第65讲 热力学定律与能量守恒定律 专项训练 -2027届高考物理一轮复习全（全练）

第65讲 热力学定律与能量守恒定律 考点一遍过 考点1 热力学定律 1 考点2 热力学第二定律 4 考点3 热力学第一定律与图像的综合应用 7 考点4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 10 考点1 热力学定律 1．（26-27高三上·河北廊坊·开学考试）一种简易暖手袋如图所示，天气寒冷时，将热水注入暖手袋，塞紧袋口后就可以用来暖手了。已知袋口塞紧时，袋内还保留有一部分空气，在使用过程中袋内空气的质量和体积均保持不变。则在袋内的水逐渐冷却的过程中，关于袋内的空气，下列说法正确的是（　　） A．袋内空气的分子平均动能不变 B．袋内空气的压强不变 C．袋内空气的分子数密度不变 D．袋内空气从外界吸热 【答案】C 【详解】A．由于袋内的水逐渐冷却，则气体温度降低，袋内空气的分子平均动能减小，故A错误； BC．由于气体温度降低，体积不变，则气体压强减小，袋内空气的分子数密度不变，故B错误，C正确； D．由于气体温度降低，体积不变，则， 根据热力学第一定律可得 即袋内空气向外界放热，故D错误。 故选C。 2．（25-26高三上·陕西咸阳·期末）一定质量的理想气体从状态变化到状态，图像如图所示，则在气体状态变化的过程中，下列判断正确的是（　　） A．气体内能增加 B．气体分子密度减小 C．所有气体分子的速率都减小 D．气体放出的热量大于外界对气体做的功 【答案】D 【详解】A．由图像可知，气体的温度降低，所以气体的内能减小，故A错误； B．由理想气体状态方程，变形得 则图像的斜率为 解得气体的体积为 故图像的斜率越大，气体的体积越小，所以气体从状态变化到状态的过程中，气体的体积变小，因此气体的分子密度增大，故B错误； C．气体温度降低，则气体分子的平均速率减小，但某一个分子的速率不一定减小，故C错误； D．气体体积减小，外界对气体做功。由于气体的温度降低，则气体的内能减少，根据热力学第一定律可知，气体一定放出热量，且放出的热量一定大于外界对气体做的功，故D正确。 故选D。 3．（25-26高三上·山东青岛·期末）双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等，双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比，夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体（　　） A．单位时间内气体分子对玻璃壁的碰撞次数减少 B．所有分子的运动速率都变小 C．分子间距离都变小 D．外界对玻璃间气体做功 【答案】A 【详解】A．气体体积不变，温度降低，由理想气体状态方程可知气体压强变小，则分子数密度不变，分子平均速率变小，则气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少，故A正确； B．温度降低仅使平均速率减小，而非所有分子速率都变小，故B错误； C．分子间距由体积决定，体积不变则平均间距不变，故C错误； D．因气体体积不变，根据功的定义，则外界对气体不做功，故D错误。 故选A。 4．（26-27高三上·河北·开学考试）“拔火罐”是一种传统的中医疗法，利用燃烧在罐内形成负压，使其吸附于皮肤表面。若拔罐时，罐内密封的气体可视为理想气体，且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中，下列说法正确的是（     ） A．罐内气体分子的平均动能减小 B．罐内气体的内能不变 C．罐内气体压强增大 D．罐内气体对外界做功 【答案】A 【详解】AB．罐内气体可视为理想气体，在罐内气体温度逐渐下降的过程中，罐内气体分子的平均动能减小，罐内气体的内能减小，故A正确，B错误； C．罐内气体体积不变，根据查理定律 由于温度降低，可知罐内气体压强减小，故C错误； D．罐内气体体积不变，故罐内气体不对外界做功，故D错误。 故选A。 5．（25-26高三上·河北沧州·阶段检测）如图所示，竖直放置的绝热汽缸内壁光滑，活塞质量为，横截面积为。初始时活塞静止，密封一定质量的理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝缓慢加热气体，同时在活塞上逐步添加沙子，使气体温度升至，体积减小至。下列说法正确的是（　　） A．气体的内能可能减小 B．外界对气体做负功 C．气体的压强变为初态的4倍 D．气体吸收的热量等于内能的增加量 【答案】C 【详解】A．理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能必然增加，故A错误； B．气体体积减小，外界通过活塞压缩气体，故外界对气体做正功，故B错误； C．由理想气体状态方程 解得，故C正确； D．由热力学第一定律 内能增加 外界对气体做功 所以，即气体吸收的热量小于内能的增加量，故D错误。 故选C。 考点2 热力学第二定律 6．（24-25高三下·江西·学业考试模拟）航天员出舱活动的原理图如图，座舱A与气闸舱B（出舱或返回的气密性装置）之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。出舱时打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，然后航天员进入气闸舱B。假设此过程中系统与外界没有热交换。对于该过程，下列说法正确的是（　　） A．气体对外界做功，内能减小 B．气体等温膨胀，压强增大 C．气体分子的平均速率不变 D．气体从A向B扩散的过程是可逆过程 【答案】C 【详解】AC．由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外界做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体内能不变，气体分子的平均速率不变，故A错误C正确； B．因为气体内能不变，故温度不变，分子的平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知扩散后气体体积V增大，压强p减小，故B错误； D．根据热力学第二定律可知涉及热现象的一切宏观过程均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D错误。 故选C。 7．（24-25高三下·天津和平·期中）2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽完成了约7小时的出舱活动。已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”。气闸舱的原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体从外界吸收热量 C．气体分子对A舱壁的压强减小 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 【答案】C 【详解】AB．系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变（），气体自由扩散，没有对外做功（），根据 可知，整个系统与外界没有热交换，故AB错误； C．体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律 可知压强减小，故C正确； D．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，B内气体的密度也不可能自发地恢复到原来真空状态，故D错误。 故选C。 8．（2025·广东汕头·二模）某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，则下列说法正确的是（    ） A．制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体 B．制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变 C．待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动 【答案】A 【详解】A．制暖空调机工作时，因为电机工作电流做功，热量从低温物体传到高温物体，故A正确； B．制暖空调机开始工作后，房间内气体温度升高，内能增大，故B错误； C．待空调稳定后，房间内温度升高，装花粉的水温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加，故C错误； D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故D错误。 故选A。 9．（2025·山东·模拟预测）如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 【答案】B 【详解】A．过程四气体温度不变，压强增大，体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律，可知气体对外放热，故A错误； B．过程二气体温度不变，压强减小，体积增大，分子密集程度减小，故B正确； C．根据热力学第二定律内容可知，过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响是不可能发生的，故C错误； D．气体经历题中所述的四个过程回到原状态，气体对外界做功不为0，故D错误。 故选B。 10．（2025·山东·模拟预测）（多选）如图所示，两种不同金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针会偏转，出现了“温差电现象”。假设此过程中，电流做功为W，接触头1从热水中吸收热量Q₁，接触头2从冷水中吸收热量 ，不计电流表内阻，则下列说法正确的是（　　） A．“温差电现象”出现是由于金属晶体热性质各向同性 B．“温差电现象”出现是由于金属中载流子的热运动 C．根据热力学第一定律， D．根据热力学第二定律， 【答案】BCD 【详解】AB．“温差电现象”出现是由于金属中载流子的热运动，故A错误B正确； C．由能量守恒定律，，故C正确； D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响；所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，故D正确。 故选 BCD。 考点3 热力学第一定律与图像的综合应用 11．（26-27高三上·湖南郴州·阶段检测）汽缸内一定质量的理想气体的图像如图所示，其中过程、过程为绝热过程，则气体（     ） A．经历一个循环过程后对外界做的功为0 B．在过程中内能增大 C．在过程中吸收的热量大于对外界做的功 D．在过程中温度不变 【答案】C 【详解】A．根据图像与坐标轴围成的面积表示气体所做的功可知，经历“”一个循环后，气体对外做的功，功的大小对应abcd的面积，故A错误； B．过程中，气体体积不变，则 根据等容变化得 可知气体的压强减小，温度降低，内能减小，故B错误； C．过程中，气体压强不变，根据等压变化 可知气体体积增大，温度升高，则内能 气体体积增大，气体对外做功，则 根据热力学第一定律 可知气体吸收的热量大于对外界做的功，故C正确； D．过程为绝热过程，则 气体体积减小，外界对气体做功，则 根据热力学第一定律可知 即气体在过程内能增大，温度升高，故D错误。 故选C。 12．（2026·广西南宁·模拟预测）一定质量的理想气体从状态A开始，经历三个过程AB、BC、CA回到原状态，其P-V图像如图所示，则下列说法正确的是（     ） A．过程AB气体所有分子的动能都增大 B．过程AB气体所有分子的动能都减小 C．经历三个过程回到原状态，外界对气体做总功不为零 D．经历三个过程回到原状态，外界对气体做总功为零 【答案】C 【详解】AB． AB段气体体积V不变，压强p减小，根据理想气体状态方程，可知气体温度T降低。温度是分子平均动能的标志，温度降低仅代表分子的平均动能减小，是统计规律，不代表所有分子的动能都减小，仍有部分分子动能可能增大，故AB错误； CD．图像中，图线与V轴围成的面积的物理意义是气体对外做的功： AB是等容过程，体积不变，气体和外界之间做功为0； BC过程体积增大，气体对外做功，大小等于直线BC段与V轴围成的矩形面积； CA过程体积减小，外界对气体做功，大小等于直线CA段与V轴围成的梯形面积。 两个过程的功的差值就是图中闭合三角形的面积，不为零，因此三个过程回到原状态时，外界对气体做的总功不为零，故C正确，D错误。 故选 C。 13．（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。 14．（26-27高三上·天津北辰·阶段检测）（多选）“海琴”号是我国于2025年投入使用的新型6000米级深海电动潜水器，某次深海作业过程中，其内部封闭的理想气体经历了a→b→c→a一个完整的循环过程，其图如图所示，已知a→b过程图线为双曲线。下列说法正确的是（     ） A．气体在状态b时的压强为 B．b→c过程中温度降低 C．c→a过程中外界对气体做功 D．一个完整循环过程气体从外界吸收热量 【答案】AC 【详解】A．根据玻意耳定律，a→b过程图线为双曲线，说明a→b过程为等温变化，则有 解得，故A正确； B．由图知b→c过程体积不变，根据，压强p增加则温度T增加，故B错误； C．由图知c→a过程气体体积减小，外界对气体做功，故C正确； D．p−V图中循环曲线包围的面积代表循环的净功，由图像知外界对气体做的总功大于气体对外做的总功，循环净功W为正值，根据热力学第一定律 一个完整循环过程 可得，说明循环过程气体向外界放出热量，故D错误。 故选AC。 15．（26-27高三上·福建三明·阶段检测）（多选）张雪摩托的发动机性能强劲，某科研小组设计了一个类似的气动热力循环演示装置，其密闭的活塞缸内装有一定质量的理想气体，气体经历如图所示的循环过程。已知气体在状态时的压强为，体积为，热力学温度为，图中的坐标值均为已知量。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态的热力学温度为 B．在过程中，外界对气体做功为 C．在一个循环过程中，气体向外界吸收的净热量为 D．在过程中，气体吸收的热量小于对外界做功的数值 【答案】BC 【详解】A．对D、B状态，根据理想气体状态方程 有 解得，故A错误； B．图线与横轴围成的面积表示功，从C到D过程，气体体积减小，因此该过程外界对气体做功为，故B正确； C．图中循环曲线包围的面积等于气体对外做的净功，整个循环过程气体对外做功,则有 在一个循环过程中，根据可知，，即气体向外界吸收的净热量为，故C正确； D．从A到B过程，气体压强不变、体积增大，根据可知，该过程气体温度升高，内能增大（即），由图可知，该过程气体体积增大，气体对外界做功（即），根据可知，，因此气体吸收的热量大于对外界做功的数值，故D错误。 故选BC。 考点4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 16．（26-27高三上·云南昭通·阶段检测）如图所示，一竖直放置的圆柱形汽缸，用活塞封闭一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S（厚度不计）。开始时，活塞静止在距缸底高度为处，缸内气体温度为。现缓慢加热缸内气体，使活塞缓慢上升至距缸底高度处，该过程中气体内能增加了。已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： (1)加热后缸内气体的温度； (2)加热过程中气体从外界吸收的热量Q。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）加热过程中气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律可得 其中， 可得加热后缸内气体的温度为 （2）对活塞受力分析可得 外界对封闭气体所做的功为 由热力学第一定律可得 可得加热过程中气体从外界吸收的热量为 17．（26-27高三上·贵州贵阳·阶段检测）如图所示，一根细玻璃管与光滑、透明、导热汽缸底端连通，两者上端开口且足够高，汽缸内距底面高为处固定有一卡环，其上有一活塞，开始时活塞与水银面之间封闭有高为的理想气体，此时汽缸内和玻璃管内水银面等高。现从玻璃管缓慢注入水银，当汽缸内水银面上升时停止注入，此时活塞上升到位置（图中未画出），汽缸内和玻璃管内水银面的高度差为。已知汽缸横截面积为，大气压强恒为，环境温度不变，忽略卡环和细玻璃管的体积，活塞不漏气。 (1)求注入水银后气体的体积； (2)若缓慢降低环境温度，使活塞从位置恰好下降到卡环处，已知该过程气体放出的热量为，求该过程气体内能的减少量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）已知、、、。初始时两侧水银面等高，因此气体的初始压强为，初始体积为 注入水银后，两侧水银面的高度差为，而大气压强相当于，因此气体的末态压强为 注入过程缓慢且环境温度不变，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 解得 代入数据解得 所得体积为，小于初始体积，符合气体受压后体积减小的物理规律。 （2）注入水银后，汽缸内水银面比初始位置升高，而初始水银面距缸底为，故此时水银面距缸底的高度为。忽略细玻璃管的体积，降温过程中汽缸内水银面的高度不变；当活塞下降到卡环处时，气体体积为 代入数据解得 活塞缓慢下降过程中，活塞始终处于力的平衡状态，气体压强保持不变。气体对外做功为 代入数据解得 气体释放热量，故气体吸收的热量为。根据热力学第一定律有 解得 因此气体的内能变化量为，即内能减少量为。 18．（26-27高三上·湖北随州·阶段检测）如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为m0，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上缓慢加上细沙，静止后，活塞距缸底高度H'=H，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为p0，外界温度恒为27 ℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 (1)求所加细沙的质量m1。 (2)在未取走细沙的前提下，为使活塞距缸底高度回到H，密封气体的热力学温度应缓慢上升到多少？若此过程中气体内能增加了ΔU，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）以密封气体为研究对象，设加沙前、加沙后气体的压强分别为，。初态活塞静止，竖直方向受力平衡，有 加沙过程缓慢且汽缸导热，气体温度保持不变，满足玻意耳定律。由玻意耳定律有，其中， 代入体积表达式，得 题给 由此得 末态活塞静止，竖直方向受力平衡，有 联立以上各式，解得 （2）未取走细沙，活塞所受外载荷不变；缓慢加热时各状态均处于平衡，故气体压强保持为，气体进行等压变化，满足盖-吕萨克定律。题给外界温度为，所以加热初温为，加热前后的体积分别为，，将等压关系写成 由此解得。气体膨胀时对外做功，外界压强为，所以气体对外做功为 代入题给，以及 所以 由热力学第一定律，气体内能变化满足 所以 19．（26-27高三上·四川成都·开学考试）某同学设计了一款火灾报警器装置，其原理如图所示，当金属活塞触及卡柱时，电路接通从而触发报警，致使闪烁灯闪烁、警报器鸣笛。已知容器导热性能良好，卡柱到容器底端距离为 h = 12 cm，用横截面积为 S = 10 cm²、质量为 m = 0.5 kg 的活塞（厚度不计）密封一定质量的理想气体。某次实验时室温为 t1 = 27℃，此时活塞与卡柱的距离为 2 cm，用酒精灯对容器缓慢加热，当温度上升为 t2 时，活塞刚好触及卡柱，警报器工作。已知这个过程中容器内气体的内能增加了 10 J，不计空气阻力和摩擦，标准大气压 P0 = 1.0×10⁵ Pa，T = (t + 273) K，重力加速度 g 取 10 m/s²。求： (1)开始实验时容器内气体的压强 p1； (2)警报器刚好工作时的温度 t2（单位：℃）； (3)温度从 t1 上升至 t2 过程中，气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) (3)12.1J 【详解】（1）活塞竖直方向受力平衡 解得 （2）缓慢加热过程中气体压强始终等于，为等压变化，根据盖-吕萨克定律 初始状态气柱长度 气体体积 热力学温度 末状态气柱长度 气体体积 解得 警报器刚好工作时的温度 （3）气体等压膨胀对外做功为 已知内能增量 根据热力学第一定律 解得 20．（2026·江苏苏州·模拟预测）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 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第65讲 热力学定律与能量守恒定律 考点一遍过 考点1 热力学定律 1 考点2 热力学第二定律 4 考点3 热力学第一定律与图像的综合应用 7 考点4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 10 考点1 热力学定律 1．（26-27高三上·河北廊坊·开学考试）一种简易暖手袋如图所示，天气寒冷时，将热水注入暖手袋，塞紧袋口后就可以用来暖手了。已知袋口塞紧时，袋内还保留有一部分空气，在使用过程中袋内空气的质量和体积均保持不变。则在袋内的水逐渐冷却的过程中，关于袋内的空气，下列说法正确的是（　　） A．袋内空气的分子平均动能不变 B．袋内空气的压强不变 C．袋内空气的分子数密度不变 D．袋内空气从外界吸热 2．（25-26高三上·陕西咸阳·期末）一定质量的理想气体从状态变化到状态，图像如图所示，则在气体状态变化的过程中，下列判断正确的是（　　） A．气体内能增加 B．气体分子密度减小 C．所有气体分子的速率都减小 D．气体放出的热量大于外界对气体做的功 3．（25-26高三上·山东青岛·期末）双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等，双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比，夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体（　　） A．单位时间内气体分子对玻璃壁的碰撞次数减少 B．所有分子的运动速率都变小 C．分子间距离都变小 D．外界对玻璃间气体做功 4．（26-27高三上·河北·开学考试）“拔火罐”是一种传统的中医疗法，利用燃烧在罐内形成负压，使其吸附于皮肤表面。若拔罐时，罐内密封的气体可视为理想气体，且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中，下列说法正确的是（     ） A．罐内气体分子的平均动能减小 B．罐内气体的内能不变 C．罐内气体压强增大 D．罐内气体对外界做功 5．（25-26高三上·河北沧州·阶段检测）如图所示，竖直放置的绝热汽缸内壁光滑，活塞质量为，横截面积为。初始时活塞静止，密封一定质量的理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝缓慢加热气体，同时在活塞上逐步添加沙子，使气体温度升至，体积减小至。下列说法正确的是（　　） A．气体的内能可能减小 B．外界对气体做负功 C．气体的压强变为初态的4倍 D．气体吸收的热量等于内能的增加量 考点2 热力学第二定律 6．（24-25高三下·江西·学业考试模拟）航天员出舱活动的原理图如图，座舱A与气闸舱B（出舱或返回的气密性装置）之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。出舱时打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，然后航天员进入气闸舱B。假设此过程中系统与外界没有热交换。对于该过程，下列说法正确的是（　　） A．气体对外界做功，内能减小 B．气体等温膨胀，压强增大 C．气体分子的平均速率不变 D．气体从A向B扩散的过程是可逆过程 7．（24-25高三下·天津和平·期中）2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽完成了约7小时的出舱活动。已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”。气闸舱的原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体从外界吸收热量 C．气体分子对A舱壁的压强减小 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 8．（2025·广东汕头·二模）某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，则下列说法正确的是（    ） A．制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体 B．制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变 C．待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动 9．（2025·山东·模拟预测）如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 10．（2025·山东·模拟预测）（多选）如图所示，两种不同金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针会偏转，出现了“温差电现象”。假设此过程中，电流做功为W，接触头1从热水中吸收热量Q₁，接触头2从冷水中吸收热量 ，不计电流表内阻，则下列说法正确的是（　　） A．“温差电现象”出现是由于金属晶体热性质各向同性 B．“温差电现象”出现是由于金属中载流子的热运动 C．根据热力学第一定律， D．根据热力学第二定律， 考点3 热力学第一定律与图像的综合应用 11．（26-27高三上·湖南郴州·阶段检测）汽缸内一定质量的理想气体的图像如图所示，其中过程、过程为绝热过程，则气体（     ） A．经历一个循环过程后对外界做的功为0 B．在过程中内能增大 C．在过程中吸收的热量大于对外界做的功 D．在过程中温度不变 12．（2026·广西南宁·模拟预测）一定质量的理想气体从状态A开始，经历三个过程AB、BC、CA回到原状态，其P-V图像如图所示，则下列说法正确的是（     ） A．过程AB气体所有分子的动能都增大 B．过程AB气体所有分子的动能都减小 C．经历三个过程回到原状态，外界对气体做总功不为零 D．经历三个过程回到原状态，外界对气体做总功为零 13．（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 14．（26-27高三上·天津北辰·阶段检测）（多选）“海琴”号是我国于2025年投入使用的新型6000米级深海电动潜水器，某次深海作业过程中，其内部封闭的理想气体经历了a→b→c→a一个完整的循环过程，其图如图所示，已知a→b过程图线为双曲线。下列说法正确的是（     ） A．气体在状态b时的压强为 B．b→c过程中温度降低 C．c→a过程中外界对气体做功 D．一个完整循环过程气体从外界吸收热量 15．（26-27高三上·福建三明·阶段检测）（多选）张雪摩托的发动机性能强劲，某科研小组设计了一个类似的气动热力循环演示装置，其密闭的活塞缸内装有一定质量的理想气体，气体经历如图所示的循环过程。已知气体在状态时的压强为，体积为，热力学温度为，图中的坐标值均为已知量。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态的热力学温度为 B．在过程中，外界对气体做功为 C．在一个循环过程中，气体向外界吸收的净热量为 D．在过程中，气体吸收的热量小于对外界做功的数值 考点4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 16．（26-27高三上·云南昭通·阶段检测）如图所示，一竖直放置的圆柱形汽缸，用活塞封闭一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S（厚度不计）。开始时，活塞静止在距缸底高度为处，缸内气体温度为。现缓慢加热缸内气体，使活塞缓慢上升至距缸底高度处，该过程中气体内能增加了。已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： (1)加热后缸内气体的温度； (2)加热过程中气体从外界吸收的热量Q。 17．（26-27高三上·贵州贵阳·阶段检测）如图所示，一根细玻璃管与光滑、透明、导热汽缸底端连通，两者上端开口且足够高，汽缸内距底面高为处固定有一卡环，其上有一活塞，开始时活塞与水银面之间封闭有高为的理想气体，此时汽缸内和玻璃管内水银面等高。现从玻璃管缓慢注入水银，当汽缸内水银面上升时停止注入，此时活塞上升到位置（图中未画出），汽缸内和玻璃管内水银面的高度差为。已知汽缸横截面积为，大气压强恒为，环境温度不变，忽略卡环和细玻璃管的体积，活塞不漏气。 (1)求注入水银后气体的体积； (2)若缓慢降低环境温度，使活塞从位置恰好下降到卡环处，已知该过程气体放出的热量为，求该过程气体内能的减少量。 18．（26-27高三上·湖北随州·阶段检测）如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为m0，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上缓慢加上细沙，静止后，活塞距缸底高度H'=H，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为p0，外界温度恒为27 ℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 (1)求所加细沙的质量m1。 (2)在未取走细沙的前提下，为使活塞距缸底高度回到H，密封气体的热力学温度应缓慢上升到多少？若此过程中气体内能增加了ΔU，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。 19．（26-27高三上·四川成都·开学考试）某同学设计了一款火灾报警器装置，其原理如图所示，当金属活塞触及卡柱时，电路接通从而触发报警，致使闪烁灯闪烁、警报器鸣笛。已知容器导热性能良好，卡柱到容器底端距离为 h = 12 cm，用横截面积为 S = 10 cm²、质量为 m = 0.5 kg 的活塞（厚度不计）密封一定质量的理想气体。某次实验时室温为 t1 = 27℃，此时活塞与卡柱的距离为 2 cm，用酒精灯对容器缓慢加热，当温度上升为 t2 时，活塞刚好触及卡柱，警报器工作。已知这个过程中容器内气体的内能增加了 10 J，不计空气阻力和摩擦，标准大气压 P0 = 1.0×10⁵ Pa，T = (t + 273) K，重力加速度 g 取 10 m/s²。求： (1)开始实验时容器内气体的压强 p1； (2)警报器刚好工作时的温度 t2（单位：℃）； (3)温度从 t1 上升至 t2 过程中，气体吸收的热量。 20．（2026·江苏苏州·模拟预测）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。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $