第40讲 理想气体与热力学定律综合问题（复习讲义）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第40讲 理想气体与热力学定律综合问题 考点一 热力学定律与能量守恒定律 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律【重】 例1【答案】D 【变式训练1·变考法】【答案】D 【变式训练2·变考法】【答案】B 考向2 热力学第二定律【重】 例2【答案】D 【变式训练1·变考法】【答案】B 【变式训练2·变考法】【答案】A 考点二 热力学第一定律综合应用 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律与图像【重】 例1【答案】D 【变式训练1·变角度】【答案】A 【变式训练2·变考法】 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图像可知，图线延长线过坐标原点，说明与热力学温度成正比，根据理想气体状态方程，可得（常数），因此为等压变化，则有 代入数据解得 （2）过程，外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得 联立解得 考向2 热力学第一定律与气体实验定律【难】 例2【答案】D 【变式训练1·变考法】 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）压缩后气体体积为 根据理想气体状态方程有 解得 （2）气体放出热量为 根据热力学第一定律有 解得 （3）气体对外做功，功的大小为图像下的面积，即 气体内能变化为 根据热力学第一定律有 解得。 【变式训练2·变考法】 【答案】(1) (2) 【详解】（1）以烧瓶外液面为参考面，根据连通器原理，同一水平面上压强相等。外界大气压强为，管内液面比管外高，则管内气体压强加上液柱产生的压强等于外界大气压强，即 解得 （2）根据热力学第一定律 其中为外界对气体做的功，为气体吸收的热量。题目已知外界对气体做功为，气体放出热量为，则气体吸收的热量，代入公式可得封闭气体的内能变化量 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．【答案】A 2． 【答案】(1) 浸润 升高 (2)420cm3 (3)2.05J 【详解】（1）[1][2]图中管中液面上升且液面呈现凹状，则液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，毛细现象更加明显，管内液面升高。 （2）初态对活塞以及上面的液体分析可知气体压强 末态吸走液体后气体的压强为 根据玻意耳定律可知 解得气体在状态B时的体积为 （3）气体从状态A到状态B过程中气体温度不变，则根据热力学第一定律 其中 即气体对外做的功2.05J。 3 【答案】(1) (2) 【详解】（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 4． 【答案】(1) (2) 【详解】（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 负号表示气体放出热量为。 （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 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第40讲 理想气体与热力学定律综合问题 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 热力学定律与能量守恒定律 知识点1 热力学第一定律 知识点2 热力学第二定律 考向1 热力学第一定律重 考向2 热力学第二定律重 考点二 热力学第一定律综合应用 知识点1 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 知识点2 热力学第一定律与气体实验定律的综合 考向1 热力学第一定律与图像重 考向2 热力学第一定律与气体实验定律难 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 等温过程中热力学第一定律与玻意耳定律的综合 江苏卷·T13，计算题（等温压缩） 等容过程中查理定律与内能变化的综合 江苏卷·T13，计算题（等容变化） 绝热或近似绝热膨胀中ΔU=W+Q的分析 江苏卷·T6，4分（瓶塞跳出） 气体状态变化中的微观解释（数密度、平均动能、碰撞频率） 江苏卷·T8，4分（速率分布） 多过程（等温+等容+等压）的综合分析 图像与热力学定律的结合（p-V、p-T、V-T图） 考情分析 题型与考向：江苏高考对“理想气体与热力学定律综合问题”的考查呈现 “选择题辨析微观机制 + 计算题完成能量—状态参量推理” 的双轨结构，总分值约8—13分。热学是高考物理中规律清晰、难度适中、极易拿分的“黄金模块”，而本专题正是热学板块中综合性最强、最能体现“能量观念”与“状态分析”结合的部分。考查内容覆盖三个核心维度： 热力学第一定律与特定过程的结合：等温过程（ΔU=0，Q=−W，2026年T13）、等容过程（W=0，ΔU=Q，2024年T13）、近似绝热过程（Q≈0，ΔU=W，2025年T6）。江苏卷不追求复杂的过程叠加，而是要求考生准确识别过程性质 → 判断W、Q、ΔU中哪些量为零或可忽略 → 运用符号规则完成定量或定性推理。 宏观状态参量与微观图像的对应：体积不变→数密度、平均距离不变；温度升高→平均动能增大、高速分子占比增大；压强增大→单位时间碰撞次数或单次碰撞作用力增大（2025年T8、2023年T3）。江苏卷的选择题反复考查“宏观参量变化 → 微观量变化方向” 的推断链，而非孤立地记忆微观结论。 多过程与图像的综合：p-V图、p-T图、V-T图中等温线、等容线、等压线的识别，结合热力学第一定律判断各过程中做功与吸放热的方向。命题趋势是从单一过程分析走向 “与热力学定律（尤其能量转化）相结合 → 在多过程或动态变化情境中进行综合分析” 。 情境与立意： 生活实践类：瓶塞跳出时出现白雾（2025年T6，气体膨胀对外做功、温度降低、水蒸气液化）、密闭容器从地球移至月球（2024年T13，等容条件下温度降低）、压缩空气储能（2026年T13的情境载体）。江苏卷热学综合题几乎“题题有情境”，要求考生从实际现象中识别过程性质，再调用相应的定律组合。 学习探究类：等温压缩中“外界做功”与“放热”的等效关系（2026年T13）、等容降温中“不做功但放热”的能量流向（2024年T13）、绝热膨胀中“做功导致内能减小”的因果链（2025年T6）、速率分布图像与温度—平均动能对应关系的读图推理（2025年T8）、p-T图中过原点直线即为等容线的识别（2023年T3）。 复习目标 过程性质与热力学第一定律的对应关系：掌握三种典型过程中W、Q、ΔU的特殊关系——等温过程：ΔU=0，Q=−W（外界对气体做功则放热，气体对外做功则吸热，2026年T13考查方向）；等容过程：W=0，ΔU=Q（温度升高则吸热、内能增大，温度降低则放热、内能减小，2024年T13考查方向）；绝热或近似绝热过程：Q≈0，ΔU=W（气体对外做功则内能减小、温度降低，2025年T6瓶塞跳出即为典型）。江苏卷计算题与选择题的双重核心，务必熟练掌握符号推理链条。 热力学第一定律的符号规则与规范书写：严格掌握ΔU=W+Q中各量的符号规定——外界对气体做功W>0，气体对外做功W<0；气体吸热Q>0，气体放热Q<0；温度升高ΔU>0，温度降低ΔU<0。计算题中应先写出过程性质（如“等温过程ΔU=0”“等容过程W=0”），再代入符号规则，避免将“放出的热量”直接当作Q的正值代入。2026年T13第（1）问要求“放出的热量q”，应先由Q=−W得到代数值为负的热量，再说明放出的热量大小为W。 理想气体状态方程与实验定律的配合使用：热力学第一定律解决“能量转化”问题，理想气体状态方程（或三个实验定律）解决“状态参量”问题，两者在综合题中缺一不可。等温用pV=常量（2026年T13第（2）问求p_b），等容用p/T=常量（2024年T13求末态压强），等压用V/T=常量。能根据题目条件判断应选用哪一条定律，并规范使用热力学温度（K） 代入。 宏观参量变化与微观量变化的连锁判断：形成稳定的推理链——体积决定分子数密度和分子间平均距离；温度决定分子平均动能和速率分布形态（高速分子占比）；压强由数密度和平均速率共同决定，宏观上表现为单位时间内分子对单位面积器壁的碰撞次数和作用力。能像2025年T8和2023年T3那样，从一个宏观条件出发，逐一判断数密度、平均距离、平均动能、碰撞频率四个微观量的变化方向。江苏卷选择题高频考查形式，务必熟练掌握。 图像与热力学定律的结合分析：掌握p-V、p-T、V-T图像中等温线、等容线、等压线的识别方法（如p-T图中过原点的直线为等容线，2023年T3的判据）。能从图像中判断过程性质 → 确定W和ΔU的情况 → 由第一定律推断Q的符号（吸热或放热）。对于多过程问题，能逐段分析每一过程中状态参量、做功、内能和吸放热的变化，再对全过程进行能量守恒的总体核算。 多过程综合题的拆解能力：掌握“逐段分析、找衔接点、总体核算”的方法——将连续的状态变化拆分为若干单一过程（等温、等容、等压、绝热），每一段先确定过程性质，再选用对应的状态方程和热力学第一定律；段与段之间通过共同的状态参量（如体积、温度、压强）衔接；最后可从全过程的能量守恒角度进行验证或求总量。契合江苏卷“从单一过程走向多过程综合”的命题趋势，务必重点突破。 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 热力学定律与能量守恒定律 知识点1 热力学第一定律 知●识●解●构 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)热传递。 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。 (3)符号法则 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 知识点2 热力学第二定律 知●识●解●构 1． 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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。” (2)用熵的概念表述 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”)。 (3)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。 2．能量守恒定律 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。 3．两类永动机 (1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。违背能量守恒定律，因此不可能实现。 (2)第二类永动机：从单一热库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。违背热力学第二定律，不可能实现。 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律【重】 例1（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 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分。提起销子使活塞可以无摩擦地向右滑动，当活塞平衡时（     ） A．氢气的温度不变 B．氢气的压强增大 C．氧气的压强不变 D．氧气的内能变大 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了的功，同时气缸向外散热，则气缸里空气的内能改变为（     ） A． B． C． D． 考向2 热力学第二定律【重】 例2（25-26高二下·江苏扬州·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 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏淮安·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 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏南京·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 考点二 热力学第一定律综合应用 知识点1 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 知●识●解●构 1.在某一过程中，气体的p、V、T的变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 2.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，图像与横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。 知识点2 热力学第一定律与气体实验定律的综合 知●识●解●构 1．公式ΔU＝W＋Q中符号法则的理解 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. 求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路： 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律与图像【重】 例1（2026·徐州三中·最后一卷）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·变角度】（25-26高二下·江苏南通海门·阶段测试）如图所示为一定质量的理想气体从状态开始，经历、两个状态再回到的循环过程。下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体吸收热量 B．过程中，气体吸收热量 C．过程中，气体吸收热量 D．整个循环过程中，气体与外界热交换总量为零 【变式训练2·变考法】（2026高三上·江苏南京·模拟）如图所示为一定质量的某种理想气体从状态到状态的体积随热力学温度的变化关系图像。已知气体在状态时的压强，体积，温度；在状态时的温度。 (1)求气体在状态时的体积； (2)若上述过程气体吸收的热量为，求该过程中气体内能的变化量。 考向2 热力学第一定律与气体实验定律【难】 例2（25-26高二下·江苏沭阳·阶段测试）如图甲所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体，用记号笔在玻璃管上A处做一标记（即图中虚线位置）。轻弹甲图中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图乙状，这一过程中封闭气体和水银均没有从试管中漏出，且温度不变，则下列说法正确的是（　　） A．合并后的水银柱下端处于玻璃管上A处的上方 B．合并后的水银柱下端处于玻璃管上位置不变 C．合并后与合并前比较气体总内能变大 D．气体合并过程中吸收热量 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏淮安·调研）如图甲所示，一台四冲程的内燃机气缸的容积，活塞横截面积。压缩冲程开始时，缸内气体的压强，温度，活塞在压缩冲程中移动的距离，压缩冲程结束时缸内气体的温度，此过程中活塞对气体做的功。气体传递给汽缸的热量。求： (1)压缩冲程结束时气体的压强； (2)压缩冲程过程中气体内能的变化量； (3)压缩冲程结束后，燃烧后的高压气体推动活塞移动0.1m，若气体对活塞的力随活塞移动距离的变化关系如图乙所示，此过程中气体内能减小了，求该过程中气体传递给汽缸的热量。 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）如图所示，U形导管横截为，一端通过带孔瓶塞插在烧瓶内，另一端插在密度为的液体中，烧瓶及导管内封闭一定质量的理想气体，初始时导管内、外液面平齐。由于温度降低，导管内液面缓慢上升直至导管内、外液面高度差为，此过程中外界对气体做功为。已知大气压强为，重力加速度为，不考虑液体流动的影响。 (1)求此时烧瓶内气体的压强； (2)若在导管内液面上升过程中封闭气体放出热量为，求封闭气体的内能变化量。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·北京·高考）一定质量的理想气体在等温膨胀过程中（     ） A．气体压强减小 B．外界对气体做正功 C．气体分子平均动能增大 D．气体与外界无热量交换 2．（2026·浙江·选考）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为的液体。初始时，瓶内气体处于状态 A，体积为。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止，随后通过细管缓慢吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A到状态 B 过程中，气体吸收热量。已知，，，，大气压强，g=10m/s2。 (1)图中液体________（选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)求气体在状态B时的体积； (3)求气体从状态A到状态B过程中对外做的功。 3．（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。 4．（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。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第40讲 理想气体与热力学定律综合问题 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 热力学定律与能量守恒定律 知识点1 热力学第一定律 知识点2 热力学第二定律 考向1 热力学第一定律重 考向2 热力学第二定律重 考点二 热力学第一定律综合应用 知识点1 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 知识点2 热力学第一定律与气体实验定律的综合 考向1 热力学第一定律与图像重 考向2 热力学第一定律与气体实验定律难 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 等温过程中热力学第一定律与玻意耳定律的综合 江苏卷·T13，计算题（等温压缩） 等容过程中查理定律与内能变化的综合 江苏卷·T13，计算题（等容变化） 绝热或近似绝热膨胀中ΔU=W+Q的分析 江苏卷·T6，4分（瓶塞跳出） 气体状态变化中的微观解释（数密度、平均动能、碰撞频率） 江苏卷·T8，4分（速率分布） 多过程（等温+等容+等压）的综合分析 图像与热力学定律的结合（p-V、p-T、V-T图） 考情分析 题型与考向：江苏高考对“理想气体与热力学定律综合问题”的考查呈现 “选择题辨析微观机制 + 计算题完成能量—状态参量推理” 的双轨结构，总分值约8—13分。热学是高考物理中规律清晰、难度适中、极易拿分的“黄金模块”，而本专题正是热学板块中综合性最强、最能体现“能量观念”与“状态分析”结合的部分。考查内容覆盖三个核心维度： 热力学第一定律与特定过程的结合：等温过程（ΔU=0，Q=−W，2026年T13）、等容过程（W=0，ΔU=Q，2024年T13）、近似绝热过程（Q≈0，ΔU=W，2025年T6）。江苏卷不追求复杂的过程叠加，而是要求考生准确识别过程性质 → 判断W、Q、ΔU中哪些量为零或可忽略 → 运用符号规则完成定量或定性推理。 宏观状态参量与微观图像的对应：体积不变→数密度、平均距离不变；温度升高→平均动能增大、高速分子占比增大；压强增大→单位时间碰撞次数或单次碰撞作用力增大（2025年T8、2023年T3）。江苏卷的选择题反复考查“宏观参量变化 → 微观量变化方向” 的推断链，而非孤立地记忆微观结论。 多过程与图像的综合：p-V图、p-T图、V-T图中等温线、等容线、等压线的识别，结合热力学第一定律判断各过程中做功与吸放热的方向。命题趋势是从单一过程分析走向 “与热力学定律（尤其能量转化）相结合 → 在多过程或动态变化情境中进行综合分析” 。 情境与立意： 生活实践类：瓶塞跳出时出现白雾（2025年T6，气体膨胀对外做功、温度降低、水蒸气液化）、密闭容器从地球移至月球（2024年T13，等容条件下温度降低）、压缩空气储能（2026年T13的情境载体）。江苏卷热学综合题几乎“题题有情境”，要求考生从实际现象中识别过程性质，再调用相应的定律组合。 学习探究类：等温压缩中“外界做功”与“放热”的等效关系（2026年T13）、等容降温中“不做功但放热”的能量流向（2024年T13）、绝热膨胀中“做功导致内能减小”的因果链（2025年T6）、速率分布图像与温度—平均动能对应关系的读图推理（2025年T8）、p-T图中过原点直线即为等容线的识别（2023年T3）。 复习目标 过程性质与热力学第一定律的对应关系：掌握三种典型过程中W、Q、ΔU的特殊关系——等温过程：ΔU=0，Q=−W（外界对气体做功则放热，气体对外做功则吸热，2026年T13考查方向）；等容过程：W=0，ΔU=Q（温度升高则吸热、内能增大，温度降低则放热、内能减小，2024年T13考查方向）；绝热或近似绝热过程：Q≈0，ΔU=W（气体对外做功则内能减小、温度降低，2025年T6瓶塞跳出即为典型）。江苏卷计算题与选择题的双重核心，务必熟练掌握符号推理链条。 热力学第一定律的符号规则与规范书写：严格掌握ΔU=W+Q中各量的符号规定——外界对气体做功W>0，气体对外做功W<0；气体吸热Q>0，气体放热Q<0；温度升高ΔU>0，温度降低ΔU<0。计算题中应先写出过程性质（如“等温过程ΔU=0”“等容过程W=0”），再代入符号规则，避免将“放出的热量”直接当作Q的正值代入。2026年T13第（1）问要求“放出的热量q”，应先由Q=−W得到代数值为负的热量，再说明放出的热量大小为W。 理想气体状态方程与实验定律的配合使用：热力学第一定律解决“能量转化”问题，理想气体状态方程（或三个实验定律）解决“状态参量”问题，两者在综合题中缺一不可。等温用pV=常量（2026年T13第（2）问求p_b），等容用p/T=常量（2024年T13求末态压强），等压用V/T=常量。能根据题目条件判断应选用哪一条定律，并规范使用热力学温度（K） 代入。 宏观参量变化与微观量变化的连锁判断：形成稳定的推理链——体积决定分子数密度和分子间平均距离；温度决定分子平均动能和速率分布形态（高速分子占比）；压强由数密度和平均速率共同决定，宏观上表现为单位时间内分子对单位面积器壁的碰撞次数和作用力。能像2025年T8和2023年T3那样，从一个宏观条件出发，逐一判断数密度、平均距离、平均动能、碰撞频率四个微观量的变化方向。江苏卷选择题高频考查形式，务必熟练掌握。 图像与热力学定律的结合分析：掌握p-V、p-T、V-T图像中等温线、等容线、等压线的识别方法（如p-T图中过原点的直线为等容线，2023年T3的判据）。能从图像中判断过程性质 → 确定W和ΔU的情况 → 由第一定律推断Q的符号（吸热或放热）。对于多过程问题，能逐段分析每一过程中状态参量、做功、内能和吸放热的变化，再对全过程进行能量守恒的总体核算。 多过程综合题的拆解能力：掌握“逐段分析、找衔接点、总体核算”的方法——将连续的状态变化拆分为若干单一过程（等温、等容、等压、绝热），每一段先确定过程性质，再选用对应的状态方程和热力学第一定律；段与段之间通过共同的状态参量（如体积、温度、压强）衔接；最后可从全过程的能量守恒角度进行验证或求总量。契合江苏卷“从单一过程走向多过程综合”的命题趋势，务必重点突破。 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 热力学定律与能量守恒定律 知识点1 热力学第一定律 知●识●解●构 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)热传递。 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。 (3)符号法则 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 知识点2 热力学第二定律 知●识●解●构 1． 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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。” (2)用熵的概念表述 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”)。 (3)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。 2．能量守恒定律 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。 3．两类永动机 (1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。违背能量守恒定律，因此不可能实现。 (2)第二类永动机：从单一热库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。违背热力学第二定律，不可能实现。 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律【重】 例1（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 。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分。提起销子使活塞可以无摩擦地向右滑动，当活塞平衡时（     ） A．氢气的温度不变 B．氢气的压强增大 C．氧气的压强不变 D．氧气的内能变大 【答案】D 【详解】AB．由理想气体状态方程可知，因，初始氢气的压强大于氧气的压强，撤去销子后活塞向右移动，氢气的体积增大对外做功，绝热过程，由热力学第一定律知内能减小，温度降低，压强减小，故A错误，B错误； CD．氧气绝热压缩，外界对气体做功，由知内能增加，温度升高，体积减小且温度升高，则压强增大，故C错误，D正确。 故选D。 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了的功，同时气缸向外散热，则气缸里空气的内能改变为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】本题依据热力学第一定律分析，热力学第一定律表达式为 其中符号规则为：外界对系统做功时取正，系统对外做功时取负；系统吸收热量时取正，系统放出热量时取负。 外界对空气做功，取正，系统向外散热，即系统吸收的热量为，代入公式得 故选B。 考向2 热力学第二定律【重】 例2（25-26高二下·江苏扬州·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。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏淮安·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。 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏南京·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。 考点二 热力学第一定律综合应用 知识点1 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 知●识●解●构 1.在某一过程中，气体的p、V、T的变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 2.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，图像与横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。 知识点2 热力学第一定律与气体实验定律的综合 知●识●解●构 1．公式ΔU＝W＋Q中符号法则的理解 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. 求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路： 考●向●破●译 考向1 热力学第一定律与图像【重】 例1（2026·徐州三中·最后一卷）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·变角度】（25-26高二下·江苏南通海门·阶段测试）如图所示为一定质量的理想气体从状态开始，经历、两个状态再回到的循环过程。下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体吸收热量 B．过程中，气体吸收热量 C．过程中，气体吸收热量 D．整个循环过程中，气体与外界热交换总量为零 【答案】A 【详解】A．A→B的过程为等压变化，根据可知，体积增大，则温度升高；根据，由于体积增大，气体对外界做功，W为负值，温度升高，内能增大，为正值，可知Q为正值，即A→B的过程中，气体从外界吸收热量，故A正确； B．B→C的过程为等容变化，体积不变，根据可知，压强减小，则温度降低；根据，由于体积不变，气体不做功，W为零，温度降低，内能减小，为负值，可知Q为负值，即B→C的过程中，气体向外界释放热量，故B错误； C．过程，由结合图中A、C两点坐标，可知。根据，由于体积减小，外界对气体做功，W为正值，温度不变，为零，可知Q为负值，即的过程中，气体向外界释放热量，故C错误； D．由图像中的面积表示功，可知气体从A→B→C过程中气体对外界做的功，大于气体从C→A的过程中外界对气体做的功；回到初始位置，温度不变，总内能不变，由于全程气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，全过程气体吸收热量，故D错误。 故选A。 【变式训练2·变考法】（2026高三上·江苏南京·模拟）如图所示为一定质量的某种理想气体从状态到状态的体积随热力学温度的变化关系图像。已知气体在状态时的压强，体积，温度；在状态时的温度。 (1)求气体在状态时的体积； (2)若上述过程气体吸收的热量为，求该过程中气体内能的变化量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图像可知，图线延长线过坐标原点，说明与热力学温度成正比，根据理想气体状态方程，可得（常数），因此为等压变化，则有 代入数据解得 （2）过程，外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得 联立解得 考向2 热力学第一定律与气体实验定律【难】 例2（25-26高二下·江苏沭阳·阶段测试）如图甲所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体，用记号笔在玻璃管上A处做一标记（即图中虚线位置）。轻弹甲图中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图乙状，这一过程中封闭气体和水银均没有从试管中漏出，且温度不变，则下列说法正确的是（　　） A．合并后的水银柱下端处于玻璃管上A处的上方 B．合并后的水银柱下端处于玻璃管上位置不变 C．合并后与合并前比较气体总内能变大 D．气体合并过程中吸收热量 【答案】D 【详解】AB．把之前封闭的气体分为上、下两部分，上部分变化后压强不变，温度不变，则体积保持不变；下部分气体压强变小，温度不变，由玻意耳定律知其体积变大，因此稳定后水银下端应在A处的下方，故AB错误； CD．合并后，气体体积变大，气体对外界做功 温度不变 根据热力学第一定律，有 可知气体合并过程中吸收热量，故C错误，D正确。 故选D。 【变式训练1·变考法】（25-26高二下·江苏淮安·调研）如图甲所示，一台四冲程的内燃机气缸的容积，活塞横截面积。压缩冲程开始时，缸内气体的压强，温度，活塞在压缩冲程中移动的距离，压缩冲程结束时缸内气体的温度，此过程中活塞对气体做的功。气体传递给汽缸的热量。求： (1)压缩冲程结束时气体的压强； (2)压缩冲程过程中气体内能的变化量； (3)压缩冲程结束后，燃烧后的高压气体推动活塞移动0.1m，若气体对活塞的力随活塞移动距离的变化关系如图乙所示，此过程中气体内能减小了，求该过程中气体传递给汽缸的热量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）压缩后气体体积为 根据理想气体状态方程有 解得 （2）气体放出热量为 根据热力学第一定律有 解得 （3）气体对外做功，功的大小为图像下的面积，即 气体内能变化为 根据热力学第一定律有 解得。 【变式训练2·变考法】（25-26高二下·江苏连云港·阶段测试）如图所示，U形导管横截为，一端通过带孔瓶塞插在烧瓶内，另一端插在密度为的液体中，烧瓶及导管内封闭一定质量的理想气体，初始时导管内、外液面平齐。由于温度降低，导管内液面缓慢上升直至导管内、外液面高度差为，此过程中外界对气体做功为。已知大气压强为，重力加速度为，不考虑液体流动的影响。 (1)求此时烧瓶内气体的压强； (2)若在导管内液面上升过程中封闭气体放出热量为，求封闭气体的内能变化量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）以烧瓶外液面为参考面，根据连通器原理，同一水平面上压强相等。外界大气压强为，管内液面比管外高，则管内气体压强加上液柱产生的压强等于外界大气压强，即 解得 （2）根据热力学第一定律 其中为外界对气体做的功，为气体吸收的热量。题目已知外界对气体做功为，气体放出热量为，则气体吸收的热量，代入公式可得封闭气体的内能变化量 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·北京·高考）一定质量的理想气体在等温膨胀过程中（     ） A．气体压强减小 B．外界对气体做正功 C．气体分子平均动能增大 D．气体与外界无热量交换 【答案】A 【详解】A．一定质量的理想气体等温过程满足玻意耳定律（为常量），膨胀时体积增大，因此压强减小，故A正确； B．气体膨胀时体积增大，是气体对外界做功，外界对气体做负功，故B错误； C．理想气体分子平均动能仅由温度决定，等温过程温度不变，分子平均动能不变，故C错误； D．理想气体内能仅与温度有关，等温过程内能变化；根据热力学第一定律（为外界对气体做的功），本题中，可得，即气体从外界吸收热量，存在热量交换，故D错误。 故选A。 2．（2026·浙江·选考）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为的液体。初始时，瓶内气体处于状态 A，体积为。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止，随后通过细管缓慢吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A到状态 B 过程中，气体吸收热量。已知，，，，大气压强，g=10m/s2。 (1)图中液体________（选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)求气体在状态B时的体积； (3)求气体从状态A到状态B过程中对外做的功。 【答案】(1) 浸润 升高 (2)420cm3 (3)2.05J 【详解】（1）[1][2]图中管中液面上升且液面呈现凹状，则液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，毛细现象更加明显，管内液面升高。 （2）初态对活塞以及上面的液体分析可知气体压强 末态吸走液体后气体的压强为 根据玻意耳定律可知 解得气体在状态B时的体积为 （3）气体从状态A到状态B过程中气体温度不变，则根据热力学第一定律 其中 即气体对外做的功2.05J。 3．（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) 【详解】（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 4．（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) 【详解】（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 负号表示气体放出热量为。 （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 2 / 2 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