第50讲 热力学定律与能量守恒定律（专项训练）（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第50讲 热力学定律与能量守恒定律（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 2 巩固·知识解构 2 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 2 知识点2 热力学第一定律与图像的综合应用 3 知识点3 热力学第二定律的理解 3 模拟·基础演练 4 题型01 热力学第一定律的理解及应用 4 题型02 能量守恒定律（热学背景) 8 题型03 热力学第二定律 12 重难·创新演练 16 真题·实战演练 22 研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律的理解及应用 填空题T19(4分） 填空题T19(4分） 能量守恒定律（热学背景) 热力学第二定律 考情分析 本专题以选择题为主，单选 4 分、多选 6 分，总分 4-6 分，可结合气体大题综合设问。命题常结合理想气体状态变化、绝热过程、热机等情境模型。重点考查热力学第一定律中做功、热传递与内能变化的关系，热力学第二定律、热现象的方向性、能量守恒；经常和分子动理论、气体实验定律综合命题。侧重能量观念建构，考查过程分析、逻辑辨析能力，区分宏观热过程的方向限制，中档题型居多。 复习目标 吃透热力学第一、第二定律核心内涵，熟练掌握△U=W+Q 公式以及正负号规则；掌握理想气体内能特点，能够对等温、等容、等压、绝热过程分析做功、吸放热、内能变化；分清热力学第二定律的两种表述，辨析热现象的方向性、永动机问题；能从 P-V 图像、过程描述提取热学信息；规避符号判断错误、自发条件混淆、理想气体内能判断失误等易错点，熟练应对中档情境类选择题和综合简答。 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.热力学第一定律的理解 (1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。 (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。 (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。 (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。 2.三种特殊情况 (1)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。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。 ✨得分速记： 应用热力学第一定律的三点注意 (1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0。 (2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。 (3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生的变化。 知识点2 热力学第一定律与图像的综合应用 1.气体的状态变化可由图象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. ✨得分速记 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。 知识点3 热力学第二定律的理解 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.或表述为“第二类永动机是不可能制成的”. 2.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度增大的方向进行. 3.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律. ✨得分速记 1．对热力学第二定律关键词的理解 在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。 (1)“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。 (2)“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。 2．热力学第二定律的实质 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如 3．两类永动机的比较 分类 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 模拟·基础演练 考查重点：福建高考对这两个光学实验的考查，立足实验原理、操作规范与数据处理，侧重折射率测量、双缝干涉测光波长的原理理解，重视光路确定、条纹间距测量、误差来源分析。命题常结合实验装置、光路图、读数表格设问，会考查插针法、双缝干涉装置调节，常和折射定律、条纹间距公式综合。注重实验探究能力，会涉及仪器调节、异常光路、条纹缺失等问题，题型以选择、实验填空为主，计算难度适中，重在实验建模，强调从实验情境提取信息，完成原理判断、读数运算、误差分析的完整逻辑链条。 ⏳题型01 热力学第一定律的理解及应用 1．（2026·福建漳州·模拟预测）如图，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的氮气（视为理想气体），氮气的初始压强为，体积为。现对气球缓慢吹气，使瓶内氮气体积减小，保持温度不变，此时氮气的压强_________，该过程中氮气_________（填“吸收”或“放出”）热量。 【答案】 放出 【详解】[1]对气球缓慢吹气，瓶内气体经历等温压缩过程，压缩后氮气体积 由玻意耳定律 解得此时氮气的压强 [2]理想气体内能仅由温度决定，此过程氮气温度不变，内能不变，即 对气球缓慢吹气，气球压缩氮气，对氮气做正功，即；根据热力学第一定律 可知，故吹气过程中氮气放出热量。 2．（2025·福建厦门·模拟预测）小巴同学用铝制易拉罐和粗细均匀的透明薄吸管制作温度计，实验装置如图所示。向一个空的铝制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，并将吸管水平放置。不计环境大气压的变化，罐内气体视为理想气体。 (1)环境温度由缓慢上升至过程中，罐内气体__________（填“吸热”或“放热”）。 (2)将制作好的温度计竖直放置在某环境中（吸管在易拉罐上方），所测温度读数__________（填“大于”“小于”或“等于”）实际温度。 【答案】(1)吸热 (2)小于 【详解】（1）罐内气体压强恒定不变，环境温度升高时，罐内气体内能增大，，根据，可知罐内气体体积增大，外界对气体做负功，，根据，可知，罐内气体吸热； （2）若将制作好的温度计竖直放置在某环境中，管内液柱受重力作用，液柱向下运动，内部气体压强增大，体积减小，测量温度小于实际温度。 3．（2026·福建福州·模拟预测）某种椅子的结构如图所示，M、N两筒间密闭了长度为L压强为的气体（视为理想气体），M可沿N的内壁上下滑动。若室内温度不变，筒间气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，当M向下滑动高度时，筒内气体压强为__________，这个过程中筒内气体__________（选填“吸收”或“释放”）热量。 【答案】 释放 【详解】[1]设气体横截面积为，初始状态， M下滑后，气体长度变为， 密闭气体做等温变化，由玻意耳定律得 解得 [2]理想气体内能仅与温度有关，等温过程中气体内能变化 该过程是气体被压缩，外界对气体做功（），根据热力学第一定律 可得，因此气体释放热量。 4．（2026·福建·三模）水火箭是物理实践活动的经典项目。选一个完整塑料瓶做箭身，装清水，用带气门芯的橡胶塞塞紧瓶口，接到打气筒上。发射时把瓶口朝下固定在发射架上，缓慢打气，瓶内气压升高顶开橡胶塞，水瞬间喷出，火箭直冲上天。若未打气前瓶内封闭气体压强为，体积为，水喷出瞬间气体压强为，忽略打气过程中，塑料瓶体积和瓶内气体温度的变化，则通过打气筒充入瓶内的气体在压强为时的体积为___________，水喷出过程中，忽略通过瓶壁传递的热量，瓶内气体温度___________（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 降低 【详解】[1]打气过程瓶内气体温度不变，符合等温过程的玻意耳定律。 将所有气体整体作为研究对象， 初态：总压强为，总体积为 末态：压强为，体积 根据玻意耳定律 解得 [2]水喷出过程中，瓶内气体膨胀对外做功，；题目说明忽略瓶壁的热传递，即。 根据热力学第一定律 可得，气体内能减小。一定质量气体内能仅与温度有关，因此瓶内气体温度降低。 5．（25-26高三下·福建泉州·期中）如图，教师用自制教具演示“浮沉子”实验。一开口向下、导热良好的小瓶置于密封的矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段可视为理想气体的空气。先用手挤压矿泉水瓶，待小瓶下沉到底部后，再缓慢松开矿泉水瓶，小瓶缓慢上浮。若上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体体积________（填“增大”“减小”或“不变”），小瓶内气体________（填“吸热”、“放热”或“不吸热也不放热”）。 【答案】 增大 吸热 【详解】[1][2]小瓶缓慢上浮过程中，所处深度减小，根据液体压强公式可知，小瓶内封闭气体的压强随之减小。已知气体温度保持不变，根据玻意耳定律，压强减小，则气体体积增大。气体体积增大，气体对外做功，即。对于理想气体，温度不变则内能不变，即。根据热力学第一定律 可得 即气体从外界吸收热量。 6．（2026·福建三明·模拟预测）如图所示，将粗细均匀且一端开口导热的玻璃管放置在水平桌面上，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立起来时，当玻璃管转到竖直位置时，管内空气柱的长度_______（填“增大”、“不变”或“减小”）；此过程管中气体是_______（填“放热”或“吸热”）。 【答案】 减小 放热 【详解】[1]用、和、分别表示玻璃管水平、竖直时管内气体的压强和体积。大气压强为，当压强以为单位时，管内气体的压强为， 设玻璃管的横截面积为S，根据玻意耳定律有 解得 故当玻璃管转到竖直位置时，管内空气柱的长度减小； [2]管内气体体积减小，外界对气体做功；缓慢移动时温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体放热。 7．（2026·福建宁德·二模）2025年九三阅兵式上，由导热良好、全降解天然材料制作的8万只气球腾空而起。最初的阶段，气球上升，外界大气压强减小、温度降低。此过程中气球内气体对外界_________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”）；气球内部气体分子的平均动能_________（选填“增加”“减少”或“不变”）。 【答案】 做正功 减少 【详解】[1]气球上升过程中，外界大气压强减小，气球内部压强随之减小，导致气球体积增大，气体对外界做正功。 [2]由于气球材料导热良好，气球内气体温度随外界温度降低而降低。温度是分子平均动能的标志，温度降低，则气球内部气体分子的平均动能减少。 ⏳题型02 能量守恒定律（热学背景) 8．（2024·福建泉州·二模）（多选）温差发电原理：金属或者半导体的内部载流子的密度会随着温度的变化而变化，当维持物体两端的温差，可使载流子持续扩散，而形成稳定的电压。如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列说法正确的是（　　） A．金属铜是非晶体 B．该实验中有部分内能转化为电路的电能 C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高 D．该实验符合能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 【答案】BC 【详解】A．金属铜有确定的熔点，是晶体，故A错误； BC．该实验遵循能量守恒定律，最终将达到热平衡，内能转化为电能，热水温度降低，冷水温度升高，故BC正确； D．热水中减少的内能一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，所以该实验符合能量守恒定律，也不违背热力学第二定律，故D错误。 故选BC。 9．压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（　　） A．绝热压缩空气，分子平均动能不变 B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大 C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到 D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大 【答案】B 【详解】AB．绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，选项A错误，选项B正确； C．压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到，选项C错误； D．压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，选项D错误。 故选B。 10．（多选）关于热力学定律，下列说法正确的是___________。 A．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机 B．物体对外做功，其内能一定减少 C．气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的 D．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反热力学第二定律 E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律 【答案】CDE 【详解】A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误； B．根据热力学第一定律，物体对外做功，同时物体吸热，则其内能不一定改变，故B错误； C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的，故C正确； D．制冷设备可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，故D正确； E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律，故E正确。 故选CDE。 11．（2026·浙江·模拟预测）（多选）下面四幅图片涉及物理学的四个重大发现，下列说法正确的是（　　） A．图甲，爱因斯坦运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的 B．图乙，焦耳通过热功当量实验为能量守恒定律奠定了实验基础 C．图丙，著名的“泊松亮斑”证明了泊松的观点“光的粒子说” D．图丁，全息照相利用了激光相干性好的特点 【答案】BD 【详解】A．图甲，普朗克运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的，故A错误； B．图乙，焦耳通过热功当量实验为能量守恒定律奠定了实验基础，故B正确； C．图丙，著名的“泊松亮斑”是光的衍射现象，证明了“光的波动说”，故C错误； D．图丁，全息照相利用了激光相干性好的特点，故D正确。 故选BD。 12．（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 13．（2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度________，上部分气体分子的平均速率________（以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强________； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度________。 【答案】(1) 变小 变大 (2) (3) 【详解】（1）[1]当活塞密封不严时气体有一部分漏气到下半部分，所以上半部分气体的分子数密度减小。 [2]下方真空处有气体时，活塞会受到下部分气体的压力，使得上半部分弹簧变短，在绝热条件下弹簧弹性势能转化为内能，所以内能增大，故温度升高，上部分气体的分子平均速率增大。 （2）由于是轻质活塞，当活塞再次平衡时，上下部分气体压强相等，弹簧弹力为0。 根据理想气体状态方程，有 解得 （3）末状态下弹簧恢复原长，弹性势能转化为内能，初始时弹性势能为 所以内能的变化量 解得 14．（2024·浙江·一模）关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 【答案】A 【详解】A．“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复， “饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，不违背能量守恒定律，故A正确； B．迅速下压活塞，活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，使硝化棉被点燃，故B错误； C．分子的热运动与温度有关，温度越高分子运动的越剧烈，则扩散的快慢与温度有关，故C错误； D．冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能，故D错误。 故选A。 ⏳题型03 热力学第二定律 15．（2025·福建·模拟预测）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积相等的左右两部分。绝热活塞B被锁定，隔板A（厚度不计）的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到温度T2的状态2；则气体从状态1到状态2是______（选填“可逆”或“不可逆”）过程，T1______T2（选填“大于”、“小于”或“等于”）；随后电阻丝C开始加热，使气体达到温度T3的状态3，则全过程气体压强的变化为______（选填“一直增大”、“一直减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”）。 【答案】 不可逆 等于 先减小后增大 【详解】[1]根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程； [2]气体从状态1到状态2，气体不做功，也没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，即； [3]根据理想气体状态方程可知，气体从状态1到状态2，温度不变，体积增大，则气体压强减小，从状态2到状态3，温度升高，体积不变，压强增大，则全过程气体压强的变化为先减小后增大。 16．（2023·福建莆田·模拟预测）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体______（填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。 【答案】 小于 不能 【详解】[1] A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀，自由膨胀过程气体不做功，既有W=0 容器为绝热容器，则有Q=0 根据热力学第一定律可知 即气体内能不变，可知气体温度不变，根据 体积增大，则压强减小； [2]根据热力学第二定律可知，经足够长的时间，容器中的气体不能全部自动回到A部分。 17．（多选）用图示实验装置来测量大气压强，将一定质量不溶于水的理想气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管左右两边的水银面等高，烧瓶中气体体积为600 mL。现用注射器缓慢向烧瓶中注入150 mL的水，稳定后水银面的高度差为25 cm，不计细玻璃管和U形管中气体的体积，环境温度不变。则（　　） A．注水过程中瓶中气体体积不变 B．注水过程中瓶中气体内能变小 C．注水过程中瓶中气体放热 D．大气压强为75 cmHg 【答案】CD 【详解】A．由题可知，水进入瓶中，则瓶中气体体积变小，故A错； B．气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，内能也不变，故B错误； C．因为体积减少，说明外界对气体做功，，有热力学第二定律 气体内能不变，则气体对外放热，故C对； D．开始气压为大气压强，设为，初始，注水后 所以由玻意耳定律有 可得出 故D对。 故选CD。 18．（2025·吉林长春·一模）以下说法正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．单晶体和多晶体的某些物理性质具有各向异性，而非晶体是各向同性的 C．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在的斥力作用 D．热量在一定条件下可以从低温物体传递给高温物体 【答案】D 【详解】A．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，它反映的是颗粒周围液体/气体分子的无规则热运动，而非悬浮颗粒内部分子的热运动，A错误； B．非晶体是各向同性的，单晶体部分物理性质表现为各向异性，但多晶体由大量取向杂乱的单晶体晶粒组成，整体物理性质是各向同性的，B错误； C．压缩气体时表现出的抗拒压缩的力，本质是气体压强的宏观体现，也就是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果，通常常压下气体分子间距远大于分子力作用范围，分子间斥力几乎可以忽略。C错误； D．根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传递到高温物体，但如冰箱、空调的制冷循环，在外界做功的条件下，热量是可以从低温物体传递给高温物体的。D正确。 故选D。 19．（2026·湖南邵阳·一模）（多选）两端开口竖直放置的U形管中，用a、b两段水银柱封闭有一定质量的理想气体，平衡后如图所示。现向右侧直管中沿管壁缓慢注入适量的水银，忽略环境温度的变化，U形管导热性能良好。下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的体积变小 B．水银柱a左右两侧的高度差保持不变 C．外界对封闭气体做正功，气体向外界放出热量 D．该过程中热量可以自发地从低温物体传到高温物体 【答案】AC 【详解】A．向右侧直管注入水银，右侧水银柱高度增加，封闭气体的压强增大，气体被压缩，体积变小，故A正确； B．设左侧水银柱两侧液面的高度差为 由受力平衡可得气体压强 由于注入水银导致气体压强增大，而大气压不变 因此水银柱左右两侧的液面高度差必须增大，才能重新建立受力平衡，故B错误； C．气体体积减小，外界对气体做正功， U形管导热良好且环境温度不变，气体内能不变， 根据热力学第一定律 可知，气体向外界放出热量，故C正确； D．热量不能自发地从低温物体传到高温物体。该过程中热量由气体传递给外界，是在外界做功（注入水银）的条件下发生的，属于非自发过程，故D错误。 故选AC。 20．（2026·天津河西·模拟预测）（多选）关于课本中四幅图的描述，正确的是（    ） A．甲图中，饮水小鸭不是永动机，它吸收了空气的热量，才能够持续工作下去 B．乙图中，若热机没有漏气和摩擦，也没有机体热量的损失，燃料产生的热量也不可能完全转化成机械能 C．丙图中可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度 D．丁图是一种电感式微小位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是空心线圈，2是软铁芯。交流电源和电流表串联后接入传感器的线圈两端，物体向左移动时，电流表示数会变小 【答案】ABD 【详解】A．饮水小鸭不是永动机，它依靠头部沾水蒸发吸热，从空气中吸收热量改变重心，实现持续摆动，能量来自外界空气，不违反能量守恒，故A正确。 B．根据热力学第二定律，热机不可能将吸收的热量全部转化为机械能、不引起其他变化，即使消除了漏气、摩擦等热损失，热机效率也不可能达到100%，燃料热量不可能完全转化为机械能，故B正确； C．射线穿透能力极弱，一张薄纸就能阻挡它，无法穿透板材测量厚度，工业上是用穿透能力适中的射线测厚度，故C错误； D．物体向左移动时，软铁芯更多插入线圈，线圈自感系数增大，对交流电的感抗（阻碍作用）增大，电路电流减小，电流表示数变小，故D正确。 故选ABD。 21．（2026·浙江绍兴·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．粒子的质量会随着速度的增加而增大 B．能量的耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．光的振动方向只要不与透振方向平行就无法通过偏振片 D．放射性元素的衰变是由于强相互作用使核内的中子转化为质子和电子 【答案】AB 【详解】A．根据狭义相对论的质速关系，粒子的运动质量会随速度增加而增大，故A正确； B．根据热力学第二定律的内容可知，能量耗散是从能量的转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性，故B正确； C．只有光的振动方向与偏振片透振方向垂直时，光才完全无法通过；只要振动方向不垂直于透振方向，就会分解出平行透振方向的分量，可以通过偏振片，故C错误； D．放射性元素的衰变是由于弱相互作用使核内的中子转化为质子和电子，故D错误。 故选AB。 重难·创新演练 设题创新：命题反套路，弱化课本标准实验装置，多结合改进装置、生活简易方案出题。常把异形玻璃砖、半圆形介质、不同光源、改装双缝装置作为载体，考查原理迁移，避免直接套用固定实验步骤。会设置光路偏移、条纹模糊、条纹倾斜等新颖情景，要求学生自主分析操作失误原因。常与折射、色散知识点交叉融合，把实验测得的折射率、波长作为纽带分析色光性质。部分题目开放设问，不给出固定操作流程，需要学生自主设计步骤、评估方案优劣。注重考查实验思想迁移，以创新实验装置考查基础原理，规避刷题套路，侧重科学思维与实验探究能力，区分死记步骤与理解本质的考生。 1．（2026·天津河西·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．当分子间作用力表现为斥力时，分子间的距离越大，分子势能越小 B．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 C．一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，气体的内能不变，压强增大 D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 【答案】AD 【详解】A．当分子间作用力表现为斥力时，说明分子间的距离。随着分子间距离的增大，分子间斥力对分子做正功，分子势能减小，故A正确； B．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动，它是液体或气体分子无规则热运动的间接反映，而不是液体分子本身的运动，故B错误； C．一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，与外界没有热量交换，即，外界对气体做功，即 根据热力学第一定律可知，气体的内能增大；由于内能增大且体积减小，气体的温度升高，压强必然增大，故C错误； D．热力学第二定律表明，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在外界做功的条件下，热量是可以从低温物体向高温物体传递的，电冰箱的工作过程恰好说明了这一点，故D正确。 故选AD。 2．（2026·福建厦门·模拟预测）厦门市海沧区蔡尖尾山山顶的“天语舟”气象雷达站为厦门及周边天气提供实时监测和预警服务。一研究员从蔡尖尾山山底释放一气象探测气球，气球上升到山顶时，气球内部气体的压强变小。若气球上升过程中体积不变，则从山底到山顶，气球内气体分子的平均动能____________（选填“变大”“变小”或“不变”），气球内气体______________（选填“放出”或“吸收”）热量。 【答案】 变小 放出 【详解】[1]对于气球内部的一定质量的理想气体，根据理想气体状态方程，体积不变，压强变小，可得气体的温度变小；在热学中，温度是分子平均动能的唯一标志，气体的温度变小，那么气球内气体分子的平均动能也会变小。 [2]根据热力学第一定律，气体的内能减少，气球上升过程中体积不变，外界对气体不做功，可得，即气体向外界放出热量。 3．（2026·福建漳州·三模）如图甲，一个内壁光滑的绝热汽缸，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。现向活塞上表面缓慢倒入适量的细沙，则气体的内能________（填“增大”或“减小”）；图乙为倒沙前后气体分子的速率分布图像，则倒沙前对应的曲线为________（填“①”或“②”）。 【答案】 增大 ① 【详解】[1]汽缸和活塞均绝热，气体与外界没有热交换，即；倒入细沙后活塞下移，外界对气体做正功， 根据热力学第一定律，可得，因此气体内能增大。 [2]理想气体温度越高，分子平均速率越大，分子速率分布曲线的峰值会向速率更大的方向移动，且峰值更低。本题中倒沙后气体温度升高，因此温度更低的倒沙前，对应峰值靠左、峰值更高的曲线①。 4．（2026·福建三明·二模）如图，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中保持环境温度不变，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的氮气A，现对气球缓慢吹气，使瓶内氮气A的体积减小ΔV，测得其压强增大了20%，此时氮气A的压强记为p1；继续吹气，使瓶内氮气A的体积再减小ΔV，此时其压强记为p2，则______上述实验过程中氮气A的内能______（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 不变 【详解】[1]设氮气初始压强为，初始体积为。一次压缩后，压强，体积为，由玻意耳定律 解得 第二次压缩后，体积为 压强为，由玻意耳定律 解得 因此 [2]理想气体内能仅由温度决定，本过程环境温度不变，氮气A温度不变，因此内能不变。 5．（2026·福建福州·二模）模拟肺部工作原理的装置如图所示，塑料管上端开口与大气相通，下端在玻璃瓶内分别连通两个“气球肺”，玻璃瓶的底部用弹性良好的橡胶膜密封。向下拉动橡胶膜，“气球肺”膨胀，为吸气过程；松开橡胶膜，“气球肺”恢复原状，为呼气过程。若所有气体视为理想气体，温度保持不变，外界大气压不变。吸气过程，瓶内封闭气体的压强_______（选填“变大”“变小”或“不变”），瓶内封闭气体从外界_______（选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”）热量。 【答案】 变小 吸收 【详解】[1]向下拉动橡胶膜，瓶内的气体体积增大，根据玻意耳定律 可知内部气体压强变小，使得外界气压大于内部气压，使得气球肺膨胀。 [2]当瓶内气体体积增加时，气体对外界做功，有 变化前后温度不变，所以内能变化量为0，根据热力学第一定律有 所以 所以气体从外界吸收热量。 6．（2026·福建南平·一模）如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 【答案】 80 4.0 吸热 【详解】[1]管竖直时，管内气体的压强 [2]将玻璃管缓慢转至水平，根据玻意耳定律可知 其中 解得 [3]此过程中管内气体温度不变，则内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。 7．（2026·福建泉州·三模）一定质量的理想气体的压强随热力学温度变化过程如图所示。从状态a变化到状态b，气体的体积__________（填“变大”“变小”或“不变”），气体内能的减少量__________（填“大于”“小于”或“等于”）气体放出的热量。 【答案】 不变 等于 【详解】[1]根据理想气体状态方程 变形可得 在图像中，过坐标原点的倾斜直线，线上任意点的为定值，因此体积不变，表示等容变化。本题中延长线过原点，所以从到体积不变。 [2]理想气体的内能仅由温度决定，从到温度降低，因此内能减少，即 因为体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，即 根据热力学第一定律，可得 为负，则为负，因此内能的减少量等于气体放出的热量。 8．（2026·福建福州·二模）伽利略设计的一种测温装置如图所示，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气。若外界大气压强不变，温度升高，则玻璃管内水柱液面______（选填“升高”“降低”或“不变”），玻璃泡内气体______（选填“吸热”或“放热”）。 【答案】 降低 吸热 【详解】[1]设外界大气压强为p0，玻璃管中液柱高为h，玻璃泡中的气体压强为 根据理想气体状态方程有 当外界大气压强不变，温度升高时，玻璃泡中的气体温度升高，则pV增大，玻璃管内水柱液面降低； [2]由于玻璃管内水柱液面降低，则气体对外做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。 9．（25-26高三下·福建厦门·开学考试）如图所示，密封的大塑料瓶中装有清水，一个玻璃小瓶漂浮在水面上，小瓶开口竖直向下，且小瓶内有空气。缓慢挤压塑料瓶，小瓶下沉，瓶内空气可视为理想气体且温度不变，下沉过程中小瓶内的气体______（填“吸收”或“放出”）热量。已知未挤压大瓶时，大瓶内空气压强为，小瓶内空气柱高为2，内外液面高度差为，清水密度为，重力加速度为，小瓶壁厚不计，当小瓶内空气压强为______时，小瓶刚好完全没入水中。 【答案】 放出 【详解】[1]缓慢挤压塑料瓶时，塑料瓶内的气体体积减小，根据玻意耳定律，有 气体压强增大，所以小瓶内的气体压强也增加 同理在等温情况下，小瓶内气体体积减小，外界对气体做功， 根据热力学第一定律， 温度不变时， 所以，气体放出热量。 [2]小瓶在初态与末状态时都是悬浮在水中保持平衡的，所以 排开液体的体积量是相同的，设小瓶横截面积为S，排开的液体量 末状态时瓶的底部与液面相平，所以此时瓶内气体的长度为h。 瓶内气体初状态压强为 根据玻意耳定律，有 所以末状态小瓶内气体的压强为 10．（2026·福建·一模）如图所示是喷水壶的原理结构图，喷壶中装有一部分水，将喷壶盖好并密封阀门，通过打气筒向喷壶内充入一部分气体，同时壶内气体温度升高；打开阀门，可通过喷嘴不断向外喷出雾状的水，同时壶内气体温度降低。则下列说法正确的是（　　） A．向壶内充气过程，因为气体分子间距离减小，分子间斥力增大，所以气体压强增大 B．向壶内充气过程，气体分子的速率都增大 C．打开阀门后，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少 D．打开阀门后，壶内气体内能减少的唯一原因是气体温度降低 【答案】C 【详解】A．充气过程中单位体积内气体分子的数量增加，气体分子的数密度增大，导致单位时间内与单位面积壶内壁碰撞的气体分子数增多，从而使气体压强增大，故错误； B．向壶内充气过程，壶内气体温度升高，则气体分子运动的平均速率增大，并不是每个气体分子的速率都增大，故B错误； C．打开阀门后，壶内气体分子密度变小，气体压强减小，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少，故C正确； D．打开阀门后，气体对外做功，气体温度降低，内能减少，但是气体内能减少的原因除了气体温度降低外，还有气体的物质的量减小，故D错误。 故选C。 真题·实战演练 高频考点：高频考点集中在插针法测折射率的原理、双缝干涉测光波长公式，重点是光路找点、游标卡尺 / 螺旋测微器读数、条纹间距计算。实验操作步骤、仪器调节（单缝双缝平行、共轴等高）是高频选择题考点；误差来源分析、改进方案经常作为实验填空设问。常结合色散，由折射率、波长对比不同色光特点。易错点集中在入射角折射角混淆、条纹计数出错、仪器读数失误、分不清系统误差与偶然误差，是试卷主要失分点。 1．（2025·福建·高考真题）某智能洗衣机液位控制原理如图所示。洗衣缸中的水将一定质量的空气封闭在与底部相连的细管中，洗衣机通过压力传感器感知管中空气压强，从而控制水位。假设细管粗细均匀，进排水过程管中空气为理想气体，温度不变。某次排水过程中，管中封闭空气的压强为p1时，空气柱长度为；当封闭空气的压强为p2时，空气柱长度为___________ ，排水过程管中空气对外___________ 。（填“做正功”，“做负功”或“不做功”） 【答案】 做正功 【详解】[1]设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有 可得 [2]根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。 2．（2024·福建·高考真题）夜间环境温度为时，某汽车轮胎的胎压为个标准大气压，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变。次日中午，环境温度升至，此时胎压为_____个标准大气压，胎内气体的内能_____（填“大于”“等于”或“小于”）时的内能。（计算时取） 【答案】 3.0/3 大于 【详解】[1]设大气压强为，初始时， 末状态时 根据查理定律 代入数值解得 [2]一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故温度升高时内能增大，故时胎内气体的内能大于时的内能。 3．（2023·福建·高考真题）一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能_________（填“增加”“减少”或“不变”），气体对外界_________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。 【答案】 不变 做正功 吸热 【详解】[1]完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变； [2][3]对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律 因为，可知因W＜0 则Q＞0 所以气体从外界吸收热量。 4．（2022·福建·高考真题）带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于a状态，然后经过状态变化过程到达c状态。在图中变化过程如图所示。 （1）气体从a状态经过到达b状态的过程中压强____________。（填“增大”、“减小”或“不变”） （2）气体从b状态经过到达c状态的过程要____________。（填“吸收”或“放出”）热量。 【答案】 增大 放出 【详解】（1）[1]由图像可知，气体从a状态经过到达b状态的过程中，气体的体积保持不变，温度升高，根据 可知气体的压强增大。 （2）[2]由图像可知，气体从b状态经过到达c状态的过程，气体的温度保持不变，则气体的内能保持不变；气体的体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体对外放出热量。 5．（2026·浙江·高考真题）如图所示，在平台上固定安装一个内壁光滑的绝热汽缸，缸内被绝热活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞处于位置1被锁定，抽气后气体处于状态。解除锁定，活塞移至位置2处时再次被锁定。接着用电阻丝为气体加热，直至气体达到状态。已知气体在状态时，压强，体积，温度，在状态时，压强，体积。 (1)求气体在状态时的温度； (2)从状态到状态，气体内能增加；电阻丝发热为气体提供的热量。求状态到状态过程中外界对气体做的功； (3)气体处于状态时，让平台匀速上升，则气体的内能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；相对于汽缸，向上运动的分子数目___________（选填“明显大于”、“明显小于”或“近似等于”）向下运动的分子数目。 【答案】(1)450K (2)400J (3) 不变 近似等于 【详解】（1）对封闭的一定质量理想气体，由理想气体状态方程 整理得： （2）根据热力学第一定律，气体内能变化满足 将已知、代入 解得 （3）[1]理想气体的内能宏观上只和温度有关。平台匀速上升属于宏观机械运动，不会改变气体分子的无规则热运动剧烈程度，气体温度不变，因此内能不变。 [2] 气体分子的无规则热运动是各向同性的，平台匀速上升的宏观运动不会破坏分子热运动的统计均匀性，因此相对于汽缸，向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第50讲 热力学定律与能量守恒定律（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 2 巩固·知识解构 2 知识点1 热力学第一定律与能量守恒定律 2 知识点2 热力学第一定律与图像的综合应用 3 知识点3 热力学第二定律的理解 3 模拟·基础演练 4 题型01 热力学第一定律的理解及应用 4 题型02 能量守恒定律（热学背景) 6 题型03 热力学第二定律 9 重难·创新演练 11 真题·实战演练 14 研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律的理解及应用 填空题T19(4分） 填空题T19(4分） 能量守恒定律（热学背景) 热力学第二定律 考情分析 本专题以选择题为主，单选 4 分、多选 6 分，总分 4-6 分，可结合气体大题综合设问。命题常结合理想气体状态变化、绝热过程、热机等情境模型。重点考查热力学第一定律中做功、热传递与内能变化的关系，热力学第二定律、热现象的方向性、能量守恒；经常和分子动理论、气体实验定律综合命题。侧重能量观念建构，考查过程分析、逻辑辨析能力，区分宏观热过程的方向限制，中档题型居多。 复习目标 吃透热力学第一、第二定律核心内涵，熟练掌握△U=W+Q 公式以及正负号规则；掌握理想气体内能特点，能够对等温、等容、等压、绝热过程分析做功、吸放热、内能变化；分清热力学第二定律的两种表述，辨析热现象的方向性、永动机问题；能从 P-V 图像、过程描述提取热学信息；规避符号判断错误、自发条件混淆、理想气体内能判断失误等易错点，熟练应对中档情境类选择题和综合简答。 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.热力学第一定律的理解 (1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。 (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。 (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。 (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。 2.三种特殊情况 (1)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。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。 ✨得分速记： 应用热力学第一定律的三点注意 (1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0。 (2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。 (3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生的变化。 知识点2 热力学第一定律与图像的综合应用 1.气体的状态变化可由图象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. ✨得分速记 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。 知识点3 热力学第二定律的理解 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.或表述为“第二类永动机是不可能制成的”. 2.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度增大的方向进行. 3.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律. ✨得分速记 1．对热力学第二定律关键词的理解 在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。 (1)“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。 (2)“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。 2．热力学第二定律的实质 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如 3．两类永动机的比较 分类 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 模拟·基础演练 考查重点：福建高考对这两个光学实验的考查，立足实验原理、操作规范与数据处理，侧重折射率测量、双缝干涉测光波长的原理理解，重视光路确定、条纹间距测量、误差来源分析。命题常结合实验装置、光路图、读数表格设问，会考查插针法、双缝干涉装置调节，常和折射定律、条纹间距公式综合。注重实验探究能力，会涉及仪器调节、异常光路、条纹缺失等问题，题型以选择、实验填空为主，计算难度适中，重在实验建模，强调从实验情境提取信息，完成原理判断、读数运算、误差分析的完整逻辑链条。 ⏳题型01 热力学第一定律的理解及应用 1．（2026·福建漳州·模拟预测）如图，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的氮气（视为理想气体），氮气的初始压强为，体积为。现对气球缓慢吹气，使瓶内氮气体积减小，保持温度不变，此时氮气的压强_________，该过程中氮气_________（填“吸收”或“放出”）热量。 2．（2025·福建厦门·模拟预测）小巴同学用铝制易拉罐和粗细均匀的透明薄吸管制作温度计，实验装置如图所示。向一个空的铝制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，并将吸管水平放置。不计环境大气压的变化，罐内气体视为理想气体。 (1)环境温度由缓慢上升至过程中，罐内气体__________（填“吸热”或“放热”）。 (2)将制作好的温度计竖直放置在某环境中（吸管在易拉罐上方），所测温度读数__________（填“大于”“小于”或“等于”）实际温度。 3．（2026·福建福州·模拟预测）某种椅子的结构如图所示，M、N两筒间密闭了长度为L压强为的气体（视为理想气体），M可沿N的内壁上下滑动。若室内温度不变，筒间气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，当M向下滑动高度时，筒内气体压强为__________，这个过程中筒内气体__________（选填“吸收”或“释放”）热量。 4．（2026·福建·三模）水火箭是物理实践活动的经典项目。选一个完整塑料瓶做箭身，装清水，用带气门芯的橡胶塞塞紧瓶口，接到打气筒上。发射时把瓶口朝下固定在发射架上，缓慢打气，瓶内气压升高顶开橡胶塞，水瞬间喷出，火箭直冲上天。若未打气前瓶内封闭气体压强为，体积为，水喷出瞬间气体压强为，忽略打气过程中，塑料瓶体积和瓶内气体温度的变化，则通过打气筒充入瓶内的气体在压强为时的体积为___________，水喷出过程中，忽略通过瓶壁传递的热量，瓶内气体温度___________（填“升高”“降低”或“不变”）。 5．（25-26高三下·福建泉州·期中）如图，教师用自制教具演示“浮沉子”实验。一开口向下、导热良好的小瓶置于密封的矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段可视为理想气体的空气。先用手挤压矿泉水瓶，待小瓶下沉到底部后，再缓慢松开矿泉水瓶，小瓶缓慢上浮。若上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体体积________（填“增大”“减小”或“不变”），小瓶内气体________（填“吸热”、“放热”或“不吸热也不放热”）。 6．（2026·福建三明·模拟预测）如图所示，将粗细均匀且一端开口导热的玻璃管放置在水平桌面上，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立起来时，当玻璃管转到竖直位置时，管内空气柱的长度_______（填“增大”、“不变”或“减小”）；此过程管中气体是_______（填“放热”或“吸热”）。 7．（2026·福建宁德·二模）2025年九三阅兵式上，由导热良好、全降解天然材料制作的8万只气球腾空而起。最初的阶段，气球上升，外界大气压强减小、温度降低。此过程中气球内气体对外界_________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”）；气球内部气体分子的平均动能_________（选填“增加”“减少”或“不变”）。 ⏳题型02 能量守恒定律（热学背景) 8．（2024·福建泉州·二模）（多选）温差发电原理：金属或者半导体的内部载流子的密度会随着温度的变化而变化，当维持物体两端的温差，可使载流子持续扩散，而形成稳定的电压。如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列说法正确的是（　　） A．金属铜是非晶体 B．该实验中有部分内能转化为电路的电能 C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高 D．该实验符合能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 9．压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（　　） A．绝热压缩空气，分子平均动能不变 B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大 C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到 D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大 10．（多选）关于热力学定律，下列说法正确的是___________。 A．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机 B．物体对外做功，其内能一定减少 C．气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的 D．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反热力学第二定律 E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律 11．（2026·浙江·模拟预测）（多选）下面四幅图片涉及物理学的四个重大发现，下列说法正确的是（　　） A．图甲，爱因斯坦运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的 B．图乙，焦耳通过热功当量实验为能量守恒定律奠定了实验基础 C．图丙，著名的“泊松亮斑”证明了泊松的观点“光的粒子说” D．图丁，全息照相利用了激光相干性好的特点 12．（2026·浙江嘉兴·二模）如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 13．（2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度________，上部分气体分子的平均速率________（以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强________； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度________。 14．（2024·浙江·一模）关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 ⏳题型03 热力学第二定律 15．（2025·福建·模拟预测）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积相等的左右两部分。绝热活塞B被锁定，隔板A（厚度不计）的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到温度T2的状态2；则气体从状态1到状态2是______（选填“可逆”或“不可逆”）过程，T1______T2（选填“大于”、“小于”或“等于”）；随后电阻丝C开始加热，使气体达到温度T3的状态3，则全过程气体压强的变化为______（选填“一直增大”、“一直减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”）。 16．（2023·福建莆田·模拟预测）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体______（填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。 17．（多选）用图示实验装置来测量大气压强，将一定质量不溶于水的理想气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管左右两边的水银面等高，烧瓶中气体体积为600 mL。现用注射器缓慢向烧瓶中注入150 mL的水，稳定后水银面的高度差为25 cm，不计细玻璃管和U形管中气体的体积，环境温度不变。则（　　） A．注水过程中瓶中气体体积不变 B．注水过程中瓶中气体内能变小 C．注水过程中瓶中气体放热 D．大气压强为75 cmHg 18．（2025·吉林长春·一模）以下说法正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．单晶体和多晶体的某些物理性质具有各向异性，而非晶体是各向同性的 C．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在的斥力作用 D．热量在一定条件下可以从低温物体传递给高温物体 19．（2026·湖南邵阳·一模）（多选）两端开口竖直放置的U形管中，用a、b两段水银柱封闭有一定质量的理想气体，平衡后如图所示。现向右侧直管中沿管壁缓慢注入适量的水银，忽略环境温度的变化，U形管导热性能良好。下列说法正确的是（　　） A．封闭气体的体积变小 B．水银柱a左右两侧的高度差保持不变 C．外界对封闭气体做正功，气体向外界放出热量 D．该过程中热量可以自发地从低温物体传到高温物体 20．（2026·天津河西·模拟预测）（多选）关于课本中四幅图的描述，正确的是（    ） A．甲图中，饮水小鸭不是永动机，它吸收了空气的热量，才能够持续工作下去 B．乙图中，若热机没有漏气和摩擦，也没有机体热量的损失，燃料产生的热量也不可能完全转化成机械能 C．丙图中可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度 D．丁图是一种电感式微小位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是空心线圈，2是软铁芯。交流电源和电流表串联后接入传感器的线圈两端，物体向左移动时，电流表示数会变小 21．（2026·浙江绍兴·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．粒子的质量会随着速度的增加而增大 B．能量的耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．光的振动方向只要不与透振方向平行就无法通过偏振片 D．放射性元素的衰变是由于强相互作用使核内的中子转化为质子和电子 重难·创新演练 设题创新：命题反套路，弱化课本标准实验装置，多结合改进装置、生活简易方案出题。常把异形玻璃砖、半圆形介质、不同光源、改装双缝装置作为载体，考查原理迁移，避免直接套用固定实验步骤。会设置光路偏移、条纹模糊、条纹倾斜等新颖情景，要求学生自主分析操作失误原因。常与折射、色散知识点交叉融合，把实验测得的折射率、波长作为纽带分析色光性质。部分题目开放设问，不给出固定操作流程，需要学生自主设计步骤、评估方案优劣。注重考查实验思想迁移，以创新实验装置考查基础原理，规避刷题套路，侧重科学思维与实验探究能力，区分死记步骤与理解本质的考生。 1．（2026·天津河西·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．当分子间作用力表现为斥力时，分子间的距离越大，分子势能越小 B．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 C．一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，气体的内能不变，压强增大 D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 2．（2026·福建厦门·模拟预测）厦门市海沧区蔡尖尾山山顶的“天语舟”气象雷达站为厦门及周边天气提供实时监测和预警服务。一研究员从蔡尖尾山山底释放一气象探测气球，气球上升到山顶时，气球内部气体的压强变小。若气球上升过程中体积不变，则从山底到山顶，气球内气体分子的平均动能____________（选填“变大”“变小”或“不变”），气球内气体______________（选填“放出”或“吸收”）热量。 3．（2026·福建漳州·三模）如图甲，一个内壁光滑的绝热汽缸，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。现向活塞上表面缓慢倒入适量的细沙，则气体的内能________（填“增大”或“减小”）；图乙为倒沙前后气体分子的速率分布图像，则倒沙前对应的曲线为________（填“①”或“②”）。 4．（2026·福建三明·二模）如图，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中保持环境温度不变，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的氮气A，现对气球缓慢吹气，使瓶内氮气A的体积减小ΔV，测得其压强增大了20%，此时氮气A的压强记为p1；继续吹气，使瓶内氮气A的体积再减小ΔV，此时其压强记为p2，则______上述实验过程中氮气A的内能______（填“增大”“减小”或“不变”）。 5．（2026·福建福州·二模）模拟肺部工作原理的装置如图所示，塑料管上端开口与大气相通，下端在玻璃瓶内分别连通两个“气球肺”，玻璃瓶的底部用弹性良好的橡胶膜密封。向下拉动橡胶膜，“气球肺”膨胀，为吸气过程；松开橡胶膜，“气球肺”恢复原状，为呼气过程。若所有气体视为理想气体，温度保持不变，外界大气压不变。吸气过程，瓶内封闭气体的压强_______（选填“变大”“变小”或“不变”），瓶内封闭气体从外界_______（选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”）热量。 6．（2026·福建南平·一模）如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 7．（2026·福建泉州·三模）一定质量的理想气体的压强随热力学温度变化过程如图所示。从状态a变化到状态b，气体的体积__________（填“变大”“变小”或“不变”），气体内能的减少量__________（填“大于”“小于”或“等于”）气体放出的热量。 8．（2026·福建福州·二模）伽利略设计的一种测温装置如图所示，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气。若外界大气压强不变，温度升高，则玻璃管内水柱液面______（选填“升高”“降低”或“不变”），玻璃泡内气体______（选填“吸热”或“放热”）。 9．（25-26高三下·福建厦门·开学考试）如图所示，密封的大塑料瓶中装有清水，一个玻璃小瓶漂浮在水面上，小瓶开口竖直向下，且小瓶内有空气。缓慢挤压塑料瓶，小瓶下沉，瓶内空气可视为理想气体且温度不变，下沉过程中小瓶内的气体______（填“吸收”或“放出”）热量。已知未挤压大瓶时，大瓶内空气压强为，小瓶内空气柱高为2，内外液面高度差为，清水密度为，重力加速度为，小瓶壁厚不计，当小瓶内空气压强为______时，小瓶刚好完全没入水中。 10．（2026·福建·一模）如图所示是喷水壶的原理结构图，喷壶中装有一部分水，将喷壶盖好并密封阀门，通过打气筒向喷壶内充入一部分气体，同时壶内气体温度升高；打开阀门，可通过喷嘴不断向外喷出雾状的水，同时壶内气体温度降低。则下列说法正确的是（　　） A．向壶内充气过程，因为气体分子间距离减小，分子间斥力增大，所以气体压强增大 B．向壶内充气过程，气体分子的速率都增大 C．打开阀门后，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少 D．打开阀门后，壶内气体内能减少的唯一原因是气体温度降低 真题·实战演练 高频考点：高频考点集中在插针法测折射率的原理、双缝干涉测光波长公式，重点是光路找点、游标卡尺 / 螺旋测微器读数、条纹间距计算。实验操作步骤、仪器调节（单缝双缝平行、共轴等高）是高频选择题考点；误差来源分析、改进方案经常作为实验填空设问。常结合色散，由折射率、波长对比不同色光特点。易错点集中在入射角折射角混淆、条纹计数出错、仪器读数失误、分不清系统误差与偶然误差，是试卷主要失分点。 1．（2025·福建·高考真题）某智能洗衣机液位控制原理如图所示。洗衣缸中的水将一定质量的空气封闭在与底部相连的细管中，洗衣机通过压力传感器感知管中空气压强，从而控制水位。假设细管粗细均匀，进排水过程管中空气为理想气体，温度不变。某次排水过程中，管中封闭空气的压强为p1时，空气柱长度为；当封闭空气的压强为p2时，空气柱长度为___________ ，排水过程管中空气对外___________ 。（填“做正功”，“做负功”或“不做功”） 2．（2024·福建·高考真题）夜间环境温度为时，某汽车轮胎的胎压为个标准大气压，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变。次日中午，环境温度升至，此时胎压为_____个标准大气压，胎内气体的内能_____（填“大于”“等于”或“小于”）时的内能。（计算时取） 3．（2023·福建·高考真题）一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能_________（填“增加”“减少”或“不变”），气体对外界_________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。 4．（2022·福建·高考真题）带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于a状态，然后经过状态变化过程到达c状态。在图中变化过程如图所示。 （1）气体从a状态经过到达b状态的过程中压强____________。（填“增大”、“减小”或“不变”） （2）气体从b状态经过到达c状态的过程要____________。（填“吸收”或“放出”）热量。 5．（2026·浙江·高考真题）如图所示，在平台上固定安装一个内壁光滑的绝热汽缸，缸内被绝热活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞处于位置1被锁定，抽气后气体处于状态。解除锁定，活塞移至位置2处时再次被锁定。接着用电阻丝为气体加热，直至气体达到状态。已知气体在状态时，压强，体积，温度，在状态时，压强，体积。 (1)求气体在状态时的温度； (2)从状态到状态，气体内能增加；电阻丝发热为气体提供的热量。求状态到状态过程中外界对气体做的功； (3)气体处于状态时，让平台匀速上升，则气体的内能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；相对于汽缸，向上运动的分子数目___________（选填“明显大于”、“明显小于”或“近似等于”）向下运动的分子数目。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第50讲 热力学定律与能量守恒定律（专项训练） 模拟·基础演练 题号 8 9 10 11 12 14 17 18 19 20 答案 BC B CDE BD B A CD D AC ABD 题号 21 答案 AB ⏳题型01 热力学第一定律的理解及应用 1．【答案】 放出 【详解】[1]对气球缓慢吹气，瓶内气体经历等温压缩过程，压缩后氮气体积 由玻意耳定律 解得此时氮气的压强 [2]理想气体内能仅由温度决定，此过程氮气温度不变，内能不变，即 对气球缓慢吹气，气球压缩氮气，对氮气做正功，即；根据热力学第一定律 可知，故吹气过程中氮气放出热量。 2．【答案】(1)吸热 (2)小于 【详解】（1）罐内气体压强恒定不变，环境温度升高时，罐内气体内能增大，，根据，可知罐内气体体积增大，外界对气体做负功，，根据，可知，罐内气体吸热； （2）若将制作好的温度计竖直放置在某环境中，管内液柱受重力作用，液柱向下运动，内部气体压强增大，体积减小，测量温度小于实际温度。 3．【答案】 释放 【详解】[1]设气体横截面积为，初始状态， M下滑后，气体长度变为， 密闭气体做等温变化，由玻意耳定律得 解得 [2]理想气体内能仅与温度有关，等温过程中气体内能变化 该过程是气体被压缩，外界对气体做功（），根据热力学第一定律 可得，因此气体释放热量。 4．【答案】 降低 【详解】[1]打气过程瓶内气体温度不变，符合等温过程的玻意耳定律。 将所有气体整体作为研究对象， 初态：总压强为，总体积为 末态：压强为，体积 根据玻意耳定律 解得 [2]水喷出过程中，瓶内气体膨胀对外做功，；题目说明忽略瓶壁的热传递，即。 根据热力学第一定律 可得，气体内能减小。一定质量气体内能仅与温度有关，因此瓶内气体温度降低。 5．【答案】 增大 吸热 【详解】[1][2]小瓶缓慢上浮过程中，所处深度减小，根据液体压强公式可知，小瓶内封闭气体的压强随之减小。已知气体温度保持不变，根据玻意耳定律，压强减小，则气体体积增大。气体体积增大，气体对外做功，即。对于理想气体，温度不变则内能不变，即。根据热力学第一定律 可得 即气体从外界吸收热量。 6．【答案】 减小 放热 【详解】[1]用、和、分别表示玻璃管水平、竖直时管内气体的压强和体积。大气压强为，当压强以为单位时，管内气体的压强为， 设玻璃管的横截面积为S，根据玻意耳定律有 解得 故当玻璃管转到竖直位置时，管内空气柱的长度减小； [2]管内气体体积减小，外界对气体做功；缓慢移动时温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体放热。 7．【答案】 做正功 减少 【详解】[1]气球上升过程中，外界大气压强减小，气球内部压强随之减小，导致气球体积增大，气体对外界做正功。 [2]由于气球材料导热良好，气球内气体温度随外界温度降低而降低。温度是分子平均动能的标志，温度降低，则气球内部气体分子的平均动能减少。 ⏳题型02 能量守恒定律（热学背景) 8．【答案】BC 【详解】A．金属铜有确定的熔点，是晶体，故A错误； BC．该实验遵循能量守恒定律，最终将达到热平衡，内能转化为电能，热水温度降低，冷水温度升高，故BC正确； D．热水中减少的内能一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，所以该实验符合能量守恒定律，也不违背热力学第二定律，故D错误。 故选BC。 9．【答案】B 【详解】AB．绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，选项A错误，选项B正确； C．压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到，选项C错误； D．压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，选项D错误。 故选B。 10．【答案】CDE 【详解】A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误； B．根据热力学第一定律，物体对外做功，同时物体吸热，则其内能不一定改变，故B错误； C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的，故C正确； D．制冷设备可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，故D正确； E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律，故E正确。 故选CDE。 11．【答案】BD 【详解】A．图甲，普朗克运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的，故A错误； B．图乙，焦耳通过热功当量实验为能量守恒定律奠定了实验基础，故B正确； C．图丙，著名的“泊松亮斑”是光的衍射现象，证明了“光的波动说”，故C错误； D．图丁，全息照相利用了激光相干性好的特点，故D正确。 故选BD。 12．【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 13．【答案】(1) 变小 变大 (2) (3) 【详解】（1）[1]当活塞密封不严时气体有一部分漏气到下半部分，所以上半部分气体的分子数密度减小。 [2]下方真空处有气体时，活塞会受到下部分气体的压力，使得上半部分弹簧变短，在绝热条件下弹簧弹性势能转化为内能，所以内能增大，故温度升高，上部分气体的分子平均速率增大。 （2）由于是轻质活塞，当活塞再次平衡时，上下部分气体压强相等，弹簧弹力为0。 根据理想气体状态方程，有 解得 （3）末状态下弹簧恢复原长，弹性势能转化为内能，初始时弹性势能为 所以内能的变化量 解得 14．【答案】A 【详解】A．“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复， “饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，不违背能量守恒定律，故A正确； B．迅速下压活塞，活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，使硝化棉被点燃，故B错误； C．分子的热运动与温度有关，温度越高分子运动的越剧烈，则扩散的快慢与温度有关，故C错误； D．冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能，故D错误。 故选A。 ⏳题型03 热力学第二定律 15．【答案】 不可逆 等于 先减小后增大 【详解】[1]根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程； [2]气体从状态1到状态2，气体不做功，也没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，即； [3]根据理想气体状态方程可知，气体从状态1到状态2，温度不变，体积增大，则气体压强减小，从状态2到状态3，温度升高，体积不变，压强增大，则全过程气体压强的变化为先减小后增大。 16．【答案】 小于 不能 【详解】[1] A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀，自由膨胀过程气体不做功，既有W=0 容器为绝热容器，则有Q=0 根据热力学第一定律可知 即气体内能不变，可知气体温度不变，根据 体积增大，则压强减小； [2]根据热力学第二定律可知，经足够长的时间，容器中的气体不能全部自动回到A部分。 17．【答案】CD 【详解】A．由题可知，水进入瓶中，则瓶中气体体积变小，故A错； B．气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，内能也不变，故B错误； C．因为体积减少，说明外界对气体做功，，有热力学第二定律 气体内能不变，则气体对外放热，故C对； D．开始气压为大气压强，设为，初始，注水后 所以由玻意耳定律有 可得出 故D对。 故选CD。 18．【答案】D 【详解】A．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，它反映的是颗粒周围液体/气体分子的无规则热运动，而非悬浮颗粒内部分子的热运动，A错误； B．非晶体是各向同性的，单晶体部分物理性质表现为各向异性，但多晶体由大量取向杂乱的单晶体晶粒组成，整体物理性质是各向同性的，B错误； C．压缩气体时表现出的抗拒压缩的力，本质是气体压强的宏观体现，也就是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果，通常常压下气体分子间距远大于分子力作用范围，分子间斥力几乎可以忽略。C错误； D．根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传递到高温物体，但如冰箱、空调的制冷循环，在外界做功的条件下，热量是可以从低温物体传递给高温物体的。D正确。 故选D。 19．【答案】AC 【详解】A．向右侧直管注入水银，右侧水银柱高度增加，封闭气体的压强增大，气体被压缩，体积变小，故A正确； B．设左侧水银柱两侧液面的高度差为 由受力平衡可得气体压强 由于注入水银导致气体压强增大，而大气压不变 因此水银柱左右两侧的液面高度差必须增大，才能重新建立受力平衡，故B错误； C．气体体积减小，外界对气体做正功， U形管导热良好且环境温度不变，气体内能不变， 根据热力学第一定律 可知，气体向外界放出热量，故C正确； D．热量不能自发地从低温物体传到高温物体。该过程中热量由气体传递给外界，是在外界做功（注入水银）的条件下发生的，属于非自发过程，故D错误。 故选AC。 20．【答案】ABD 【详解】A．饮水小鸭不是永动机，它依靠头部沾水蒸发吸热，从空气中吸收热量改变重心，实现持续摆动，能量来自外界空气，不违反能量守恒，故A正确。 B．根据热力学第二定律，热机不可能将吸收的热量全部转化为机械能、不引起其他变化，即使消除了漏气、摩擦等热损失，热机效率也不可能达到100%，燃料热量不可能完全转化为机械能，故B正确； C．射线穿透能力极弱，一张薄纸就能阻挡它，无法穿透板材测量厚度，工业上是用穿透能力适中的射线测厚度，故C错误； D．物体向左移动时，软铁芯更多插入线圈，线圈自感系数增大，对交流电的感抗（阻碍作用）增大，电路电流减小，电流表示数变小，故D正确。 故选ABD。 21．【答案】AB 【详解】A．根据狭义相对论的质速关系，粒子的运动质量会随速度增加而增大，故A正确； B．根据热力学第二定律的内容可知，能量耗散是从能量的转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性，故B正确； C．只有光的振动方向与偏振片透振方向垂直时，光才完全无法通过；只要振动方向不垂直于透振方向，就会分解出平行透振方向的分量，可以通过偏振片，故C错误； D．放射性元素的衰变是由于弱相互作用使核内的中子转化为质子和电子，故D错误。 故选AB。 重难·创新演练 1．【答案】AD 【详解】A．当分子间作用力表现为斥力时，说明分子间的距离。随着分子间距离的增大，分子间斥力对分子做正功，分子势能减小，故A正确； B．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动，它是液体或气体分子无规则热运动的间接反映，而不是液体分子本身的运动，故B错误； C．一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，与外界没有热量交换，即，外界对气体做功，即 根据热力学第一定律可知，气体的内能增大；由于内能增大且体积减小，气体的温度升高，压强必然增大，故C错误； D．热力学第二定律表明，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在外界做功的条件下，热量是可以从低温物体向高温物体传递的，电冰箱的工作过程恰好说明了这一点，故D正确。 故选AD。 2．【答案】 变小 放出 【详解】[1]对于气球内部的一定质量的理想气体，根据理想气体状态方程，体积不变，压强变小，可得气体的温度变小；在热学中，温度是分子平均动能的唯一标志，气体的温度变小，那么气球内气体分子的平均动能也会变小。 [2]根据热力学第一定律，气体的内能减少，气球上升过程中体积不变，外界对气体不做功，可得，即气体向外界放出热量。 3．【答案】 增大 ① 【详解】[1]汽缸和活塞均绝热，气体与外界没有热交换，即；倒入细沙后活塞下移，外界对气体做正功， 根据热力学第一定律，可得，因此气体内能增大。 [2]理想气体温度越高，分子平均速率越大，分子速率分布曲线的峰值会向速率更大的方向移动，且峰值更低。本题中倒沙后气体温度升高，因此温度更低的倒沙前，对应峰值靠左、峰值更高的曲线①。 4．【答案】 不变 【详解】[1]设氮气初始压强为，初始体积为。一次压缩后，压强，体积为，由玻意耳定律 解得 第二次压缩后，体积为 压强为，由玻意耳定律 解得 因此 [2]理想气体内能仅由温度决定，本过程环境温度不变，氮气A温度不变，因此内能不变。 5．【答案】 变小 吸收 【详解】[1]向下拉动橡胶膜，瓶内的气体体积增大，根据玻意耳定律 可知内部气体压强变小，使得外界气压大于内部气压，使得气球肺膨胀。 [2]当瓶内气体体积增加时，气体对外界做功，有 变化前后温度不变，所以内能变化量为0，根据热力学第一定律有 所以 所以气体从外界吸收热量。 6．【答案】 80 4.0 吸热 【详解】[1]管竖直时，管内气体的压强 [2]将玻璃管缓慢转至水平，根据玻意耳定律可知 其中 解得 [3]此过程中管内气体温度不变，则内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。 7．【答案】 不变 等于 【详解】[1]根据理想气体状态方程 变形可得 在图像中，过坐标原点的倾斜直线，线上任意点的为定值，因此体积不变，表示等容变化。本题中延长线过原点，所以从到体积不变。 [2]理想气体的内能仅由温度决定，从到温度降低，因此内能减少，即 因为体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，即 根据热力学第一定律，可得 为负，则为负，因此内能的减少量等于气体放出的热量。 8．【答案】 降低 吸热 【详解】[1]设外界大气压强为p0，玻璃管中液柱高为h，玻璃泡中的气体压强为 根据理想气体状态方程有 当外界大气压强不变，温度升高时，玻璃泡中的气体温度升高，则pV增大，玻璃管内水柱液面降低； [2]由于玻璃管内水柱液面降低，则气体对外做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。 9．【答案】 放出 【详解】[1]缓慢挤压塑料瓶时，塑料瓶内的气体体积减小，根据玻意耳定律，有 气体压强增大，所以小瓶内的气体压强也增加 同理在等温情况下，小瓶内气体体积减小，外界对气体做功， 根据热力学第一定律， 温度不变时， 所以，气体放出热量。 [2]小瓶在初态与末状态时都是悬浮在水中保持平衡的，所以 排开液体的体积量是相同的，设小瓶横截面积为S，排开的液体量 末状态时瓶的底部与液面相平，所以此时瓶内气体的长度为h。 瓶内气体初状态压强为 根据玻意耳定律，有 所以末状态小瓶内气体的压强为 10．【答案】C 【详解】A．充气过程中单位体积内气体分子的数量增加，气体分子的数密度增大，导致单位时间内与单位面积壶内壁碰撞的气体分子数增多，从而使气体压强增大，故错误； B．向壶内充气过程，壶内气体温度升高，则气体分子运动的平均速率增大，并不是每个气体分子的速率都增大，故B错误； C．打开阀门后，壶内气体分子密度变小，气体压强减小，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少，故C正确； D．打开阀门后，气体对外做功，气体温度降低，内能减少，但是气体内能减少的原因除了气体温度降低外，还有气体的物质的量减小，故D错误。 故选C。 真题·实战演练 高频考点：高频考点集中在插针法测折射率的原理、双缝干涉测光波长公式，重点是光路找点、游标卡尺 / 螺旋测微器读数、条纹间距计算。实验操作步骤、仪器调节（单缝双缝平行、共轴等高）是高频选择题考点；误差来源分析、改进方案经常作为实验填空设问。常结合色散，由折射率、波长对比不同色光特点。易错点集中在入射角折射角混淆、条纹计数出错、仪器读数失误、分不清系统误差与偶然误差，是试卷主要失分点。 1．【答案】 做正功 【详解】[1]设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有 可得 [2]根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。 2．【答案】 3.0/3 大于 【详解】[1]设大气压强为，初始时， 末状态时 根据查理定律 代入数值解得 [2]一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故温度升高时内能增大，故时胎内气体的内能大于时的内能。 3．【答案】 不变 做正功 吸热 【详解】[1]完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变； [2][3]对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律 因为，可知因W＜0 则Q＞0 所以气体从外界吸收热量。 4．【答案】 增大 放出 【详解】（1）[1]由图像可知，气体从a状态经过到达b状态的过程中，气体的体积保持不变，温度升高，根据 可知气体的压强增大。 （2）[2]由图像可知，气体从b状态经过到达c状态的过程，气体的温度保持不变，则气体的内能保持不变；气体的体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体对外放出热量。 5．【答案】(1)450K (2)400J (3) 不变 近似等于 【详解】（1）对封闭的一定质量理想气体，由理想气体状态方程 整理得： （2）根据热力学第一定律，气体内能变化满足 将已知、代入 解得 （3）[1]理想气体的内能宏观上只和温度有关。平台匀速上升属于宏观机械运动，不会改变气体分子的无规则热运动剧烈程度，气体温度不变，因此内能不变。 [2] 气体分子的无规则热运动是各向同性的，平台匀速上升的宏观运动不会破坏分子热运动的统计均匀性，因此相对于汽缸，向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $