关系。 (3)求单位时间内液态合金从高功率器件吸收的热量；要使液态合金从高功率器件吸热，给出与之间所满足的关系。 10．（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 $ 第70讲 热力学定理与能量守恒定律（专项训练） 模拟·基础演练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 ABD D AD B B C A B D AC AD 题号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 答案 AD C C D A B C B AC A A 题号 23 24 答案 AD BD 25．解:（1）从A到B气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律 可得 （2）对AC两态由理想气体状态变化方程 可得 （3）从状态到状态B过程中，气体对外界所做的功 从B到C气体体积不变，不对外做功，则从状态到状态过程中，气体对外界所做的功。 26．解:（1）从a到b的过程中，ab的延长线过坐标原点O，压强与体积成正比 所以 （2）a、c两状态温度都为T，根据等温方程有 得 （3）c、a状态气体温度相等，内能相等，过程中气体从外界净吸收的热量Q等于气体对外所做的功W，而图像面积代表功，所以 重难·创新演练 1．解:（1）气体由状态A到B的过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得 代入数据解得 （2）气体由状态B到C过程为等容变化，由查理定律得 代入数据解得 （3）由图可知过程为等温变化，在整个循环过程中，气体温度不变，内能不变；根据图像与横轴围成的面积表示做功的大小，可知在整个循环过程中，外界对气体做负功，根据热力学第一定律 可得 即在整个循环过程中，气体吸收热量。 2．解:（1）设活塞和物块的质量均为，初始时气缸内气体压强为。初始时活塞平衡，依据平衡条件，有，可得 从物块与活塞碰撞后，直至再次平衡时，设气缸内气体压强为，依据平衡条件，有，可得 设初态时气缸内气体体积为，末态时气缸内气体体积为。因初、末状态气缸内气体的温度相同，所以有，其中、 综上可得 （2）设向下为正方向，因初、末状态气缸内气体温度相同，所以初、末态气体分子的运动速率均为。由此可知，每个分子与活塞发生弹性碰撞1次，其动量的变化量的大小 碰撞前，气缸内气体的压强 碰撞后，气缸内气体的压强 联立可得 （3）从物块开始下落，到与活塞碰撞前，气缸内气体与外界没有热量交换。设物块与活塞碰撞前的速度为，物块与活塞碰撞后的共同速度为，依据机械能守恒定律和动量守恒定律 可得 环境温度保持不变，因此气缸内气体的内能保持不变，即，根据热力学第一定律，有，其中为外界对气缸内气体所做的功。根据功能关系，有 其中表示活塞和物块组成的系统所减少的机械能，即 将和代入，可得 3．解:（1）该过程氦气来不及与外界热交换，即 活塞向下压缩，外界对氦气做功，即 根据热力学第一定律 可知，因此氦气内能增加。 （2）常态下氦气分子平均间距远大于分子平衡间距，分子间作用力表现为引力；压缩后分子间距减小，分子引力做正功，因此氦气分子势能减小。 （3）根据题意，气体分子沿6个方向等概率运动，向上运动的分子数密度为，水平向左、右、前、后的分子数密度为 设活塞的质量为，规定向下为正方向，考虑速度竖直向上的分子，它和活塞的碰撞属于弹性碰撞，满足动量守恒 碰撞前后系统动能不变，有 解得， 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，即，可得， 故竖直方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度竖直向上的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 考虑速度方向为水平向左、右、前、后的分子，在被竖直向下运动的活塞撞击时，竖直方向动量守恒，满足 碰撞前后系统动能不变，有 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，可得， 故水平方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度水平方向的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 忽略分子势能，内能增量等于总动能增量，即 化简得 该过程中氦气来不及与外界进行热交换，为绝热过程，根据热力学第一定律可知 两式联立，解得 一般情况下，考虑气体分子热运动速率，则内能增量可近似为 气体对活塞的压强 4．解:（1）对活塞，根据平衡条件有 解得 （2）a．突然释放活塞后，当活塞重新静止时有 解得 题意可知气体做等温变化，根据玻意耳定律有 联立解得 b．从开始释放到最终停止，对活塞，根据动能定理有 联立解得气体对外做功 根据热力学第一定律有 其中（因为气体温度不变），，联立解得 因此气体从外界吸收的热量。 5．解:（1）根据题意，由图可知，气体从为等容变化，则有 解得 （2）根据题意，由图可知，一个循环过程气体对外做功 根据热力学第一定律有 解得 真题·实战演练 题号 1 2 3 4 5 答案 AD AC C ACD A 6．解：（1）理想气体经历从状态到状态等温变化，气体的内能不变，由热力学第一定律有 解得 负号表示过程中气体放出热量。 （2）理想气体经历从状态到状态等温变化，由玻意耳定律有 解得 7．解：（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程 整理代入数据得 （2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为 由热力学第一定律 代入数据可得 8．解：（1）设末态时气体温度为。由盖—吕萨克定律，得 可得 （2）为等压膨胀，外界对气体做功 由热力学第一定律 联立可得 9．解：（1）根据题意可知，产生的驱动力为 又有 可得 驱动力的功率为 （2）根据题意可知，由平衡条件有 液态合金以目标速率稳定流动时，感应电动势为 液态合金的电阻为 感应电流为 则安培力 则有 整理可得流速与压强差和磁感应强度之间的关系 （3）根据题意可知，时间内黏滞阻力和安培力做功为 时间内液态合金吸收的热量为 单位时间内液态合金从高功率器件吸收的热量 要使液态合金从高功率器件吸热，则有 整理可得与之间所满足的关系 10．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70讲 热力学定理与能量守恒定律（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 1 知识点2 热力学第二定律 2 知识点3 热力学定律与图像的综合应用 2 知识点4 热力学定律与气体实验定律的综合应用 2 模拟·基础演练 3 题型01 热力学第一定律与能量守恒定律的理解 3 题型02 对热力学第二定律的理解及应用 9 题型03 热力学定律与图像的综合应用 12 题型04 热力学定律与气体实验定律的综合应用 16 重难·创新演练 20 真题·实战演练 26 巩固·知识解构 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 1.热力学第一定律 （1）改变物体内能的两种方式：做功和传热。 （2）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。 ③ΔU=Q+W中各物理量符号的规定 物理量 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 2.能量守恒定律 （1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 （2）条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。 （3）第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。 知识点2 热力学第二定律 1.热力学第二定律的两种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 （2）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。 2.用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小。 3.热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 4.第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功而不引起其他变化的机器，叫作第二类永动机。这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。 知识点3 热力学定律与图像的综合应用 1.气体状态变化图像的分析 项目 物理意义 点 一定质量的理想气体的一个平衡状态 线 一定质量的理想气体状态变化的一个过程 斜率 V⁃T图像（或p⁃T图像）中图线上的点和原点连线的斜率与压强（或体积）成反比 面积 p⁃V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功 2．处理热力学第一定律与气体图像综合问题的思路 （1）根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。 （2）在p ­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。 （3）结合热力学第一定律判断有关问题。 知识点4 热力学定律与气体实验定律的综合应用 1.求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路 2．判断理想气体内能变化的两种方法 （1）一定质量的理想气体，内能的变化完全由温度变化决定，温度升高，内能增大。 （2）若吸、放热和做功情况已知，可由热力学第一定律ΔU＝W＋Q来确定。 3.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=W+Q判断气体是吸热还是放热。 （4）在p-V图像中，图像与坐标轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功。 模拟·基础演练 考查重点：热力学第一定律、热力学第二定律、热力学定律与图像的综合应用、热力学定律与气体实验定律的综合应用…… ⏳题型01 热力学第一定律与能量守恒定律的理解 1．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）实际的固体材料的弹力和形变的关系并不满足胡克定律。如图是一种高分子绳中的拉力大小和伸长量之间的关系（实验在真空和完全失重环进行），其中是和以及横轴围成图形的面积，而是段曲线和横轴之间的面积。绳被拉伸（段曲线）和恢复形变（段曲线）曲线呈现出不同的行为，微观上，这是由于拉伸过程中产生了不可逆的分子链滑移或畸变，表现为宏观的塑性形变。这种形变无法再引入弹性势能，但可以认为它们带来内能的改变。忽略形变过程中弹性绳的动能，认为绳和环境温度保持一致。在过程中，绳向环境放热，热量大小为（）；在过程中从环境吸热，大小为。则下列说法正确的是（ ） A．从到的过程中，弹性绳内能增加 B．在的整个过程中，外界对弹性绳做功为 C．从到的过程中，弹性绳内能的变化满足 D．若，则状态分子势能的总和大于状态 【答案】ABD 【解析】A．过程，外界对绳做功大小等于与横轴围成的面积，即；绳向环境放热，大小为，故。 根据热力学第一定律 已知，所以，内能增加，故A正确； B．AB段外界对绳做功；BC段绳收缩，绳对外界做功，即外界对绳做功。 总功 ，因此整个过程外界对弹性绳做功为，故B正确； C．BC段绳收缩，外界对绳做功​，BC过程吸热，吸收热量 根据热力学第一定律 ，故C错误； D．整个过程温度不变，因此分子热运动动能不变，内能变化等于分子势能总和的变化。 总吸热，总功​，因此 已知，所以，即C状态分子势能总和大于A状态，故D正确。故选ABD 。 2．(2026·北京第八十中学)1824年法国工程师卡诺创造性地提出了具有重要理论意义的热机循环过程一卡诺循环，极大地提高了热机的工作效率。如图为卡诺循环的p﹣V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法错误的是（　　） A．在D→A绝热压缩过程中，气体内能增加 B．一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D．B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态多 【答案】D 【解析】A．D→A绝热压缩过程中，外界对气体做功， 根据热力学第一定律 可知 即气体内能增加，故A正确； B．一次循环过程中气体的温度不变，内能不变。p﹣V图像中图线与坐标轴围成的面积表示功。由图知，在一次循环过程中，气体对外界做功，为确保气体的内能不变，则气体一定从外界吸收热量，故一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，故B正确； C．由图知， 故B→C过程和D→A过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且 可知大小也必然相等，即B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功，故C正确； D．AB状态温度相同，则状态A和状态B气体分子的平均速率相同，而状态B的体积大，气体的密集程度小，则B状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比A状态少，故D错误。故选D。 3．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内气体可视为理想气体。当球内气体被快速挤压时来不及和外界热交换，而缓慢变化时可与外界发生充分热交换，环境温度保持不变。下列说法正确的是（ ） A．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体内能增加 B．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体压强降低 C．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体对外放热 D．人体缓慢离开健身球的过程中，球内单位时间单位面积受到气体分子碰撞的次数降低 【答案】AD 【解析】A．人体快速挤压健身球的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，由于过程快速，来不及热交换，视为绝热过程，根据热力学第一定律 可知，气体内能增加，故A正确； B．快速挤压过程中，气体内能增加，理想气体温度升高，同时体积减小，根据理想气体状态方程可知，压强一定增大，故B错误； C．人体缓慢离开健身球的过程中，气体体积增大，对外做功，由于缓慢变化且环境温度不变，气体发生等温变化，内能不变，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸热，故C错误； D．人体缓慢离开健身球的过程中，气体发生等温膨胀，温度不变，分子平均动能不变，体积增大，分子数密度减小，因此单位时间单位面积受到气体分子碰撞的次数降低，导致压强减小，故D正确。故选AD。 4．（2026·北京顺义·一模）气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，气球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。气球在上升过程中，关于其内部气体说法正确的是（ ） A．内能增加 B．对外界做正功 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对气球内壁单位面积的平均作用力增大 【答案】B 【解析】A．一定质量的理想气体内能仅与温度有关，温度降低，内能减小，A错误； B．气体体积增大，气体对外界做正功，B正确； C．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，C错误； D．单位时间内气体分子对器壁单位面积的平均作用力就是气体压强，内部气体压强减小，因此该平均作用力减小，D错误。选B。 5．（2026·北京西城·一模）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接玻璃管，向玻璃管的水平部分注入一段水柱。用手捂住烧瓶，观察到水柱缓慢向外移动，这一过程中，瓶内的气体（　　） A．压强变小 B．内能增大 C．对外界不做功 D．分子平均动能不变 【答案】B 【解析】A．水柱缓慢移动的过程中，水柱的两个液面在同一水平线上，水柱产生的压强为0，瓶内气体的压强不变，始终等于大气压强，故A错误； B．用手捂住烧瓶，瓶内的气体吸收热量，故瓶内的气体内能增大，故B正确； C．用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高、体积膨胀，推动水柱向左移动，气体对水柱的推力方向与水柱移动的方向一致，故气体对外界做正功，C错误； D．用手捂住烧瓶，烧瓶内气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能增大，D错误。故选B。 6．(2026·北京第一六六中学)维修车轮时，胎内气体被瞬间放出。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．气体瞬间放出是因为分子之间存在斥力的缘故 B．气体放出过程中分子间的引力变大，斥力变小 C．胎内气体的温度降低 D．胎内气体的扩散实际上是布朗运动 【答案】C 【解析】A．气体瞬间放出是因为胎内气体压强大于外界大气压，存在压强差，且理想气体模型忽略分子间相互作用力，故A错误； B．气体放出过程中，胎内气体分子数密度减小，分子间距增大，分子间引力和斥力均随分子间距增大而减小，故B错误； C．放气过程时间极短，可视为绝热过程，气体与外界热交换，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律 可得内能变化。理想气体内能仅由温度决定，内能减小则温度降低，故C正确； D．扩散是气体分子的无规则运动，布朗运动是悬浮固体小颗粒的无规则运动，二者本质不同，故D错误。故选C。 7．(2026·北京铁路第二中学)下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量后内能可能减少 B．给自行车胎打气，越打越费力是因为分子间存在斥力 C．气体在100℃时每个分子的动能都大于其在50℃时的动能 D．光学显微镜下观察到悬浮在水中的花粉分子的无规则运动是布朗运动 【答案】A 【解析】A．根据热力学第一定律，若物体吸收热量的同时对外做功，且对外做功的大小大于吸收的热量，则，内能减少，因此物体吸收热量后内能可能减少，故A正确； B．给自行车胎打气越打越费力，是因为车胎内气体压强不断增大，需要克服更大的气体压力，而气体分子间距离远大于分子平衡距离，分子间斥力可忽略，与分子斥力无关，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动能增大，但单个分子的动能具有随机性，100℃时部分分子的动能可能小于50℃时部分分子的动能，并非每个分子动能都更大，故C错误； D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，光学显微镜下观察到的是花粉颗粒的无规则运动，而不是花粉分子的无规则运动，因为光学显微镜无法观察到分子，且花粉本身也不是分子，故D错误。故选A。 8．(2026·北京第八十中学)如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体向外界放出热量 B．外界对气体做的功等于气体内能的增加 C．气体温度升高，每个分子的动能都增大 D．气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 【答案】B 【解析】AB．根据车体突然下沉挤压气囊过程，气囊的体积变小，即可知外界对气体做功，结合突然下沉，可知时间极短，来不及吸放热；由热力学第一定律，可知外界对气体做的功，等于气体内能的增加，故A错误，B正确； C．根据气体内能增加，可分析气体温度升高，气体分子的平均动能增大，分子热运动是无规则的，无法判断每个分子的动能变化情况，故C错误； D．气体压强是有大量分子撞击导致的挤压程度的体现，由分子数密度、分子平均动能决定，在车体突然下沉挤压气囊过程，分子数密度增大，分子平均动能增大，气体压强变大，即气体压强变大的原因不唯一，故D错误。故选B。 9．（2025·北京一零一中·三模）一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和，A、B和C三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与热力学温度的关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．， B．状态A到状态B的过程中气体的内能减小 C．状态B到状态C的过程中气体分子的平均动能减小 D．状态B到状态C的过程中，气体从外界吸收热量 【答案】D 【解析】A．根据一定质量的理想气体的状态方程可知，从状态A到状态B的过程中，气体体积不变，即 从状态B到状态C，体积增大，即，A错误； B．状态A到状态B的过程中气体的温度升高，内能增大，B错误； C．状态B到状态C的温度不变，则分子的平均动能不变，C错误； D．状态B到状态C的温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做正功，由热力学第一定律 可知，气体需要从外界吸收热量，D正确。故选D。 ⏳题型02 对热力学第二定律的理解及应用 10．(2026·北京十一学校)（多选）下列说法正确的是（ ） A．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少 B．凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D．随着高度增加，大气压减小、温度降低，一个正在上升的氢气球内的氢气内能可能增大 【答案】AC 【解析】A．车胎突然爆裂的过程很快，气体来不及与外界交换热量，可近似看作绝热膨胀过程。气体膨胀对外做功，内能减少，故A正确； B．能量守恒只是过程能够发生的必要条件，过程能否自发发生还要受到热力学第二定律的限制，故B错误； C．气体分子不停地做无规则运动，大量气体分子不断碰撞器壁并对器壁产生作用力，宏观上表现为气体压强，故C正确； D．氢气球上升时，氢气膨胀对外做功，同时要对外做功，则氢气球内的氢气内能一定减小，故D错误。故选AC。 11．(2026·北京师范大学附属中学)（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B．物体吸收热量，其内能一定增大 C．气体体积减小，其压强一定增大 D．温度是分子热运动剧烈程度的标志 【答案】AD 【解析】A．根据热力学第二定律可知，热量传递具有方向性，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，若要实现此过程需外界做功，故A正确； B．根据热力学第一定律可知，物体内能的变化由做功和热传递共同决定，即 若物体吸收热量，则有，若同时气体对外做功，则有；如果满足气体对外做的功大于吸收的热量，即，则有 即气体的内能减小，所以物体吸收热量，其内能不一定增大，故B错误； C．由理想气体的状态方程可知，对于一定质量的气体，若气体的体积减小，压强的变化还要看气体的温度变化情况，故C错误； D．温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志，温度越高，分子的平均动能越大，热运动越剧烈，故D正确。故选AD。 12．(2025·北京第八中学)（多选）下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（　　） A．所有能量守恒的过程都能自发地发生 B．摩擦生热的过程是不可逆过程 C．水能、风能、太阳能为可再生能源 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 【答案】AD 【解析】A．并非所有能量守恒的过程都能自发地进行，如在没有引起其他变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误； B．根据热力学第二定律，机械能向内能转化具有方向性可知，摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确； C．水能、风能、太阳能为可再生能源，故C正确； D．能的转化过程符合能量守恒定律，虽然总能量不变，但是可利用的能源越来越少，可能会发生能源危机，故D错误。本题选不正确的，故选AD。 13．(2025·北京清华大学附属中学)关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．当分子间距离增大时，分子间作用力一定减小 C．一定质量的理想气体，温度升高，其内能一定增加 D．热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 【答案】C 【解析】A．布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体小颗粒的无规则运动，而这种无规则运动是由液体（或气体）分子的无规则运动引起的，故A错误； B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于r0时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误； C．理想气体温度升高，气体的内能一定增加，故C正确； D．由热力学第二定律知，热量不可以从低温物体传到高温物体而不引起其它变化，故D错误。故选C。 14．(2026·北京十一学校)类比是研究问题的常用方法。热传导是由于温度差引起的热量传递现象，其本质是由物质中大量做热运动的分子互相撞击，从而使能量从物体的高温部分传至低温部分。类比电流的定义，定义热流为单位时间内通过传热介质某一横截面积的热量。类比电阻的定义，定义热阻为物体两端温度差与热流的比值。类比电阻率，同样可以定义传热材料的热阻率。现有两根长度相同的圆柱形金属棒、，金属棒的截面半径是金属棒的一半，金属棒的热阻率为金属棒的两倍，且热阻率均恒定不变。现将、两棒先后串联、并联在温度恒定的低温热源和高温热源之间，如图所示。不计金属棒侧面与外界进行的热量交换。（　　） A．热流从热源流向热源 B．热阻率的单位可表示为 C．金属棒A、B在串联使用时与并联使用时通过金属棒A的热流之比为 D．金属棒A、B在串联使用时与并联使用时金属棒A中点处的温度之比为 【答案】C 【解析】A．热传导中热量从高温热源流向低温热源，由题可知 是高温热源、 是低温热源，因此热流从 流向 ，故A错误； B．热流 热量 单位 故 单位为 ； 热阻 单位为 ，故 单位为 ； 由 得 单位为 ，故B错误； C．设总温差 串联时：热流处处相等，总热阻 总热流（即通过 A 的热流） 并联时通过 A 的热流 因此比值 故C正确； D．设低温 在左，高温 在右，则串联时，A左端温度为 ，A中点温度满足 代入 得 并联时，A中点温度满足： 代入得 故 故D错误；故选C。 ⏳题型03 热力学定律与图像的综合应用 15．(2026·北京通州区·模拟)一定质量的理想气体从状态开始，沿图示路径先后到达状态、后回到状态。下列说法正确的是（　　） A．从到，气体体积减小 B．从到，气体内能不变 C．从到，气体对外界做功 D．从到，气体对外界放热 【答案】D 【解析】A．过程温度不变，压强减小，由理想气体状态方程，可得体积增大，故A错误； B．过程压强不变，温度升高，理想气体内能仅由温度决定，因此气体内能增大，故B错误； C．图中，某点与原点连线的斜率 斜率越大体积越小。过程斜率逐渐增大，体积逐渐减小，是外界对气体做功，故C错误； D．过程温度降低，内能减小，则 体积减小，外界对气体做功，则 根据热力学第一定律，得 即气体对外界放热，故D正确。故选D。 16．（2026·北京房山·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体温度降低 B．从a到b，外界对气体做功 C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体向外界放出热量 【答案】A 【解析】AB．从a到b，气体做等容变化，压强和温度成正比，压强变小，故温度降低，因为气体体积不变，故气体不对外界做功，故A正确，B错误； CD．从b到c，气体做等压变化，体积和温度成正比，体积变大，故温度升高，内能增大，又气体对外界做正功，根据热力学第一定律 其中，可知气体一定从外界吸热，故C、D错误。故选A。 17．(2026·北京中国人民大学附属中学)如图所示为某一定质量的理想气体的图像，其中，延长线过O点，与横轴平行。下列说法正确的是（ ） A．由a到b的过程，气体压强变大是因为气体分子密集程度变高 B．由b到c的过程，气体对外界做功，吸收热量 C．由b到c的过程，气体温度升高，所有气体分子的动能都增大 D．由b到c的过程，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数可能不变 【答案】B 【解析】A．根据可知由a到b的过程，气体的体积不变，气体分子密集程度不变，气体压强变大是因为温度升高，气体分子的平均动能增大，撞击力和撞击频率增加，故A错误； B．根据可知由b到c的过程，气体温度升高，气体内能增大；气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律 可知，气体吸收热量，故B正确； C．由b到c的过程，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是所有气体分子的动能都增大，故C错误； D．由b到c的过程，温度升高，气体分子平均动能增大，单个分子对器壁撞击的平均作用力增大，压强不变，可知容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，故D错误。故选B。 18．（2026·北京清华大学附属中学朝阳学校）一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→a，最后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体分子热运动的平均动能一直减小 B．b→c过程，气体温度不变 C．c→a过程，气体温度降低，并且向外界放出热量 D．在一个循环a→b→c→a过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 【答案】C 【解析】A．a→b过程，压强增大，体积增大，由 温度升高，气体分子热运动的平均动能一直增大，故A错误； B．b状态压强与体积的乘积与c状态压强与体积的乘积不相等 故b→c过程，气体不是等温变化，故B错误； C．c→a过程是等压压缩气体，外界对气体做正功（），由 气体体积减小，温度降低，内能减小，即 由热力学第一定律有 故，气体向外界放出热量，故C正确； D．在一个循环a→b→c→a过程中，气体对外界做的功（）为a→b→c→a对应图形的面积， 由热力学第一定律有 气体放出的热量小于吸收的热量，故D错误。故选C。 19．（2026·北京第八十中学）如图所示，一定质量的理想气体经历状态变化，其中a状态的温度为，为等温过程。下列说法正确的是（ ） A．c状态的温度为 B．d状态的压强为 C．的过程中，所有气体分子的运动速率都增加 D．的过程中，气体对外界做正功 【答案】B 【解析】A．过程中，根据理想气体状态方程，有 可得c状态的温度为，故A错误； B．过程，根据玻意耳定律有 可得d状态的压强为，故B正确； C．的过程中体积不变，压强升高，则温度升高，气体分子的平均运动速率增加，但不是所有气体分子的速率都增加，故C错误； D．的过程中，气体体积减小，外界对气体做正功，故D错误。故选B。 20．(2026·北京第一六六中学)（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能减少 D．4→1过程中，气体从外界吸热 【答案】AC 【解析】A．1→2是绝热过程，所以；对于绝热压缩过程，因气体体积减小，所以外界对气体做功， 根据，可得，所以气体内能增加，A正确； B．2→3过程为等压过程，体积增大，；根据盖-吕萨克定律（等压变化）：，体积增大，温度升高，，根据，可得，气体从外界吸热，B错误； C．3→4是绝热过程，。从图像看，3→4过程中，体积 V增大，压强 p减小（绝热膨胀）。 气体对外做功，。根据热力学第一定律，可得，所以内能减少，C正确； D．4→1是等容过程，体积 V不变，所以气体不做功，。从图像看，4→1过程中，压强 p减小。 根据查理定律，温度降低，。根据，可得，所以气体向外界放热，D错误。故选 AC。 ⏳题型04 热力学定律与气体实验定律的综合应用 21．（2026·北京石景山·一模）食品包装袋被带到海拔较高的地区后，会发生明显鼓包现象。假设在从低海拔地区到高海拔地区的过程中，该食品包装袋处于恒温环境且密封完好，则该过程中（　　） A．袋内气体压强减小 B．大气压强增大 C．袋内气体放出热量 D．袋内气体分子平均动能增大 【答案】A 【解析】A．一定质量的理想气体温度不变时，由玻意耳定律，得（为恒量） 包装袋鼓包说明袋内气体体积增大，因此压强减小，故A正确； B．海拔越高大气压强越小，高海拔地区大气压强低于低海拔地区，故B错误； C．理想气体内能仅与温度有关，恒温下袋内气体内能 气体体积膨胀对外做功，外界对气体做功 根据热力学第一定律，可得 即袋内气体吸收热量，故C错误； D．分子平均动能仅由温度决定，恒温环境温度不变，袋内气体分子平均动能不变，故D错误。故选A。 22．(2026·北京朝阳区)一种超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（ ） A．吸盘内气体要吸收热量 B．吸盘内气体的密度增大 C．吸盘内气体内能增大 D．吸盘内气体压强增大 【答案】A 【解析】A．扳下锁扣的过程中，吸盘内封闭气体质量不变，体积增大，温度保持不变。理想气体的内能仅由温度决定，温度不变，因此内能变化 气体体积增大，气体对外做功 根据热力学第一定律，可得，因此吸盘内气体吸收热量，故A正确； B．气体质量不变，体积增大，由密度公式可知，气体密度减小，故B错误； C．理想气体内能只与温度有关，温度不变，因此内能不变，故C错误； D．根据玻意耳定律，等温过程满足，体积增大，因此气体压强减小，故D错误。故选A。 23．(2026·北京十一学校)（多选）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管（吸管），接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（油柱长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。若将油柱移动的距离Δx与气温变化量ΔT的比值定义为测温灵敏度k，即，关于该气温计的说法正确的是（ ） A．气温计刻度是均匀的 B．用更小的饮料罐，可增加该气温计的测温灵敏度 C．温度升高的过程中，外界对罐中气体做功，内能增大 D．温度降低的过程中，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功 【答案】AD 【解析】A．大气压不变，油柱受力平衡，罐内气体压强保持不变做等压变化，根据盖-吕萨克定律 得 而（为吸管横截面积），代入得 即与成正比，因此刻度是均匀的，故A正确； B．测温灵敏度，更小的饮料罐对应的常数更小，更小，灵敏度降低，故B错误； C．温度升高，罐内气体体积膨胀，气体对外界做功，不是外界对气体做功；理想气体内能仅与温度有关，温度升高内能确实增大，但做功描述错误，故C错误； D．温度降低，罐内气体内能减小 体积减小，外界对气体做功 根据热力学第一定律 得 且放热的大小，即放出的热量大于外界对气体做的功，故D正确。 故选AD。 24．(2026·北京中国人民大学附属中学)（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化，其中状态的温度为，为等温过程。下列说法正确的是（ ） A．状态的温度为 B．状态的压强为 C．的过程中，每个气体分子的运动速率都增加 D．的过程中，气体向外界放热的绝对值大于内能变化的绝对值 【答案】BD 【解析】A．根据理想气体状态方程 代入数据得 解得，故A错误； B．为等温过程，则，根据玻意耳定律 代入数据得 解得，故B正确； C．是等容过程，，气体温度升高，分子平均动能增大，但并非每个气体分子的运动速率都增加，故C错误； D．过程为等压变化，根据盖 - 吕萨克定律 因，则，气体温度降低，内能减小，，体积减小，外界对气体做功，，根据热力学第一定律 得 气体放热，且放热绝对值，故D正确。故选BD。 25．(2026·北京中国人民大学附属中学)如图所示是一定质量的理想气体由状态经过状态变为状态的图像。已知气体在状态时的压强是。求： (1)气体在状态时的温度。 (2)气体在状态时的压强。 (3)从状态到状态过程中，气体对外界所做的功。 【答案】(1)200K (2) (3) 【解析】（1）从A到B气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律 可得 （2）对AC两态由理想气体状态变化方程 可得 （3）从状态到状态B过程中，气体对外界所做的功 从B到C气体体积不变，不对外做功，则从状态到状态过程中，气体对外界所做的功。 26．(2026·北京中国人民大学附属中学)一定质量的理想气体由a状态开始，经历过程，其图像如图，其中b状态时压强为，体积为，a状态压强未知体积为，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都为，、、都视为已知量，求 (1)气体在状态下的压强。 (2)气体在状态下的压强。 (3)过程中气体从外界净吸收的热量。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）从a到b的过程中，ab的延长线过坐标原点O，压强与体积成正比 所以 （2）a、c两状态温度都为T，根据等温方程有 得 （3）c、a状态气体温度相等，内能相等，过程中气体从外界净吸收的热量Q等于气体对外所做的功W，而图像面积代表功，所以 重难·创新演练 设题创新：结合教材知识运用(T1、T2、T3、T4);结合生活实际(T5) 1．▶新考法◀(2026·北京理工大学附属中学)一定质量的理想气体从状态A开始，经历的循环过程，其图像如图所示。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和C时的温度均为300K。 (1)求气体在状态B时的温度； (2)求气体在状态C时的压强； (3)在整个循环过程中，气体是吸收热量还是放出热量？ 【答案】(1) (2) (3)吸收热量 【解析】（1）气体由状态A到B的过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得 代入数据解得 （2）气体由状态B到C过程为等容变化，由查理定律得 代入数据解得 （3）由图可知过程为等温变化，在整个循环过程中，气体温度不变，内能不变；根据图像与横轴围成的面积表示做功的大小，可知在整个循环过程中，外界对气体做负功，根据热力学第一定律 可得 即在整个循环过程中，气体吸收热量。 2．▶新思维◀(2026·北京海淀区)如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭一部分理想气体，外界大气压为p0，活塞底面积为S、重力大小为，其中k为常数且已知。活塞可视为绝热材料制成，即热量无法通过活塞传递。初始时活塞静止，其下表面距气缸底部的高度为h0，环境温度始终保持恒定，忽略活塞与气缸间的摩擦。现将一质量与活塞质量相同的物块，从距活塞上表面h0处由静止释放，与活塞碰撞后粘在一起，之后又经过足够长的时间系统最终重新达到平衡状态。已知一定质量达到平衡状态的理想气体，其体积V、压强p和温度T之间满足，不考虑气缸内气体的重力。 (1)求最终平衡时，活塞下表面距气缸底部的高度h。 (2)从微观角度分析，假设每个与活塞碰撞的气体分子质量均为m0、速率均为v，分子与活塞碰撞前后的瞬间，其速度方向均与活塞下表面垂直、且碰撞前后速率保持不变。若单位时间内与活塞发生碰撞的气体分子数在初始时为N1、在最终平衡时为N2，求。 (3)求从初始到最终平衡的过程中，气缸内气体向外界释放的热量Q。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）设活塞和物块的质量均为，初始时气缸内气体压强为。初始时活塞平衡，依据平衡条件，有，可得 从物块与活塞碰撞后，直至再次平衡时，设气缸内气体压强为，依据平衡条件，有，可得 设初态时气缸内气体体积为，末态时气缸内气体体积为。因初、末状态气缸内气体的温度相同，所以有，其中、 综上可得 （2）设向下为正方向，因初、末状态气缸内气体温度相同，所以初、末态气体分子的运动速率均为。由此可知，每个分子与活塞发生弹性碰撞1次，其动量的变化量的大小 碰撞前，气缸内气体的压强 碰撞后，气缸内气体的压强 联立可得 （3）从物块开始下落，到与活塞碰撞前，气缸内气体与外界没有热量交换。设物块与活塞碰撞前的速度为，物块与活塞碰撞后的共同速度为，依据机械能守恒定律和动量守恒定律 可得 环境温度保持不变，因此气缸内气体的内能保持不变，即，根据热力学第一定律，有，其中为外界对气缸内气体所做的功。根据功能关系，有 其中表示活塞和物块组成的系统所减少的机械能，即 将和代入，可得 3．▶新角度◀(2026·北京十一学校)对于物理问题，从微观角度进行研究，能更加深刻地理解其物理本质。如图所示，水平静止的活塞将一定量的氦气密封在汽缸内。现操作活塞，使其以一定速度向下移动一小段距离，在该过程中可认为氦气还来不及与外界进行热交换。回答以下问题： (1)结合热力学定律，说明该过程中氦气的内能如何改变； (2)为分析上述过程改变氦气内能的原因。某同学认为实际氦气分子间存在相互作用力，请你分析氦气被压缩后，氦气分子间势能如何改变； (3)为进一步从微观解释上述内能变化的原因，另一同学构造如下模型：假设气体分子的速率均为，只会等概率沿上、下、左、右、前（垂直纸面向里）、后（垂直纸面向外）这六个方向运动。每个氦气分子质量为，活塞面积为，分子和活塞与汽缸的碰撞均属于弹性碰撞，忽略分子间相互作用力。若活塞以恒定的速度向下运动了一段很小的时间，且认为在该段时间内单位体积的分子数不变。求此过程中，气体内能的增量及气体对活塞的压强。 【答案】(1)增大，推导见解析 (2)减小，推导见解析 (3)见解析 【解析】（1）该过程氦气来不及与外界热交换，即 活塞向下压缩，外界对氦气做功，即 根据热力学第一定律 可知，因此氦气内能增加。 （2）常态下氦气分子平均间距远大于分子平衡间距，分子间作用力表现为引力；压缩后分子间距减小，分子引力做正功，因此氦气分子势能减小。 （3）根据题意，气体分子沿6个方向等概率运动，向上运动的分子数密度为，水平向左、右、前、后的分子数密度为 设活塞的质量为，规定向下为正方向，考虑速度竖直向上的分子，它和活塞的碰撞属于弹性碰撞，满足动量守恒 碰撞前后系统动能不变，有 解得， 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，即，可得， 故竖直方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度竖直向上的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 考虑速度方向为水平向左、右、前、后的分子，在被竖直向下运动的活塞撞击时，竖直方向动量守恒，满足 碰撞前后系统动能不变，有 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，可得， 故水平方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度水平方向的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 忽略分子势能，内能增量等于总动能增量，即 化简得 该过程中氦气来不及与外界进行热交换，为绝热过程，根据热力学第一定律可知 两式联立，解得 一般情况下，考虑气体分子热运动速率，则内能增量可近似为 气体对活塞的压强 4．▶新考法◀(2026·北京中国人民大学附属中学)如图，水平面上固定一个导热良好的足够高的圆柱形气缸。其中通过质量为的活塞密封了一定量理想气体。活塞和气缸光滑接触。初始时用大小为的力向下压住活塞保持静止，此时活塞到气缸底面的距离为。设气缸底面积为，环境温度为，大气压强，认为活塞运动过程中受到的大气压强保持不变，忽略活塞和气缸的比热容。 (1)求此时气缸内气体的压强。 (2)突然释放活塞，求 a．最终活塞静止时活塞的高度 b．从开始释放到最终停止，气体从外界吸收的热量 【答案】(1) (2)a．；b． 【解析】（1）对活塞，根据平衡条件有 解得 （2）a．突然释放活塞后，当活塞重新静止时有 解得 题意可知气体做等温变化，根据玻意耳定律有 联立解得 b．从开始释放到最终停止，对活塞，根据动能定理有 联立解得气体对外做功 根据热力学第一定律有 其中（因为气体温度不变），，联立解得 因此气体从外界吸收的热量。 5．▶新情景◀汽油机、柴油机等发动机的工作过程均为循环过程，图上沿顺时针方向循环的图像所围成的面积表示一次循环气体对外做的功。如图所示，一定量的理想气体经历循环，已知气体状态A的温度为、压强为、体积为。 (1)求气体状态B的温度； (2)若一次循环气体在吸热阶段吸收的热量为，求气体在放热阶段放出的热量。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）根据题意，由图可知，气体从为等容变化，则有 解得 （2）根据题意，由图可知，一个循环过程气体对外做功 根据热力学第一定律有 解得 真题·实战演练 高频考点：热力学第一定律、热力学定律与气体实验定律的综合应用、热力学定律与气体图像的综合应用、能量守恒定律 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 【解析】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．（2025·贵州·高考）（多选）如图，在固定的绝热气缸中固定一多孔塞，其两侧各有一绝热活塞。开始时，多孔塞左侧有一定质量的理想气体，其状态参量为，内能为，右侧活塞紧靠多孔塞。在外力作用下，左侧气体在压强不变的条件下缓慢通过多孔塞流向右侧，右侧气体压强因外力作用始终为。当气体全部流入右侧后，其状态参量为，内能为。已知，不计活塞与气缸间的摩擦，装置密闭性良好，则（　　） A．整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为 B．整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为 C． D． 【答案】AC 【解析】A．气体缓慢通过多孔塞，设圆柱的横截面积为S，所以整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为，故A正确； B．同理，整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为，故B错误； C．固定的绝热气缸两侧有绝热活塞，该系统为绝热系统即，根据热力学第一定律可知 即 整理得，故C正确； D．内能与温度成正比 根据得 代入方程 得 两边约掉得，故D错误。故选AC。 3．（2025·天津·高考）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 【解析】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·甘肃·高考）（多选）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（ ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 【答案】ACD 【解析】A．A→B过程，体积不变，则W=0，温度升高，则∆U>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q>0，即该过程吸热，选项A正确； B ．B→C过程，温度不变，则∆U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B错误； C ．A→B过程，体积不变，温度升高，根据 可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，选项C正确； D．状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，选项D正确。故选ACD。 5．（2025·安徽·高考）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 【答案】A 【解析】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，由于气体的内能不变，则吸收的热量与气体对外做的功相等。故选A。 6．（2026·江苏·高考）压缩空气储存能量的某个过程中，一定质量的空气从状态压缩至温度相同的状态，此过程中外界对空气做功为。已知状态的压强为、体积为，状态的体积为，空气可视为理想气体。求： (1)该过程气体放出的热量； (2)状态的压强p。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）理想气体经历从状态到状态等温变化，气体的内能不变，由热力学第一定律有 解得 负号表示过程中气体放出热量。 （2）理想气体经历从状态到状态等温变化，由玻意耳定律有 解得 7．（2025·陕西&山西·高考）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一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) 【解析】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程 整理代入数据得 （2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为 由热力学第一定律 代入数据可得 8．（2026·江西·高考）西汉青铜雁鱼灯构思巧妙，体现了我国古代工匠的智慧，如图（a）所示。假设灯内一定质量的理想气体吸收了热量，从初态经历压强为的等压过程变化到末态，如图（b）所示。已知气体初态温度为、体积为，末态体积为。求： (1)气体在末态时的温度； (2)该过程中气体内能的变化量。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）设末态时气体温度为。由盖—吕萨克定律，得 可得 （2）为等压膨胀，外界对气体做功 由热力学第一定律 联立可得 9．（2026·甘肃·高考）散热控温是保证高功率器件安全可靠运行的重要措施。某研究小组基于电磁阻尼现象，设计了一款液态合金导体温控器，充满管路的液态合金在压强差驱动下持续流动，吸收并带走高功率器件产生的热量。温控器处于匀强磁场中的管路如图所示，其前后面为垂直于磁场的绝缘板，上下面为用导线短路的导电板。温控器工作时，通过调节管路中压强差和磁场的大小使液态合金以目标速率稳定流动，实现散热功率动态匹配。已知该段管路长度为，矩形横截面的宽度为、高度为，其中的液态合金左右两侧的压强差为，温差为，受到的黏滞阻力（为常量）；液态合金密度为、电阻率为、比热容为。设液态合金克服黏滞阻力和安培力做功产生的热量完全被液态合金吸收，、和不随温度变化，不计短路导线与金属板的电阻。 (1)求产生的驱动力及其功率。 (2)求流速与压强差和磁感应强度之间的关系。 (3)求单位时间内液态合金从高功率器件吸收的热量；要使液态合金从高功率器件吸热，给出与之间所满足的关系。 【答案】(1)， (2) (3)， 【解析】（1）根据题意可知，产生的驱动力为 又有 可得 驱动力的功率为 （2）根据题意可知，由平衡条件有 液态合金以目标速率稳定流动时，感应电动势为 液态合金的电阻为 感应电流为 则安培力 则有 整理可得流速与压强差和磁感应强度之间的关系 （3）根据题意可知，时间内黏滞阻力和安培力做功为 时间内液态合金吸收的热量为 单位时间内液态合金从高功率器件吸收的热量 要使液态合金从高功率器件吸热，则有 整理可得与之间所满足的关系 10．（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) 【解析】（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 $