专题21热力学三大定律（解析版）-2025年高考物理二轮复习培优练（新高考用）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页专题21热力学三大定律TOC\o"1-1"\h\u专题一判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 2专题二理解热力学第一定律的表述和表达式 5专题三热力学第二定律两种表述 7专题四热力学第三定律 11专题一判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况5．（2024·重庆·高考真题）某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（

）A．外界对气囊内气体做正功 B．气囊内气体压强增大C．气囊内气体内能增大 D．气囊内气体从外界吸热【答案】D【详解】AB．气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律pV=C可知，体积变大，则压强变小，气体对外做功，故AB错误；CD．气体温度不变，内能不变，气体对外做功，W<0，由热力学第一定律ΔU=Q＋W则Q>0，需要从外界吸热，故C错误，D正确。故选D。6．（2024·海南·高考真题）一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（

）A．bc过程外界对气体做功 B．ca过程气体压强不变C．ab过程气体放出热量 D．ca过程气体内能减小【答案】AC【详解】A．由理想气体状态方程化简可得由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故pa<pb=pcbc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确；B．由理想气体状态方程化简可得由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故ca过程气体压强减小，故B错误；C．ab过程为等温变化，内能不变，故根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故根据热力学第一定律解得Ab过程气体放出热量，故C正确；D．ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。故选C。7．（2024·新疆河南·高考真题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（）A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热【答案】AD【详解】A．1→2为绝热过程，根据热力学第一定律可知此时气体体积减小，外界对气体做功，故内能增加，故A正确；B．2→3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功，故气体吸收热量，故B错误；C．3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误；D．4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，故可知气体向外放热，故D正确。故选AD。8．（2024·北京·高考真题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（

）A．内能变大 B．压强变大 C．体积不变 D．从水中吸热【答案】D【详解】A．上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误；B．气泡内气体压强p=p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；C．由玻意耳定律pV=C知，气体的体积变大，故C错误；D．上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU=Q＋W知，气体从水中吸热，故D正确。故选D。9．（2024·山东·高考真题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（）A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B．b→c过程，气体对外做功，内能增加C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量【答案】C【详解】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。方法二：过程为等温过程，所以结合分析可知所以b到c过程气体的内能减少。故B错误；C．过程为等温过程，可知根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。故选C。【点睛】专题二理解热力学第一定律的表述和表达式10．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（

）A．从a到b，气体温度保持不变 B．从a到b，气体对外界做功C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体从外界吸热【答案】D【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U=Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U=Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。故选D。11．（2022·辽宁·高考真题）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（

）A．对外界做正功 B．压强保持不变 C．向外界放热 D．内能减少【答案】A【详解】A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；B．由题图可知V=V0+kT根据理想气体的状态方程有联立有可看出T增大，p增大，B错误；D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。故选A。12．（2021·广东江门·二模）如图所示的实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（）A．做功使管内气体热量增加B．热传递不能改变物体的内能C．做功改变了管内气体的内能D．热传递改变了管内气体的热量【答案】C【详解】快速压下活塞时，外界对管内气体做功，棉花燃烧起来，是因为气体内能增大，温度升高，所以此实验说明做功改变了管内气体的内能。故选C。专题三热力学第二定律两种表述13．（2024·浙江·高考真题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。（1）气体从状态1到状态2是___（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；（2）求水平恒力F的大小；（3）求电阻丝C放出的热量Q。【答案】（1）气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能不变；（2）；（3）【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，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。（2）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有解得状态2气体的压强为解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得解得（3）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有可得状态3气体的体积为该过程气体对外做功为根据热力学第一定律可得解得气体吸收的热量为可知电阻丝C放出的热量为14．（2022·广东·高考真题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。【答案】不是大于【详解】[1]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程；[2]由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。15．（2023·浙江·高考真题）下列说法正确的是（

）A．热量能自发地从低温物体传到高温物体B．液体的表面张力方向总是跟液面相切C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率【答案】BD【详解】A．根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；B．液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；C．由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误；D．根据多普勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率，故D正确。故选BD。16．（2022·湖南·高考真题）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（）A．A端为冷端，B端为热端B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律【答案】ABE【详解】A.依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；B．依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。故选ABE。专题四热力学第三定律17．（2023·四川成都·二模）下列说法正确的是（）A．当液体温度一定时，液体中悬浮的固体小颗粒越大，布朗运动越明显B．当分子间表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而增大C．随着科技的进步，我们可以将气体的温度降到绝对零度D．物体的温度越低，分子热运动的平均动能越小E．一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度升高，内能一定增加，气体可能对外做功【答案】BDE【详解】A．当液体温度一定时，液体中悬浮的固体小颗粒越小，布朗运动越明显，选项A错误；B．当分子间表现为斥力时，分子距离减小时，分子力做负功，分子势能增加，即分子势能总是随分子间距离的减小而增大，选项B正确；C．绝度零度是低温的极限，即使随着科技的进步，也永远不可能达到，选项C错误；D．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越低，分子热运动的平均动能越小，选项D正确；E．一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度升高，内能一定增加，气体体积可能增加，即可能对外做功，选项E正确。故选BDE。18．（2021·内蒙古呼和浩特·二模）下列说法正确的是（）A．浮在水中的花粉微粒的布朗运动，反映了花粉分子的热运动B．空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡【答案】BCE【详解】A．悬浮在水中的花粉微粒的布朗运动反映了水分子的无规则运动，故A错误；B．空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，故B正确；C．物体吸收热量，同时对外做功，当吸收的能量较大时，其内能可能增加，故C正确；D．液体中的扩散现象是由于液体分子无规则热运动造成的，故D错误；E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，说明三个系统的温度一定相等，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故E正确。故选BCE。19．（2020·黑龙江·二模）关于热力学定律，下列说法中错误的是。A．对物体持续降温冷却后可以把它的温度降为绝对零度B．三个系统a、b、c，若a与b内能相等，b与c内能相等，则根据热平衡定律a与c接触时一定不会发生热交换C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．自然界的能量是守恒的，所以我们可以不必节约能源E．一定量的理想气体经过绝热压缩其内能一定增大【答案】ABD【详