周测评 (20) 热力学定律-【衡水真题密卷】2026-2027学年高二物理学科素养周测评（粤教版）

·物理· 参考答案及解析 (2)温度升高，被封闭的气体发生等压变化，根 9.1)450~900K(2)60 据盖-吕萨克定律有 SLI S(L1+L2) 【解析】(1)力传感器刚显示蓝色时，可以看成 (4分) T T2 等压变化，根据盖-吕萨克定律可得 20 20+5 HS (H+L)S 即273+27273+7 T。 (2分) T 解得t'=102℃。 (4分) 解得T1=450K (1分) 8.(1)270K(2)5cm100N 对活塞受力分析则有p1S一poS=mg (1分) 【解析】（1)汽缸内气体在初始状态时，气体的 解得p1=2X105Pa (1分) 温度T1=300K (2分) 力传感器显示红色时，对活塞而言则有 p2S-poS=mg十kxo (1分) 体的压强力1=。十=1.0X10Pa(2分】 根据胡克定律则有kxo=10N (1分) 汽缸恰好对地面无压力时，气体的压强 解得x=10cm,p2=3X105Pa (2分) g=0.9X10%Pa p2=p0一 (2分) 根据理想气体状态方程，则有 p(H+L)S P2(H+L+zo)S 汽缸内气体从初始状态到汽缸恰好对地面无压 T (2分) T2 力时的过程属等容变化，则 P1 P2 (2分) 解得T2=900K (1分) 即热力学温度的范围是450~900K (1分) 解得T2=270K (2分) (2)力传感器显示红色时，对活塞则有 (2)从汽缸恰好对地面无压力到汽缸内气体温 P3S-PoS=mg+kz (1分) 度降至T3=240K,汽缸内气体做等压变化，设 由胡克定律可得kx1=6N (1分) 温度降至T3=240K时活塞与缸底的距离为 力传感器显示红色变为橙色，可以看成等温变 h1,则Sb。_S% (2分) 化，根据玻意耳定律可得 Te Ts 解得h1=40cm (2分) p:(H+L+x)S=p2LS (1分) 此时汽缸底部到水平地面的高度 联立解得x1=6cm,L2=31.2cm (2分) 漏出气体质量与原有气体质量之比 h=ho-h1=5 cm (2分) 对活塞由力的平衡条件有 p(H+L+x0-L2)S11 p(H+L十xo)s 509 (2分) T+p2S=mg+poS (2分) 解得T=100N。 (2分) 2026一2027学年度高二学科素养周测评（二十） 物理·热力学定律 一、单项选择题 程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了 1.D【解析】温度是大量分子无规则热运动的集 动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背热力学 体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度 第二定律，C错误；玉米粒温度升高，但表皮没 是没有意义的，所以玉米粒水蒸气温度升高时， 有炸裂，此过程中，体积不变，则分子分布的密 个别分子的动能可能减小，也可能不变，A错 集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增 误；大米虽然没有玉米那样的表皮密封，油炸形 大，可知单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单 成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不 位面积的撞击次数增多，D正确。 可以用油炸的方式做爆米花，B错误；炸裂的过 2.C【解析】气体向真空自发扩散，对外界不做 ·37· YJ 2026 学科素养周测评 功，且没有热传递，气体的内能不变，A错误，C D气体的压强大，D错误。 正确；气体在被压缩的过程中，气体体积减小， 三、非选择题 外界对气体做正功，因汽缸绝热，根据热力学第 7.(1)200J(2)177℃ 一定律△U=W十Q,可知气体内能增大，B、D 【解析】(1)根据热力学第一定律得 错误。 △U=Q+W=200J (4分) 3.D【解析】维尔金斯“永动机”不消耗能量，又 (2)气体做等压变化，设活塞距离汽缸底h2时 能不断对外做功，这是第一类永动机，其违背了 温度为t2,则根据盖-吕萨克定律可得 能量转化和守恒定律，不可能实现，D正确。 hiS h2S (4分) 4.B【解析】因为a→b变化图线为双曲线的一 T1-T2 (4分) 支，为等温线，所以是等温变化，A错误；根据理 解得T2=450K,即t2=177℃。 8.(1)p。(2)2.4T。(3)Q-0.55poSH 想气体状态方程D=C,从b到为等压变化， 【解析】(1)温度为T。时，对活塞，根据平衡条 体积减小，所以温度降低，又因为外界对气体做 件有mg+poS=k·0.25H+pS (4分) 功，根据热力学第一定律△U=W十Q可知，此 解得p=p。 (2分) 过程放出热量，B正确；c→a过程体积不变，没 (2)活塞恰好到达汽缸顶部的过程中，气体压 有做功，根据理想气体状态方程可知，压强增 强、体积和温度都在变化，则末状态的压强关系 大，温度升高，结合热力学第一定律可知，从外 为mg+pS十k·0.25H=p'S (4分) 界吸收热量，C错误；根据气体压强的微观解 解得p′=1.2p。 (2分) 释，气体压强由分子平均撞击力大小与单位时 根据理想气体状态方程得 间内与器壁单位面积碰撞次数决定，c状态温度 p。·0.5HS1.2po·HS To T (2分) 低于b状态，热运动减弱，分子平均撞击力减 解得T=2.4To (2分) 小，而压强又相同，所以c状态下气体分子单位 (3)当气体温度为T。时，体积为0.5HS;当活 时间与器壁单位面积碰撞次数大于b状态，D 塞恰好到达汽缸顶部时，气体温度为2.4T。,所 错误。 以气体温度由T。加热到5T。的过程中，气体 二、多项选择题 体积变大、压强变大；后做等容变化。在第一个 5.BC【解析】做功可以改变物体内能，且存在能 过程中，压强关于上升高度成线性关系，故有气 量的转化，热传递可以改变物体内能，且不存在 体对外做功 能量的转化，只是内能的转移，A错误，B正确； 外界对物体做功的同时，物体和外界发生热传 w=十 (2分) 2 -·0.5SH=0.55pSH 递，物体的内能可能不变，C正确；做功和热传 根据热力学第一定律可得 递产生的效果相同，但功和热量是不同的概念， △E=Q-W=Q-0.55poSH。 (2分) D错误。 9.(1)210K(2)1.5J 6.AC【解析】状态A到状态B,温度升高，气体 【解析】(1)初态时，对活塞受力分析，气体的 内能增大，A正确；状态B到状态C,气体体积 压强 减小，外界对气体做功，B错误；状态C到状态 p:=po+m 2=1.1×105Pa (1分) D,由热力学第一定律，气体体积不变，外界不对 气体做功，W=0,且温度降低，气体内能减小， 体积V1=h2S (1分) 因此气体向外界放热，C正确；根据理想气体状 设两边水银面相平时，气缸内气体的压强 态方程P V 卫2=巾0 (1分) T =C,可知下越小，力越大，可知状态 则弹簧下端一定与气缸底接触，对活塞进行受 YJ ·38· ·物理· 参考答案及解析 力分析有 活塞所受重力做功 mg=kx (1分) W3=mgx=0.2 J (1分) 解得弹簧的压缩量 弹簧弹力对活塞做功 x=2 cm (1分) w4=-0+kx 根据L-x=14cm>h1 (1分) 2x=-0.1J (1分) 则有V2=(L一x)S (1分) 设活塞克服封闭气体压力做功为W,在弹簧触 设此时温度为T2,由理想气体状态方程有 底后对活塞，根据动能定理，有 piVi_P2V2 W2+W3+W4-W5=0-0 (1分) (1分) 解得W=2.1J (1分) 联立解得T2=210K (1分) 压缩气体做的总功 (2)从开始至弹簧恰与气缸底接触，气体压强不 W=W1+W5=6.5J (1分) 变，外界压缩气体做功 且Q=-5J (1分) Wi=piAV=p1(h2-L)S=4.4 J (2分) 由热力学第一定律知 在之后弹簧被压缩2cm的过程中，外界大气对 △U=W+Q (1分) 活塞做功 解得△U=1.5J。 (1分) W2-PoxS-2J (1分) 2026一2027学年度高二学科素养周测评（二十一） 物理·阶段检测（五） 一、单项选择题 知V-C ·T,结合题图可得，气体在状态C的 1.D【解析】当r=r。时，分子势能最小，但不为 零，此时分子力为零，所以题图乙表示分子势能 压强大于在状态A的压强，A错误；D状态的 与分子间距离的关系，A、B错误；由题图甲可 温度高于B状态的，理想气体的内能只与温度 知，两分子从相距r=r。开始，随着分子间距离 有关，则气体在B状态的内能小于D状态的内 的增大，分子力先增大，然后一直减小，C错误； 能，B错误；在A→B过程气体体积不变，分子 在r>r。阶段，分子力表现为引力，两分子在相 数密度不变，温度逐渐降低，分子平均动能逐渐 互靠近的过程中，分子力F做正功，分子动能增 减小，A→B过程单位时间撞击单位面积器壁 大，分子势能减小，D正确。 的分子数减少，C正确；大致作出A→BC 2.B【解析】根据连通液体静止时，等高液面处 D→A过程气体的pV图像，如图所示，可知整 个过程表现为气体对外界做正功，D错误。 压强相等，可得p1十pgh3=p0,解得p1=p0 Pgha,又pB十Pgh1=1,解得B端气体的压强 pB=p。一Pg(h1十h3),p0>1>pB,B正确。 3.B【解析】电流表示数发生变化，说明圆板沿 AB和CD两个方向的导电性能不同，即各向异 性，所以圆板是单晶体，A错误，B正确；单晶体 0 可以组成多晶体，多晶体能变为单晶体，C错 二、多项选择题 误；在某种特定条件下晶体和非晶体可以互相 5.ACD【解析】晶体分子在空间分布具有规则 转化，D错误。 性，故石墨、石墨烯、金刚石都是晶体，A正确； 4.C【解析】根据理想气体状态方程 T=C,可 晶体都有固定的熔点，但只有某些单晶体在导 ·39· YJ2026一2027学年度高二学科素养周测评（二十） 物理·热力学定律 本试卷总分100分，考试时间40分钟。 一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。 题号 2 3 4 答案 1.油炸爆米花的基本原理：高温的油让玉米粒内的水分迅速汽化形成水蒸气，形成的水蒸 气被玉米粒的表皮密封在内部。随着温度的升高，水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外 压强差达到一定程度时玉米粒的表皮突然炸裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀， 瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是 () A.在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能一定都增加 B.大米虽然没有玉米那样的表皮密封，照样可以用油炸的方式做爆米花 C.炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变 成了动能 D.玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单位面积上受到水 蒸气分子撞击的次数增多 2.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热 活塞之间是真空，活塞可在汽缸内无摩擦地左右滑动。现将隔板抽开，气体会自发扩散 至整个汽缸。待气体达到稳定后缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个 系统不漏气。下列说法正确的是 () 隔板 活塞 理想 真空 zzzzzza 气体 A.气体自发扩散前后内能减少 B.气体在被压缩的过程中内能减小 C.在自发扩散过程中，气体对外界没做功 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做负功 3.大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力 “永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有 个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为， 如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上 高二学科素养周测评（二十）物理第1页（共4页）】 只有站在足够的高度，才有资格被仰望 运动，当小铁球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底 班级 端Q,由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。 在以后的二百多年里，维尔金斯的“永动机”居然改头换面地出现过多次，其中一次是在 姓名 1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金 斯的“永动机”，正确的认识是 ( ) A.符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题 得分 B.如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现 C.如果忽略斜面的摩擦，小铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以 实现 D.违背能量转化和守恒定律，不可能实现 4.如图所示为一定质量的理想气体的状态变化过程，气体先由α状态沿双曲线变化到b 状态，再沿与横轴平行的直线变化至c状态，a、c两点位于平行于纵轴的直线上。下列 说法正确的是 () D A.由a状态至b状态的过程中，温度升高 B.由b状态至c状态的过程中，放出热量 C.由c状态至a状态的过程中，气体对外界做功，同时吸收热量 D.c状态下气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞次数小于b状态 二、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部 选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 题号 5 6 答案 5.如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容 器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温 升高。关于做功与热传递，下列说法正确的是( ) 重物 A.做功可以改变物体的内能，且不存在能量的转化 重物 B.热传递可以改变物体的内能，且不存在能量的转化 搅拌叶片 绝热壁 C.外界对物体做功的同时，物体和外界发生热传递，物 水 体的内能可能不变 D.功和热量是完全等价的 高二学科素养周测评（二十）物理第2页（共4页） YJ 6.密闭汽缸中封闭着一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A, 其体积V与热力学温度T的变化关系如图所示，其中AD延长线过坐标原点，AB、CD 与T轴平行，BC与T轴垂直。下列说法正确的是 () A.从状态A到状态B,气体内能增大 B.从状态B到状态C,气体对外界做功 C.从状态C到状态D,气体向外界放热 D.状态B、D气体的压强相等 三、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)如图所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦 忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h1=0.20m,气体的温度t1=27℃。现给汽缸加 热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h2=0.30m处，同时缸内气体对外做功W=200J,并 且吸收的热量Q=400J,已知T=t十273K。求： (1)此过程中缸内气体增加的内能； (2)活塞距离汽缸底h2时的温度t2。 8.(20分)如图所示，一个内部高为H、底面积为S的绝热汽缸静止在地面上。汽缸内部 带有加热装置，顶部开口但有卡扣，以保证活塞不会脱离汽缸。用质量m=。S 的绝热 10g 2poS 活塞封闭一定质量的理想气体，活塞上端与一根劲度系数=5日的轻质弹簧连接，轻 质弹簧上端固定。缸内气体初始温度为T。,活塞到汽缸底部的距离为0.5H,弹簧被拉 伸了0.25H。现缓慢加热气体，直到温度变为5T。。已知大气压强恒为p。,重力加速 度为g,忽略活塞和汽缸壁的厚度，不计一切摩擦。求： Y灯 高二学科素养周测评（二十）物理第3页（共4页） (1)温度为T。时，汽缸内被封闭气体的压强p; (2)活塞恰好到达汽缸顶部时封闭气体的温度T； (3)已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为Q,求气体内能的变化量△E。 H 0.5H 9.(20分)如图所示，一个质量m=1kg的活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞下方 悬挂一个原长L=16cm,劲度系数k=500N/m的轻质弹簧，活塞体积可忽略不计，距 气缸底部h1=12cm处连接有一右端开口的U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初 始时，封闭气体温度T1=330K,活塞距离气缸底部h2=20cm,U形细管两边水银柱存 在高度差。已知大气压强p。=1×105Pa,气缸横截面积S=1×10-3m,g取10m/s2, 不计活塞与气缸内壁的摩擦。 (1)通过制冷装置缓慢降低气体温度，求两边水银面恰好相平的温度。 (2)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若封闭气体向外界放出的热量为5J,求气体 内能的变化量△U。 高二学科素养周测评（二十）物理第4页（共4页）