第43讲 热力学定律与能量守恒（专项训练）（四川专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第42讲 热力学定律与能量守恒（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 1 巩固·知识解构 1 知识点1 热力学第一定律 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 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 3 知识点4 热力学第二定律 3 模拟·基础演练 5 题型01 热力学第一定律 5 题型02 热力学第二定律 8 题型03 热力学第一定律与图像的综合应用 12 重难·创新演练 26 真题·实战演练 32 研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律（ΔU=W+Q 及符号法则） —— 四川卷，T4，4分 —— 热力学第一定律与图像的综合应用 —— —— —— 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 —— —— —— 热力学第二定律　能量守恒定律 —— —— —— 考情分析 题型与考向：本讲是热学的主干，高考多以选择题和计算题形式考查：①热力学第一定律ΔU=W+Q的符号法则与简单计算，结合绝热、等容、等温、等压等关键词判断做功与吸放热；②热力学第一定律与p-V、p-T、V-T图像的综合，利用图像面积求功、由温度判断内能变化；③热力学第一定律与气体实验定律的综合计算（气缸、活塞类问题）；④热力学第二定律、能量守恒与过程方向性（无序性）的理解。四川卷2025年T4以导热气缸在恒温冷水中先等压压缩、再等温膨胀为载体，综合考查内能、压强与热力学第一定律，是典型考法。 情境与立意：多以气缸活塞、绝热容器、充气放气、热机与制冷等生产生活情境为载体，联系能源利用与节能环保，考查能量观念与综合分析能力。 复习目标 知识掌握：理解做功和传热是改变内能的两种方式，掌握热力学第一定律的表达式与符号法则；理解热力学第二定律的两种表述及能量守恒定律；知道第一类永动机不可能制成。能力提升：①能由体积、温度的变化判断做功与内能变化，进而判断吸热或放热；②能结合p-V等图像分析气体做功与内能变化；③能综合气体实验定律与热力学第一定律解决气缸类计算问题，并能判断宏观过程的方向性。 巩固·知识解构 知识点1 热力学第一定律 1.改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)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。 (3)表达式中的正、负号法则： 符号 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 (4)解题时特殊字眼“翻译”： ①绝热：没有传热(Q=0)； ②等容：体积不变，不做功(W=0)； ③膨胀：体积变大，物体对外界做功(W<0)； ④等温：分子平均动能不变，理想气体内能不变(理想气体ΔU=0)； ⑤等压，体积变化ΔV：外界对物体做的功W=-pΔV。 3.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)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 热力学第一定律与图像的综合应用 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。 例2　(2025·浙江省新阵地教育联盟第二次联考)某导热性良好的容器，内含一定质量的理想气体，由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像，如图所示。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa，其他已知量在图示中标出。 (1)求TA大小。 (2)请你建立一个坐标系，并在该坐标系中，作出气体由状态A经过B变为C的p-V图像，并标出A、B、C的坐标值。 (3)气体由状态A经过B变为C的过程中，假定气体吸收热量为5.0×104 J，求气体A、C状态的内能变化量。 知识点3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程 知识点4 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，而不产生其他影响或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。 (3)说明： ①“自发地”指明了传热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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 2.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 (1)高温物体低温物体。 (2)功热。 (3)气体体积V1气体体积V2(较大)。 (4)不同气体A和B混合气体AB。 3.两类永动机的比较 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：热力学第一定律、热力学第一定律与图像的综合应用、热力学第二定律…… ⏳题型01 热力学第一定律 1．（26-27高三上·江苏南通·阶段检测）汽车搭载空气悬挂有助于提升汽车的舒适性，某国产汽车的空气悬挂由空气弹簧与避震筒芯所组成。某次测试中，空气弹簧内密封有一定质量的理想气体，遵循如图所示的图像。其中为等温过程，为绝热过程，则气体（     ） A．在过程中温度不变 B．在过程中外界对气体做功 C．在过程中释放热量 D．在过程热运动的平均动能增大 【答案】C 【详解】B．由图可知过程中气体体积V增大，气体对外界做功（即外界对气体做负功），故B错误； C．且该过程为绝热过程，满足 结合热力学第一定律 因此，即气体在过程中释放热量，故C正确； AD．理想气体内能仅与温度有关，故气体温度降低，则气体热运动的平均动能减小，故AD错误。 故选C。 2．（26-27高三上·湖北·阶段检测）斯特林热机是一种外部加热的闭式循环发动机，其理想工作循环可近似视为卡诺循环。一定质量的理想气体从状态依次经状态、和后再回到状态，完成一个循环。其中和为等温过程，和为绝热过程，且对应高温等温线（）、对应低温等温线（）。该循环过程中，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体分子的平均动能不变，气体向外界放出热量 B．过程中，气体分子的平均速率减小，气体从外界吸收热量 C．过程中，器壁单位面积上受到气体分子撞击的平均作用力增大 D．若整个循环过程在图中围成的面积为，则在一个循环中气体从高温热源吸收的热量为 【答案】C 【详解】A．是高温等温过程，理想气体温度不变，因此分子平均动能不变；从图可见体积增大，气体对外做功，故 根据热力学第一定律 等温过程理想气体内能 因此 气体从外界吸收热量，故A错误； B．过程是绝热过程，故 气体体积增大，气体对外做功，故 由得 温度降低，气体分子平均速率减小。但绝热过程气体和外界无热量交换，既不吸热也不放热，故B错误； C．过程是低温等温过程，温度不变，分子平均动能不变；从图可见体积减小，气体分子数密度增大，因此器壁单位面积受到分子撞击的平均作用力（即气体压强）增大，故C正确； D．图中循环围成的面积代表一个循环内气体对外做的净功。根据热力学第一定律，循环内能变化为0，因此等于气体从高温热源的吸热与向低温热源的放热的差值，并非等于从高温热源吸收的总热量，故D错误。 故选C。 3．（2026·贵州遵义·一模）某汽车轮胎修补后用气泵快速充气，充气结束时胎内气体温度高于环境温度。关闭气门后静置，轮胎内气体质量和体积均不变，最终胎内气体温度降至环境温度。若胎内气体视为理想气体，环境温度保持不变，上述降温过程中（　　） A．胎内气体对外界做功 B．外界对胎内气体做功 C．胎内气体吸收热量 D．胎内气体放出热量 【答案】D 【详解】AB．降温过程中轮胎内气体体积不变，理想气体等容变化时，气体和外界之间不存在做功的相互作用，因此A、B错误； CD．理想气体的内能仅由温度决定，气体温度降低，内能减小，即ΔU<0 根据热力学第一定律ΔU=W+Q 等容过程中W=0，因此Q=ΔU<0 说明胎内气体向外界放出热量，C错误，D正确。 故选D。 4．（2026·江苏南京·模拟预测）如图所示，某储存舱可简化成内壁光滑的绝热气缸，一质量为，横截面积为的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。已知外界大气压强，初始时活塞到气缸底部距离，温度。用电热丝加热气体，活塞到气缸底部距离增大到，电热丝放出热量。求： (1)加热后气体的温度； (2)气体内能的变化量。 【答案】(1)450K (2)42J 【详解】（1）活塞光滑且可自由移动，封闭气体的压强始终保持恒定，为等压变化过程，符合盖-吕萨克定律 其中气体初始体积，末态体积 代入已知条件得 （2）先对活塞受力分析，活塞受力平衡 因此 气体等压膨胀，对外做功的大小为 气缸和活塞均绝热，气体仅从电热丝吸收热量 根据热力学第一定律 得到 5．（26-27高三上·辽宁沈阳·阶段检测）如图所示，竖直放置的圆柱形导热良好的汽缸，深度为、横截面积为。某同学将质量为厚度不计的活塞竖直置于缸口，封住汽缸内气体，活塞最终处于静止状态。已知环境温度为，不计活塞与汽缸间的摩擦，全程气体无泄漏，重力加速度为，大气压强为。求： (1)为使活塞缓慢回到汽缸口，密封气体的热力学温度应缓慢上升到多少？ (2)若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设活塞静止时瓶内气体的压强为，对活塞受力分析，根据平衡条件可得 解得 将活塞置于管口处到活塞静止的过程可以看成等温变化，设活塞静止时，活塞到瓶底的距离为，根据玻意耳定律可得 解得 升温过程为等压变化，末态活塞回到缸口，根据盖-吕萨克定律可知 联立解得 （2）由热力学第一定律，气体内能变化满足 活塞缓慢回到瓶口过程可以看成等压变化，该过程中气体膨胀做功为 代入解得该过程中缸内气体从外界吸收的热量 ⏳题型02 热力学第二定律 6．（25-26高二下·安徽合肥·阶段检测）下列说法正确的是（     ） A．热量不可以从低温物体传给高温物体 B．第一类永动机违背了热力学第二定律 C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律 【答案】D 【详解】A．两个温度不同的物体相互接触时，热量能自发地从高温物体传给低温物体，不能自发地从低温物体传给高温物体，但是可以通过外力做功将热量从低温物体传给高温物体，故A错误 B．第一类永动机违背了能量守恒定律，不能被制造出来，故B错误 C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能，但会引起其他变化，C错误 D．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，同样不能被制造成功，故D正确。 故选D。 7．（26-27高三上·四川成都·开学考试）在物理学发展过程中，优秀的物理学家灿若繁星，杰出的科学成就层出不穷。下列说法正确的是（　　） A．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，空调制冷时却能将热量从温度较低的室内传递到较高的室外，因此违背了该表述 B．玻尔的原子模型是基于能量量子化、轨道量子化和跃迁假说而提出来的 C．居里夫妇首先提纯出镭，Ra-228的半衰期是5.75年，则100个该原子核经5.75年后还剩50个 D．洛伦兹力不做功，但安培力可以做功，说明这二者是性质不同的两种力 【答案】B 【详解】A．热力学第二定律克劳修斯表述中“热量不可能自发从低温物体传递到高温物体”的核心前提是“自发”，空调制冷时热量从室内传到室外需要消耗电能、依靠外界做功实现，不属于自发过程，不违背该表述，故A错误； B．玻尔的原子模型正是基于轨道量子化、能量量子化（定态假设）和跃迁假说三个核心假设提出的，故B正确； C．半衰期是针对大量原子核衰变的统计规律，仅对大量样本有效，对少量（如100个）原子核不适用，无法确定衰变后剩余的具体数量，故C错误； D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者本质都是磁场对运动电荷的作用力，性质相同；洛伦兹力始终与电荷运动速度垂直因此不做功，安培力是导体中定向移动电荷的洛伦兹力的宏观合力的分力，因此可以做功，故D错误。 故选B。 8．（25-26高二下·陕西西安·期末）夏天，空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，从而保持室内温度恒温舒适，室内气体近似看成理想气体。关于这个过程，下列说法正确的是（     ） A．空调将热量从室内传递到室外的过程，违反了热力学第一定律 B．空调将热量从室内传递到室外的过程，违反了热力学第二定律 C．室内气体分子的平均动能不断增大 D．空调排放到室外的热量大于从室内吸收的热量 【答案】D 【详解】A．热力学第一定律本质是能量守恒定律，空调工作过程中消耗电能，总能量始终守恒，并未违反热力学第一定律，故A错误； B．热力学第二定律的克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。空调依靠压缩机做功（消耗电能）实现热量从低温室内传递到高温室外，不属于自发过程，因此不违反热力学第二定律，故B错误； C．温度是理想气体分子平均动能的唯一标志，题目明确室内温度恒定，因此室内气体分子的平均动能保持不变，故C错误； D．根据能量守恒定律可得关系，其中为排放到室外的热量，为从室内吸收的热量，为消耗电能转化的热量，因此，故D正确。 故选D。 9．（25-26高二下·陕西西安·期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．对气体做功是改变其内能的唯一方式 B．热量能自发地从低温物体传到高温物体 C．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成 【答案】D 【详解】A．改变物体内能的两种基本方式是做功和热传递，对气体做功不是改变其内能的唯一方式，故A错误； B．根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，该过程若要实现必须借助外界做功、引起其他变化，故B错误； C．相互间达到热平衡的两物体温度一定相等，而内能与物质的量、温度、体积等多个因素有关，温度相同时内能不一定相等，故C错误； D．第一类永动机的设计理念是不消耗能量却可以持续对外输出能量，直接违背能量守恒定律，因此不可能制成，故D正确。 故选D。 10．（26-27高三上·甘肃兰州·阶段检测）（多选）有关热现象和原子物理的说法，其中正确的是（　　） A．第二类永动机不可制成，但并不违反能量守恒定律 B．温度越高，物体内每一个分子动能都变大 C．光照射金属发生光电效应，增大入射光强度，光电子最大初动能不变 D．放射性元素半衰期，可以通过升温加压来缩短 【答案】AC 【详解】A．第二类永动机设想从单一热源吸收热量，并将其全部转化为功而不引起其他变化，能量总量仍守恒，但违反了热力学第二定律，因此不可制成，故A正确； B．温度是分子平均动能的标志。温度升高时，分子的平均动能增大，但分子热运动具有无规则性，不能认为每一个分子的动能都增大，故B错误； C．由爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能满足 其中为普朗克常量，为入射光频率，为金属的逸出功。对同一金属，在入射光频率不变时，只增大入射光强度不改变单个光子的能量，光电子最大初动能不变，故C正确； D．放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定，与通常的温度、压强等外界条件无关，因此不能通过升温加压来缩短，故D错误。 故选AC。 ⏳题型03 热力学第一定律与图像的综合应用 11．（26-27高三上·重庆永川·阶段检测）某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则下列说法正确的是（     ） A．过程中气体内能减小 B．过程中外界对气体做功 C．过程中气体从外界吸收热量 D．气体在状态的温度比状态的温度低 【答案】D 【详解】A．是绝热压缩过程，气体体积减小，外界对气体做功；绝热过程 由热力学第一定律得，理想气体内能仅由温度决定，因此气体内能增大，A错误； B．是等压膨胀过程，气体体积增大，气体对外界做功，B错误； C．是等容过程，气体体积不变，因此做功 压强减小，由理想气体状态方程可知气体温度降低， 内能减小 由热力学第一定律，得，气体向外界放出热量，C错误； D．在绝热膨胀过程中 气体对外做功 由热力学第一定律可得 内能减小，温度降低， 综合可得，D正确。 故选D。 12．（26-27高三上·天津武清·阶段检测）在汽缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历的一系列变化，图像如图所示，其中ab曲线是双曲线的一部分，bc、ca分别平行于横轴和纵轴则关于此气体下列表述正确的是（     ） A．过程中，每个分子的动能都增加 B．过程中，分子势能增大 C．过程中，压强减小，外界对气体做正功 D．过程中，气体吸热，内能增加 【答案】D 【详解】A． 过程中， 图像为双曲线的一部分，根据 可知气体温度不变，分子的平均动能不变，但并非每个分子的动能都增加，故A错误； B．理想气体分子间除碰撞外无相互作用力，分子势能忽略不计，故B错误； C． 过程中，气体压强减小、体积增大，气体对外界做功，故C错误； D． 过程中，气体体积不变，压强增大，根据 可知气体温度升高，内能增加；体积不变，外界对气体不做功，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸收热量，故D正确。 故选D。 13．（2026·贵州黔东南·模拟预测）汽缸内封闭的一定质量的理想气体，经历了一个完整循环过程，其图像如图所示，已知为反比例函数图像的一部分。下列说法正确的是（     ） A．气体在状态时的体积为 B．过程中，气体内能不变 C．过程中，气体对外界所做的功为 D．过程中，气体向外界放出的热量大于气体内能的减少量 【答案】B 【详解】A．题干说明为反比例函数图像，即该过程是等温过程，满足玻意耳定律 代入已知状态可得 解得，故A错误； B．理想气体的内能仅由温度决定，为等温过程，气体温度始终不变，因此内能保持不变，故B正确； C．图像中，过程曲线与V轴围成的面积等于气体对外做的功。是等压过程，压强恒为，体积从膨胀到，因此气体对外做功，故C错误； D．是等容过程，气体体积不变，因此气体对外界、外界对气体都不做功，即 该过程压强减小，由查理定律可知温度降低，内能减少。根据热力学第一定律 代入可得，即气体放出的热量大小恰好等于内能的减少量，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．（2026·四川南充·一模）如图所示为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为，体积，状态时的体积，，，气体由状态变为状态的过程中，吸收的热量为。求： (1)气体在状态时的温度； (2)气体在状态时的压强； (3)气体从状态变到状态的过程中内能的变化量。 【答案】(1)200K (2) (3) 【详解】（1）从A到B气体进行等压变化，则 解得T1=200K （2）对气体在AC两态时，则，其中 解得 （3）气体从B到C体积不变，则WBC=0，从A到B体积变大，压强不变，则 则气体从状态变到状态的过程 根据热力学第一定律可知 重难·创新演练 16．（2026·浙江·一模）如图所示，小明家屋顶安装了的光伏板，光电转换效率约为20%。当地单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为，每天相当于太阳直射光伏板4 h。当地火电厂热电转换效率约为35%，烟煤燃烧值为。已知当地家庭年生活用电量约为度，当地民用电价格为0.53元/度，则小明家的光伏板每年（     ） A．发电量约为 B．可提供约8个月的生活用电 C．可节约9 t火力发电的烟煤 D．可节约电费约1千元 【答案】D 【详解】A．年总太阳直射时长 年接收太阳能总能量 小明家的光伏板每年发电量，故A错误； B．，家庭年用电度，月均用电，因此年发电量仅能提供约2个月的生活用电，远不足8个月，故B错误； C．火力发电得到的电能，需要的烟煤燃烧总热量为 烟煤燃烧值为 对应烟煤质量，远小于9t，故C错误； D．年发电量约，对应电费 可节约电费约为1千元，故D正确。 故选D。 17．（23-24高三·全国·自主招生）假设某一循环由等温过程和绝热过程组成，如图所示，可以认为（     ） A．此循环过程违反热力学第一定律，但不违反热力学第二定律 B．此循环过程违反热力学第二定律，但不违反热力学第一定律 C．此循环过程既违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律 D．此循环过程既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律 【答案】C 【详解】按如图曲线做一个正循环，经一个循环 气体对外界做功，只有等温过程吸热，相当于从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，这违反了热力学第二定律 再单独考虑绝热过程， 气体体积减小，外界对气体做功，即 由于两点在同一等温线上，温度相同，则 此过程，这违反了热力学第一定律。 故选C。 18．（26-27高三上·江苏镇江·开学考试）如图为某一定质量的理想气体循环过程的图像，从状态a经过状态b、c又回到状态a，已知状态a、c的温度相同，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体分子的平均速率变大 B．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．过程中气体内能保持不变 D．一个循环过程中，吸收的热量大于放出的热量 【答案】B 【详解】A．为等容过程，气体体积不变、压强减小。  根据查理定律 可知气体温度降低。温度是分子平均动能的标志，温度降低则气体分子平均动能减小，因此气体分子的平均速率变小，故A错误； B．已知状态、温度相同，而点温度低于点温度，因此过程气体温度升高，分子平均速率增大。 从压强的微观本质分析：气体压强由分子平均动能和单位时间内撞击单位面积器壁的分子数共同决定，现在分子平均动能增大，但气体压强反而减小，说明单位时间内撞击单位面积器壁的分子数一定减少，故B正确； C．理想气体的内能仅由温度决定。虽然已知状态、温度相同，但过程并非为等温过程。由理想气体状态方程 可知的直线上任意点的乘积先增大后减小，说明温度先升高后降低；而理想气体内能仅由温度决定，因此内能先增大后减小，并非保持不变，故C错误； D．图像中，过程曲线与轴围成的面积表示气体对外做的功。为等容过程，气体做功为；为体积膨胀过程，气体对外做功，功的大小为段与轴围成的面积；为体积压缩过程，外界对气体做功，功的大小为段与轴围成的梯形面积。对比可知，一个循环中外界对气体做的总功为正。循环过程气体回到初始状态，内能变化，根据热力学第一定律 （为外界对气体做的功，为气体吸收的热量），可得 说明气体总热量为放出，即放出的热量大于吸收的热量，故D错误。 故选B。 19．（26-27高三上·天津滨海新区·阶段检测）（多选）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（     ） A．汽缸内气体的压强始终大于外界大气压 B．汽缸内气体的内能一定不变 C．汽缸内气体一定从外界吸热 D．汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数减少 【答案】AB 【详解】A．设活塞的质量为M，根据平衡条件可得 可知汽缸内气体的压强始终大于外界大气压，故A正确； B．由于汽缸导热良好，外界温度保持不变，则汽缸内气体的温度保持不变，汽缸内气体的内能一定不变，故B正确； C．气体的温度保持不变，缓慢增大重物的质量，汽缸内气体的压强增大，根据 可知气体体积减小，外界对气体做正功； 根据热力学第一定律 可知汽缸内气体向外界放热，故C错误； D．由于汽缸内气体的温度保持不变，气体分子平均动能不变，而汽缸内气体的压强增大，根据压强微观意义可知，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多，故D错误。 故选AB。 20．（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。 21．（26-27高三上·江西宜春·阶段检测）一定质量的理想气体，经历从状态的变化；已知该气体在状态时的压强为、体积、温度为，从到气体内能的变化量为。热力学温度随压强与的比值变化的关系图像如图所示，求： (1)气体在状态的温度与在状态的体积； (2)气体由到过程从外界吸收的热量。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）由题图，状态与状态都在过原点的同一条虚线上；在图像中过原点的直线对应等体积过程，故 且 得 由到压强不变（），由到温度不变，故 对等压过程用 解得。 （2）由到为等压膨胀过程，气体对外界做的功为 由热力学第一定律 得气体从外界吸收的热量为 22．（2026·四川遂宁·一模）我国自主研制的高端精密测量仪器采用气动减震方案，其核心缓冲单元可作如图简化：竖直光滑汽缸的横截面积，底部固定一轻弹簧，弹簧上端连接一轻质活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞厚度不计，弹簧始终在弹性限度内。初始时气体温度，气柱高度，弹簧恰好处于原长。已知大气压强，重力加速度大小，弹簧劲度系数。 (1)在活塞上缓慢放置一重物，待系统再次稳定后，气柱高度变为，整个过程气体温度保持不变，求重物的质量； (2)保持重物的质量不变，对汽缸内气体缓慢加热，使活塞上升并最终回到初始高度处，求此时气体的温度； (3)在第（2）问的过程中，若汽缸内理想气体内能增加，问该过程中理想气体是吸热还是放热，并求出该热量。 【答案】(1) (2) (3)吸热， 【详解】（1）初始状态弹簧为原长，活塞受力平衡，则缸内气体的压强为 放置重物后气体等温压缩，由玻意耳定律可得 解得系统再次稳定后缸内气体的压强为 此时弹簧的压缩量为 对活塞进行受力分析，由平衡条件可得 解得重物的质量为 （2）活塞回到初始高度时，弹簧恢复原长，此时对活塞进行受力分析，由平衡条件可得 解得此时缸内气体的压强为 由理想气体状态方程可得 解得活塞最终回到初始高度处时气体的温度为 （3）活塞上升并最终回到初始高度处的过程，外界对气体做的功为 根据热力学第一定律 可得 所以该过程中理想气体吸收热量。 真题·实战演练 23．（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。 24．（2026·北京·高考真题）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。 25．（2026·江苏·高考真题）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 26．（2026·贵州·高考真题）（多选）在贵州凯里，人们常将小西红柿和红辣椒加工后放入如图所示的瓦罐中，罐口处倒扣一个钵并用水密封，发酵制作酸汤。发酵过程中罐内物质缓慢产生气体，压强足够大时气体以气泡形式溢出，间歇性放气。罐内气体可视为理想气体，设罐内气体温度和体积保持不变，则（     ） A．在放气过程中，溢出的气体对外界做正功 B．在放气过程中，溢出的气体对外界做负功 C．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能减小 D．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能增大 【答案】AD 【详解】AB．在放气过程中，气体体积增大，则溢出的气体对外界做正功，故A正确，B错误； CD．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，气体的质量增加，温度不变，罐内气体内能增大，故C错误，D正确。 故选AD。 27．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 【答案】BD 【详解】A．根据题意，由图可知，从过程中，气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，可知，状态a的温度比状态b的低，故A错误； B．从过程中，结合图像，由理想气体状态方程有 解得 可知，状态b的温度比状态c的高，则状态b的内能比状态c的大，故B正确； C．根据图像的面积表示气体做功，由图可知，过程中，气体对外做功为 过程中，气体对外做功为 可知，、过程气体对外做的功不相等，故C错误； D．由图可知，过程气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，气体的内能增大，由热力学第一定律可知，过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量，故D正确。 故选BD。 28．（2026·湖南·高考真题）（多选）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（     ） A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 【答案】BC 【详解】A．温度是分子平均动能的统计标志，仅反映整体的平均水平，高温处仍存在速率小的水分子，低温处也存在速率大的水分子，并非所有水分子的运动速率都满足高温处大于低温处，故A错误； B．一定量的水变为同温度的水蒸气，温度不变则分子总动能不变。汽化过程吸收热量，且汽化后分子间距大幅增大，分子势能增加，因此总内能变大，故B正确； C．该过程中，均热板从高温的芯片吸热，向低温的冷凝端放热，整个过程循环进行，均热板自身状态复原，不需要对外界做功，仅依靠水传递热量，符合物理规律，故C正确； D．根据热力学第二定律，不可能从低温物体吸热、向高温物体放热，同时不产生其他影响，该描述违反热力学第二定律，故D错误。 故选BC 。 （2026·上海·高考真题）点火装置 压燃点火（CompressionIgnition）是柴油发动机的核心点火方式。该技术利用柴油自燃温度低（约）、黏度大且不易蒸发的特性，通过高压缩比（通常压缩比在16至23之间，将纯空气压缩至超过柴油自燃温度后喷入柴油实现自燃，全程无需火花塞装置。该技术也被应用于马自达SKYACTIV-X汽油发动机，采用SPCCI火花控制压燃技术实现超稀薄燃烧，该发动机采用高压燃油喷射系统（燃油压力超过100 MPa）并实现了高压缩比（如16∶1），其空燃比可达36.8∶1. 29．如图所示为压缩点火装置，密闭汽缸的底部放置了一小块浸有乙醚的硝化棉。汽缸内的气体看作理想气体。 （1）若缓慢推动活塞压缩汽缸内的气体，硝化棉不会被点燃：此过程汽缸内的气体温度保持不变。下列P-V图与T-P图中，哪些符合上述过程( ) A    B．    C．    D． （2）若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，硝化棉会被点燃；这是因为( ) A．气体从环境中吸收的热量更少    B．气体释放到环境中的热量更少 C．气体从环境中吸收的热量更多    D．气体释放到环境中的热量更多 （3）若在温度不变的情况下，将汽缸内气体的体积压缩到原来的一半以下；下列物理量会发生变化( ) A．气体的内能                                      B．气体分子的热运动剧烈程度 C．单位体积内的气体分子个数          D．气体分子间的平均作用力 30．一束光射向该点火装置的均匀中空厚壁圆筒，在外表面发生折射，入射角为，在内表面恰好发生全反射，已知圆筒外表面半径为，求圆筒厚壁的厚度？_____ 【答案】29． AD B C 30． 【详解】29．（1）[1]AB．气体的温度不变，则图线为与轴平行的直线，根据玻意耳定律可知，气体压强增大，故A正确，B错误； CD．气体温度不变，根据玻意耳定律可知，图线为双曲线，且体积减小，压强增大，故C错误，D正确。 故选AD。 （2）[2]若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，热量释放到环境中较少，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高。 故选B。 （3）[3]AD．理想气体忽略分子间作用力，则理想气体的内能只与温度有关，理想气体的温度不变，即内能不变，故AD不符合题意； B．理想气体的温度不变，气体分子的热运动剧烈程度不变，故B不符合题意； C．气体的体积压缩到原来的一半以下，即气体的体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故C符合题意。 故选C。 30．光路图如图所示 光在外表面发生折射，根据折射定律可得 在内表面恰好发生全反射，则 由几何关系可得 联立，解得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第42讲 热力学定律与能量守恒（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 1 巩固·知识解构 1 知识点1 热力学第一定律 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 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 3 知识点4 热力学第二定律 3 模拟·基础演练 5 题型01 热力学第一定律 5 题型02 热力学第二定律 8 题型03 热力学第一定律与图像的综合应用 12 重难·创新演练 26 真题·实战演练 32 研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 热力学第一定律（ΔU=W+Q 及符号法则） —— 四川卷，T4，4分 —— 热力学第一定律与图像的综合应用 —— —— —— 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 —— —— —— 热力学第二定律　能量守恒定律 —— —— —— 考情分析 题型与考向：本讲是热学的主干，高考多以选择题和计算题形式考查：①热力学第一定律ΔU=W+Q的符号法则与简单计算，结合绝热、等容、等温、等压等关键词判断做功与吸放热；②热力学第一定律与p-V、p-T、V-T图像的综合，利用图像面积求功、由温度判断内能变化；③热力学第一定律与气体实验定律的综合计算（气缸、活塞类问题）；④热力学第二定律、能量守恒与过程方向性（无序性）的理解。四川卷2025年T4以导热气缸在恒温冷水中先等压压缩、再等温膨胀为载体，综合考查内能、压强与热力学第一定律，是典型考法。 情境与立意：多以气缸活塞、绝热容器、充气放气、热机与制冷等生产生活情境为载体，联系能源利用与节能环保，考查能量观念与综合分析能力。 复习目标 知识掌握：理解做功和传热是改变内能的两种方式，掌握热力学第一定律的表达式与符号法则；理解热力学第二定律的两种表述及能量守恒定律；知道第一类永动机不可能制成。能力提升：①能由体积、温度的变化判断做功与内能变化，进而判断吸热或放热；②能结合p-V等图像分析气体做功与内能变化；③能综合气体实验定律与热力学第一定律解决气缸类计算问题，并能判断宏观过程的方向性。 巩固·知识解构 知识点1 热力学第一定律 1.改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)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。 (3)表达式中的正、负号法则： 符号 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 (4)解题时特殊字眼“翻译”： ①绝热：没有传热(Q=0)； ②等容：体积不变，不做功(W=0)； ③膨胀：体积变大，物体对外界做功(W<0)； ④等温：分子平均动能不变，理想气体内能不变(理想气体ΔU=0)； ⑤等压，体积变化ΔV：外界对物体做的功W=-pΔV。 3.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)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 热力学第一定律与图像的综合应用 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。 例2　(2025·浙江省新阵地教育联盟第二次联考)某导热性良好的容器，内含一定质量的理想气体，由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像，如图所示。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa，其他已知量在图示中标出。 (1)求TA大小。 (2)请你建立一个坐标系，并在该坐标系中，作出气体由状态A经过B变为C的p-V图像，并标出A、B、C的坐标值。 (3)气体由状态A经过B变为C的过程中，假定气体吸收热量为5.0×104 J，求气体A、C状态的内能变化量。 知识点3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程 知识点4 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，而不产生其他影响或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。 (3)说明： ①“自发地”指明了传热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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 2.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 (1)高温物体低温物体。 (2)功热。 (3)气体体积V1气体体积V2(较大)。 (4)不同气体A和B混合气体AB。 3.两类永动机的比较 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：热力学第一定律、热力学第一定律与图像的综合应用、热力学第二定律…… ⏳题型01 热力学第一定律 1．（26-27高三上·江苏南通·阶段检测）汽车搭载空气悬挂有助于提升汽车的舒适性，某国产汽车的空气悬挂由空气弹簧与避震筒芯所组成。某次测试中，空气弹簧内密封有一定质量的理想气体，遵循如图所示的图像。其中为等温过程，为绝热过程，则气体（     ） A．在过程中温度不变 B．在过程中外界对气体做功 C．在过程中释放热量 D．在过程热运动的平均动能增大 2．（26-27高三上·湖北·阶段检测）斯特林热机是一种外部加热的闭式循环发动机，其理想工作循环可近似视为卡诺循环。一定质量的理想气体从状态依次经状态、和后再回到状态，完成一个循环。其中和为等温过程，和为绝热过程，且对应高温等温线（）、对应低温等温线（）。该循环过程中，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体分子的平均动能不变，气体向外界放出热量 B．过程中，气体分子的平均速率减小，气体从外界吸收热量 C．过程中，器壁单位面积上受到气体分子撞击的平均作用力增大 D．若整个循环过程在图中围成的面积为，则在一个循环中气体从高温热源吸收的热量为 3．（2026·贵州遵义·一模）某汽车轮胎修补后用气泵快速充气，充气结束时胎内气体温度高于环境温度。关闭气门后静置，轮胎内气体质量和体积均不变，最终胎内气体温度降至环境温度。若胎内气体视为理想气体，环境温度保持不变，上述降温过程中（　　） A．胎内气体对外界做功 B．外界对胎内气体做功 C．胎内气体吸收热量 D．胎内气体放出热量 4．（2026·江苏南京·模拟预测）如图所示，某储存舱可简化成内壁光滑的绝热气缸，一质量为，横截面积为的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。已知外界大气压强，初始时活塞到气缸底部距离，温度。用电热丝加热气体，活塞到气缸底部距离增大到，电热丝放出热量。求： (1)加热后气体的温度； (2)气体内能的变化量。 5．（26-27高三上·辽宁沈阳·阶段检测）如图所示，竖直放置的圆柱形导热良好的汽缸，深度为、横截面积为。某同学将质量为厚度不计的活塞竖直置于缸口，封住汽缸内气体，活塞最终处于静止状态。已知环境温度为，不计活塞与汽缸间的摩擦，全程气体无泄漏，重力加速度为，大气压强为。求： (1)为使活塞缓慢回到汽缸口，密封气体的热力学温度应缓慢上升到多少？ (2)若此过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量。 ⏳题型02 热力学第二定律 6．（25-26高二下·安徽合肥·阶段检测）下列说法正确的是（     ） A．热量不可以从低温物体传给高温物体 B．第一类永动机违背了热力学第二定律 C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律 7．（26-27高三上·四川成都·开学考试）在物理学发展过程中，优秀的物理学家灿若繁星，杰出的科学成就层出不穷。下列说法正确的是（　　） A．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，空调制冷时却能将热量从温度较低的室内传递到较高的室外，因此违背了该表述 B．玻尔的原子模型是基于能量量子化、轨道量子化和跃迁假说而提出来的 C．居里夫妇首先提纯出镭，Ra-228的半衰期是5.75年，则100个该原子核经5.75年后还剩50个 D．洛伦兹力不做功，但安培力可以做功，说明这二者是性质不同的两种力 8．（25-26高二下·陕西西安·期末）夏天，空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，从而保持室内温度恒温舒适，室内气体近似看成理想气体。关于这个过程，下列说法正确的是（     ） A．空调将热量从室内传递到室外的过程，违反了热力学第一定律 B．空调将热量从室内传递到室外的过程，违反了热力学第二定律 C．室内气体分子的平均动能不断增大 D．空调排放到室外的热量大于从室内吸收的热量 9．（25-26高二下·陕西西安·期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．对气体做功是改变其内能的唯一方式 B．热量能自发地从低温物体传到高温物体 C．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成 10．（26-27高三上·甘肃兰州·阶段检测）（多选）有关热现象和原子物理的说法，其中正确的是（　　） A．第二类永动机不可制成，但并不违反能量守恒定律 B．温度越高，物体内每一个分子动能都变大 C．光照射金属发生光电效应，增大入射光强度，光电子最大初动能不变 D．放射性元素半衰期，可以通过升温加压来缩短 ⏳题型03 热力学第一定律与图像的综合应用 11．（26-27高三上·重庆永川·阶段检测）某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则下列说法正确的是（     ） A．过程中气体内能减小 B．过程中外界对气体做功 C．过程中气体从外界吸收热量 D．气体在状态的温度比状态的温度低 12．（26-27高三上·天津武清·阶段检测）在汽缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历的一系列变化，图像如图所示，其中ab曲线是双曲线的一部分，bc、ca分别平行于横轴和纵轴则关于此气体下列表述正确的是（     ） A．过程中，每个分子的动能都增加 B．过程中，分子势能增大 C．过程中，压强减小，外界对气体做正功 D．过程中，气体吸热，内能增加 13．（2026·贵州黔东南·模拟预测）汽缸内封闭的一定质量的理想气体，经历了一个完整循环过程，其图像如图所示，已知为反比例函数图像的一部分。下列说法正确的是（     ） A．气体在状态时的体积为 B．过程中，气体内能不变 C．过程中，气体对外界所做的功为 D．过程中，气体向外界放出的热量大于气体内能的减少量 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．（2026·四川南充·一模）如图所示为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为，体积，状态时的体积，，，气体由状态变为状态的过程中，吸收的热量为。求： (1)气体在状态时的温度； (2)气体在状态时的压强； (3)气体从状态变到状态的过程中内能的变化量。 重难·创新演练 16．（2026·浙江·一模）如图所示，小明家屋顶安装了的光伏板，光电转换效率约为20%。当地单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为，每天相当于太阳直射光伏板4 h。当地火电厂热电转换效率约为35%，烟煤燃烧值为。已知当地家庭年生活用电量约为度，当地民用电价格为0.53元/度，则小明家的光伏板每年（     ） A．发电量约为 B．可提供约8个月的生活用电 C．可节约9 t火力发电的烟煤 D．可节约电费约1千元 17．（23-24高三·全国·自主招生）假设某一循环由等温过程和绝热过程组成，如图所示，可以认为（     ） A．此循环过程违反热力学第一定律，但不违反热力学第二定律 B．此循环过程违反热力学第二定律，但不违反热力学第一定律 C．此循环过程既违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律 D．此循环过程既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律 18．（26-27高三上·江苏镇江·开学考试）如图为某一定质量的理想气体循环过程的图像，从状态a经过状态b、c又回到状态a，已知状态a、c的温度相同，下列说法正确的是（     ） A．过程中，气体分子的平均速率变大 B．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C．过程中气体内能保持不变 D．一个循环过程中，吸收的热量大于放出的热量 19．（26-27高三上·天津滨海新区·阶段检测）（多选）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（     ） A．汽缸内气体的压强始终大于外界大气压 B．汽缸内气体的内能一定不变 C．汽缸内气体一定从外界吸热 D．汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数减少 20．（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 21．（26-27高三上·江西宜春·阶段检测）一定质量的理想气体，经历从状态的变化；已知该气体在状态时的压强为、体积、温度为，从到气体内能的变化量为。热力学温度随压强与的比值变化的关系图像如图所示，求： (1)气体在状态的温度与在状态的体积； (2)气体由到过程从外界吸收的热量。 22．（2026·四川遂宁·一模）我国自主研制的高端精密测量仪器采用气动减震方案，其核心缓冲单元可作如图简化：竖直光滑汽缸的横截面积，底部固定一轻弹簧，弹簧上端连接一轻质活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞厚度不计，弹簧始终在弹性限度内。初始时气体温度，气柱高度，弹簧恰好处于原长。已知大气压强，重力加速度大小，弹簧劲度系数。 (1)在活塞上缓慢放置一重物，待系统再次稳定后，气柱高度变为，整个过程气体温度保持不变，求重物的质量； (2)保持重物的质量不变，对汽缸内气体缓慢加热，使活塞上升并最终回到初始高度处，求此时气体的温度； (3)在第（2）问的过程中，若汽缸内理想气体内能增加，问该过程中理想气体是吸热还是放热，并求出该热量。 真题·实战演练 23．（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。 24．（2026·北京·高考真题）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 25．（2026·江苏·高考真题）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。 26．（2026·贵州·高考真题）（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 27．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 28．（2026·湖南·高考真题）（多选）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（     ） A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 （2026·上海·高考真题）点火装置 压燃点火（CompressionIgnition）是柴油发动机的核心点火方式。该技术利用柴油自燃温度低（约）、黏度大且不易蒸发的特性，通过高压缩比（通常压缩比在16至23之间，将纯空气压缩至超过柴油自燃温度后喷入柴油实现自燃，全程无需火花塞装置。该技术也被应用于马自达SKYACTIV-X汽油发动机，采用SPCCI火花控制压燃技术实现超稀薄燃烧，该发动机采用高压燃油喷射系统（燃油压力超过100 MPa）并实现了高压缩比（如16∶1），其空燃比可达36.8∶1. 29．如图所示为压缩点火装置，密闭汽缸的底部放置了一小块浸有乙醚的硝化棉。汽缸内的气体看作理想气体。 （1）若缓慢推动活塞压缩汽缸内的气体，硝化棉不会被点燃：此过程汽缸内的气体温度保持不变。下列P-V图与T-P图中，哪些符合上述过程( ) A    B．    C．    D． （2）若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，硝化棉会被点燃；这是因为( ) A．气体从环境中吸收的热量更少    B．气体释放到环境中的热量更少 C．气体从环境中吸收的热量更多    D．气体释放到环境中的热量更多 （3）若在温度不变的情况下，将汽缸内气体的体积压缩到原来的一半以下；下列物理量会发生变化( ) A．气体的内能                                      B．气体分子的热运动剧烈程度 C．单位体积内的气体分子个数          D．气体分子间的平均作用力 30．一束光射向该点火装置的均匀中空厚壁圆筒，在外表面发生折射，入射角为，在内表面恰好发生全反射，已知圆筒外表面半径为，求圆筒厚壁的厚度？_____ 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 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