2025年高考物理热力学第一定律习题考试及答案

2025年高考物理热力学第一定律习题考试及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________一、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.下列关于热力学第一定律的表述正确的是（）A.系统吸收的热量等于对外做的功B.系统内能的增加等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和C.系统放出的热量等于系统内能的减少D.系统内能的变化与热量传递和做功无关2.一气缸内气体经历等温膨胀过程，下列说法正确的是（）A.气体内能增加B.气体对外做功，内能减少C.气体吸收热量，内能不变D.气体放热，内能增加3.一定质量的理想气体从状态A（压强P₁，体积V₁）变化到状态B（压强P₂，体积V₂），若P₁V₁>P₂V₂，则该过程（）A.气体一定对外做功B.气体一定吸收热量C.气体内能一定减少D.气体可能放热4.关于热机效率，下列说法正确的是（）A.热机效率可以超过100%B.热机效率越高，每次循环对外做功越多C.热机效率取决于高温热源和低温热源的温度差D.热机效率与工作物质无关5.下列过程中，理想气体的内能可能不变的是（）A.等温压缩B.等压膨胀C.绝热自由膨胀D.等体升温6.一系统从状态1变化到状态2，吸收热量Q，对外做功W，若从状态1到状态2经历的是绝热过程，则（）A.Q>0，W>0B.Q=0，W=0C.Q=0，W<0D.Q<0，W>07.热力学第二定律的克劳修斯表述是（）A.热量可以自发地从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸热并全部转化为功C.热机的效率不可能达到100%D.热量传递具有方向性8.一定质量的理想气体经历等压压缩过程，下列说法正确的是（）A.气体对外做功，内能增加B.气体放热，内能减少C.气体吸收热量，内能不变D.气体内能变化无法确定9.关于卡诺循环，下列说法正确的是（）A.卡诺循环的效率只与低温热源温度有关B.卡诺循环的效率与工作物质无关C.卡诺循环是所有热机中效率最高的循环D.卡诺循环中每个过程都是可逆的10.下列说法正确的是（）A.绝热过程一定是等温过程B.等温过程一定是绝热过程C.等压过程和等体过程不可能同时进行D.热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现二、填空题（总共10题，每题2分，总分20分）1.热力学第一定律的数学表达式为______。2.理想气体的内能只与______有关。3.等温过程中，理想气体的内能______。4.绝热过程中，理想气体的内能变化ΔU______。5.热机效率的定义为______。6.热力学第二定律的开尔文表述为______。7.卡诺循环的效率公式为______。8.理想气体等压膨胀过程中，压强P和体积V的关系为______。9.理想气体等体过程中，压强P和温度T的关系为______。10.热力学第二定律的统计意义是______。三、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.系统对外做功一定伴随着内能减少。（×）2.热机的效率越高，每次循环吸收的热量越多。（×）3.理想气体等温过程中，内能不变，因此不吸热也不放热。（×）4.绝热过程一定是不可逆过程。（√）5.热力学第二定律表明热量不能从低温物体传到高温物体。（×）6.卡诺循环的效率只与高温热源温度有关。（×）7.理想气体等压膨胀过程中，内能增加。（√）8.热力学第一定律适用于所有热力学过程。（√）9.理想气体等体过程中，对外不做功。（√）10.热力学第二定律的开尔文表述与克劳修斯表述是等价的。（√）四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述热力学第一定律的物理意义。2.解释为什么热机的效率不可能达到100%。3.比较等温过程和绝热过程的内能变化。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.一定质量的理想气体从状态A（P₁=2atm，V₁=10L）经历等温膨胀到状态B（V₂=20L），求气体对外做的功和内能变化。已知气体常数R=0.0821L·atm/(mol·K)，气体温度T不变。2.一卡诺热机工作在高温热源T₁=500K和低温热源T₂=300K之间，每次循环从高温热源吸热Q₁=1000J，求该热机的效率及每次循环对外做的功。【标准答案及解析】一、单选题1.B（热力学第一定律表述为ΔU=Q-W，系统内能的增加等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和）2.C（等温过程中温度不变，内能不变；气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律Q=W，气体吸收热量）3.A（P₁V₁>P₂V₂，根据理想气体状态方程PV/T=C，气体膨胀对外做功）4.C（热机效率η=1-T₂/T₁，取决于高温热源和低温热源的温度差）5.B（等压膨胀过程中温度升高，内能增加；但若气体对外做功等于吸收的热量，内能可不变）6.C（绝热过程Q=0，根据热力学第一定律ΔU=-W，若系统对外做功W<0，则ΔU>0）7.D（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）8.B（等压压缩过程中温度降低，内能减少；气体对外不做功，根据热力学第一定律Q=ΔU+W，Q<0）9.B（卡诺循环效率η=1-T₂/T₁，与工作物质无关）10.D（热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现）二、填空题1.ΔU=Q-W2.温度3.不变4.等于-W5.η=W/Q₁6.不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不产生其他影响7.η=1-T₂/T₁8.P=C/V9.P=C/T10.系统自发从无序状态向有序状态过渡是不可逆的三、判断题1.×（系统对外做功若伴随吸收热量，内能可不变）2.×（效率与吸收热量多少无关，与能量转化比例有关）3.×（等温过程中内能不变，但需吸收热量才能维持膨胀）4.√（绝热过程无热量交换，不可逆过程无法自发反向进行）5.×（热量可从低温物体传到高温物体，但需外界做功）6.×（效率与高温热源和低温热源温度差有关）7.√（等压膨胀过程中温度升高，内能增加）8.√（适用于所有热力学过程）9.√（等体过程中体积不变，对外不做功）10.√（两种表述等价）四、简答题1.热力学第一定律的物理意义是能量守恒定律在热现象中的具体体现，即系统内能的变化等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。2.热机效率不可能达到100%是因为根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不产生其他影响，部分热量必须传递到低温热源。3.等温过程中内能不变（温度不变），而绝热过程中内能变化等于对外做功（无热量交换）。五、应用题1.解：-等温过程W=nRT₁ln(V₂/V₁)n=P₁V₁/RT₁=2atm×10L/(0.0821L·atm/(mol·K)×T₁)W=P₁V₁ln(V₂/V₁)=2atm×10L×ln(20/10)=