物理二轮复习专项训练：热学专题 热力学定律问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：热学专题热力学定律问题一、单选题1．能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开能源。下列关于能源的理解正确的是（）A．根据能量守恒定律可知，人类可利用的能源是取之不尽的B．电脑长时间不用时，使其待机比较节能C．太阳能电池板是将光能转化为电能D．只要能源可利用，开发时不必考虑其他因素2．下列说法正确的是（）A．水能和风能属于可再生能源B．化石能源属于可再生能源C．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了D．在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，在可利用的品质上也不变3．一定质量的理想气体的状态变化过程已表示在如图所示的图上，气体先由a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。以下说法中正确的是（）A．由a状态至b状态为温度升高B．由b状态至c状态放出热量C．由c状态至a状态气体对外界做功，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4．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5．下列属于可再生能源的是（

）A．水能 B．煤炭 C．石油 D．天然气6．物理兴趣小组用棕色玻璃小药瓶制作的浮沉子，其下端开有小孔，水可通过小孔进出瓶体。如图所示，去掉矿泉水瓶的盖子，把浮沉子放入矿泉水瓶中，并使之悬浮在矿泉水瓶中的水中间，再拧紧矿泉水瓶的盖子，将空气视为理想气体，分别完成以下两种操作：操作一：环境温度恒定不变，用手缓慢捏扁矿泉水瓶，观察浮沉子的升降情况；操作二：放入冰箱降温。根据热力学第一定律分析能量的变化情况，下列判断正确的是（）A．操作一中，小药瓶缓慢上浮，药瓶内气体的内能增加B．操作一中，小药瓶加速下沉，药瓶内气体的内能不变C．操作二中，药瓶内气体的内能增加D．操作一中，小药瓶内气体从外界吸收热量7．如图甲所示，饮水桶上装有压水器，可简化为图乙所示的模型。挤压气囊时，可把气囊中的气体全部挤入下方的水桶中，下方气体压强增大，桶中的水会从细管中流出。某次取水前，桶内液面距细管口高度差为h，细管内外液面相平，压水3次恰好有水从细管中溢出。已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积，外部大气压强保持不变，水的密度为，重力加速度为g，关于此次取水过程下列说法正确的是（）A．桶内气体的内能不变B．桶内气体需从外界吸热C．压水3次后桶内气体压强为D．每次挤压气囊，桶内气体压强的增量相同8．密闭容器内密封一定质量的理想气体，气体从a状态经过一系列变化回到初始状态，变化过程中图如图所示。下列分析正确的是（）A．a状态时气体分子在单位时间单位面积上的碰撞次数比b状态时小B．a、b、c三个状态相比，气体内能大小满足C．a→b过程气体对外做功小于c→a过程外界对气体做的功D．b→c过程气体吸收的热量大于c→a过程气体释放的热量9．一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。已知气体在状态b的压强为1.36×105Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104J，则该过程中气体的内能增加了（）A．2.04×104J B．1.96×104JC．1.64×104J D．1.28×104J10．一定质量理想气体的状态变化如图所示，该图由4段圆弧组成，表示该气体从状态a依次经状态b、c、d，最终回到状态a的状态变化过程，则下列说法正确的是（）A．从状态a到状态c是等压膨胀B．从状态c到状态d是等温变化C．从状态a到状态c，气体对外做功，内能减小D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体放出热量二、多选题11．下列说法正确的是（）A．黑体辐射电磁波的强度随波长的分布仅与黑体的温度有关B．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子C．液晶具有旋光性，加电场时偏振光被液晶层旋光呈现亮态D．物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律12．如图所示，某同学将针筒的针拔除后，用橡胶套封闭一定质量的理想气体做成弹射玩具，该同学先缓慢推动推杆将针筒内气体进行压缩，然后松开推杆，压缩气体膨胀将推杆弹射，若推杆缓慢压缩气体过程中针筒内气体温度不变，推杆弹射过程中针筒内气体与外界无热交换，则下列说法正确的是（）A．推杆压缩气体过程，针筒内气体放热B．推杆弹射过程，针筒内气体内能增加C．推杆弹射过程，针筒内气体分子平均动能减少D．推杆弹射过程，气体分子数密度减小13．一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态A时的温度为T=300K。下列说法正确的是（）

A．气体在状态C时的温度B．从A到C过程外界对气体做了600J的功C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J14．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（

）A．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加B．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加C．过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量D．过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功15．如图，为电冰箱的工作原理图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（）

A．冰箱内传到冰箱外的热量等于冰箱内减少的热量B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律D．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除16．如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（）A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量C．气体从状态c到d的过程，外界对气体做功D．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小三、填空题17．一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”）。18．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其压强p与温度t的关系图像如图所示，气体在a状态时的体积_________在b状态时的体积；气体在b状态的内能_________c状态的内能；气体在过程ca中向外界放出的热量_________外界对气体做的功。（都填“大于”“等于”“小于”）19．一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，则完成一次循环，气体内能______（选填“增加”“减少”或“不变”），气体______（选填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。20．如图所示，一带有抽气阀门的绝热密闭容器内，有一个充有一定量气体的气球（不漏气）。将容器和球内气体均视为理想气体且二者温度总相同。在抽气泵将容器内的气体缓慢抽出的过程中，气球的体积逐渐增大，则单位时间内与气球内壁发生碰撞的气体分子个数__________（填“减少”或“增加”）；气球内部气体内能变化量大小__________（填“大于”“小于”或者“等于”）气球内部气体对外做功的大小。四、解答题21．如图，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135J，气体从外界吸收了45J的热量，已知状态A时气体的体积VA=600cm3。求：（1）状态C时气体的体积；（2）状态A时气体的压强。22．绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能，如图甲所示。已知活塞横截面积，其质量，大气压强，重力加速度，如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：（1）封闭气体最后的体积V；（2）封闭气体吸收的热量Q。23．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。活塞的面积S=1.0×10-3m2，质量m=2kg，气缸竖直放置，气缸内气体温度为77℃，活塞相对于气缸底部的高度，现将气缸置于室温为27℃的环境中，已知大气压强Pa，重力加速度大小。(1)求重新平衡时活塞离气缸底部的距离；(2)活塞重新平衡的过程中气缸内气体释放的热量为16.8J，求气体内能的变化量。24．如图1所示，粗细均匀、导热良好的圆柱形汽缸水平放置，两个完全相同的活塞封闭了质量相等的两部分同种理想气体，每部分气体的长度均为L。现将汽缸缓慢转至开口向上，活塞质量均为，其中为大气压强，为活塞截面积，为重力加速度。已知环境温度、大气压强均恒定，两活塞可以沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。（1）判断此过程两部分气体哪个放热较多，并简要说明理由；（2）汽缸开口向上，稳定后两部分气体的长度分别为多少。25．如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量J；从状态B到状态C。气体内能增加J；大气压Pa。（1）求气体在状态C的温度；（2）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功。《2026届高三物理二轮复习专项训练：热学专题热力学定律问题》参考答案题号12345678910答案CABBABDCBD题号1112131416答案ADACDADACDABD1．C【详解】A．能量虽然守恒，但有的资源容易利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故A错误；B．电脑长时间处于待机状态，仍会消耗电能，不节能，故B错误；C．太阳能电池板是将光能转化为电能，储存在电池板中，故C正确；D．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响，故D错误。故选C。2．A【详解】A．水能和风能可以在自然界里源源不断地得到补充的能源，可知水能和风能属于可再生能源，A正确；B．化石能源不可能在短时间从自然界得到补充的能源，可知化石能源属于不可再生能源，B错误；C．能量耗散是指在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，C错误；D．根据上述可知，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，D错误。故选A。3．B【详解】A．因为a→b变化图线为双曲线的一支，为等温线，所以是等温变化，故A错误；B．根据理想气体状态方程从b到c为等压变化，体积减小，所以温度降低，又因为外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，此过程放出热量，故B正确；C．c→a过程体积不变，没有做功，根据理想气体状态方程可知，压强增大温度升高，结合热力学第一定律可知，从外界吸收热量，故C错误；D．据气体压强的微观解释，气体压强由分子平均撞击力大小与单位时间内与器壁单位面积碰撞次数决定，c状态温度低于b状态，热运动减弱，分子平均撞击力减小，而压强又相同，所以c状态下气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞次数大于b状态，故D错误。故选B。4．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。5．A【详解】煤炭、石油、天然气等化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源，水能可以循环再生，属于可再生能源。故选A。6．B【详解】ABD．拧紧矿泉水瓶的盖子，则环境温度恒定不变，用手缓慢捏扁矿泉水瓶，则气体体积减小，压强变大，因当小药瓶悬浮时浮力等于重力，压强变大，体积减小，浮力减小，则小药瓶加速下沉，温度不变，则药瓶内气体的内能不变，外界对气体做功，则气体放热，选项AD错误，B正确；C．操作二中，放入冰箱降温，则温度降低，药瓶内气体的内能减小，选项C错误。故选B。7．D【详解】A．在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，而气体总的体积也不变，但在挤压的过程中，气体的质量增加了，因此在温度不变的情况下，气体的内能增加了，故A错误；B．在挤压气囊过程中，气囊内的气体进入桶中，外界在对气囊内气体和原有气体做功，被压入的气体和原有的气体都被压缩，而桶中气体的温度不变，则原有气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体要向外放热，故B错误；C．压水3次后桶内气体压强应为大气压与之和，故C错误；D．根据道尔顿分压原理可知，每次压进去的气体的质量一定，而在本次取水过程中水桶可容纳气体的体积不变，则可知每次压进去的气体对水桶内部提供相同的压强增量，故D正确。故选D。8．C【详解】A．由图可知，a、b状态下分子平均动能相等，但a状态分子数密度大于b状态分子数密度，a状态下分子在单位时间单位面积上的碰撞次数大于b状态的，故A错误；B．理想气体内能正比于温度T，故，故B错误；C．由气体状态方程可推得，又a→b过程和c→a过程体积变化量相等，由可知a→b过程气体对外做功小于c→a过程外界对气体做的功，故C正确；D．由b→c过程V不变，仅存在热传递过程，对b→c→a的过程由热力学第一定律可知即b→c过程气体吸收的热量小于c→a过程气体释放的热量，故D错误。故选C。9．B【详解】设气体在300K时的压强为p，从300K到400K为等容变化，则有解得p=1.02×105Pa由图像可知，气体从200K到300K为等压膨胀，气体对外做功为从300K到400K气体做功为零，根据热力学第一定律可知，气体内能变化为故选B。10．D【详解】A．根据图像可知，从状态a到状态c，气体的压强先减小后增大，该过程不是等压过程，故A错误；B．根据玻意耳定律有可知，等温变化的图像为双曲线，不是圆弧，因此从状态c到状态d不是等温变化，故B错误；C．从状态a到状态c，气体体积增大，气体对外做功，根据理想气体状态方程有初末状态压强相等，体积增大，则温度增大，气体内能增大，故C错误；D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体温度不变，内能不变，由于图像与横轴所围几何图形的面积表示功，从状态a到状态c，气体对外做功，从状态c到状态a，外界对气体做功，根据图像可知，从状态a经b、c、d回到状态a，全程是外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故D正确。故选D。11．AD【详解】A．黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度随波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；B．物体间的相互作用力分为四种，其中有一种是强相互作用力，它是发生在强子之间的作用力，质子和中子都是强子，而电子属于轻子，故B错误；C．加电场后，原来扭曲排列的液晶分子变为垂直平行排列，液晶分子沿电场方向竖起，透过第一块偏振片的偏振光通过液晶层时不再发生旋光，到达出射端的偏振片时，透光轴与出射光的偏振方向垂直，光被截止，呈现暗态，故C错误；D．热力学第二定律是物理学中反映宏观自然过程方向性的定律。它描述了热量传递、能量转换等自然过程的方向性，即这些过程总是朝着某个特定的方向进行，而无法逆向进行，故D正确。故选AD。12．ACD【详解】A．推杆压缩气体过程，外界对气体做功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，A正确；B．推杆弹射过程，针筒内气体对外做功且与外界无热交换，气体内能减少，B错误；C．推杆弹射过程，气体内能减少，温度降低，针筒内气体分子平均动能减少，C正确；D．推杆弹射过程，气体体积增大，气体分子数密度减小，D正确。故选ACD。13．AD【详解】A．由题可知为等温线，则C到D过程由盖·吕萨克定律得解得故A正确；B．A到B过程压强不变，则气体对外做功B到C过程体积不变，则气体不做功，则A到C过程，气体对外做功600J，故B错误；C．由于气体质量保持不变，气体从状态D变化到状态A，气体体积减小，单位体积内气体分子数增大，温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；D．气体从A到B过程体积增大，对外做功气体从B到C过程体积不变，气体不做功，即气体从C到D过程体积减小，外界对气体做功，即一次循环内能不变，由热力学第一定律可得由以上各式可即则气体吸收的热量为250J，故D正确。故选AD。14．ACD【详解】A．气体在过程中，温度保持不变，气体分子的平均动能保持不变，气体体积减小，根据理想气体状态方程可知，气体压强增大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，故A正确；B．气体在过程中，由图像可知，气体压强保持不变，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故B错误；C．气体在过程中，由图像可知，可知气体内能不变，气体体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量，故C正确；D．气体在过程中，气体压强保持不变，气体在过程中，气体压强增大，可知过程中的平均压强小于过程中的压强，由于两个过程的气体体积变化相同，则过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功，故D正确。故选ACD。15．BD【详解】A．电冰箱制冷系统从冰箱内部吸收了热量的同时消耗了电能，转化为压缩机的机械功，但在转化的过程中有一部分电能转化成了内能，和从冰箱内吸收的热量一起被传到外界，因此冰箱内传到冰箱外的热量大于冰箱内减少的热量，故A错误；B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能，转化为压缩机的机械功，从而使压缩机不断做功，实现制冷效果，故B正确；C．电冰箱的工作原理并不违背了热力学第二定律，电冰箱在从低温热库吸热的同时也在消耗电能，并且消耗的电能并未完全转化为压缩机的机械功，还有一部分电能转化为热能释放到外界，故C错误；D．根据热力学第二定律可知，电能不可能全部转化为压缩机的机械功，从而使电冰箱将热量从低温热库传到高温热库外，在使电冰箱将热量从低温热库传到高温热库外个人过程中，还有部分电能转化成了内能，即在能量守恒的情况下，能量的利用率不可能达到百分之百，一定还会产生其他的影响，故D正确。故选BD。16．ABD【详解】A．从状态a到b，气体发生的是等容变化，气体的体积不变，故A正确；B．从状态b到c，温度升高，压强不变，根据理想气体状态方程可知，体积增加，气体对外做功，温度升高说明内能增加；根据热力学第一定律气体吸收热量，故B正确；C．从状态c到d，温度不变，压强减少，则体积增大，气体对外做功，故C错误；D．从状态d到a，温度降低，内能减小，故D正确。故选ABD。17．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。18．等于等于大于【详解】[1]直线ab过绝对零点，可知ab为等容线，则气体在a状态时的体积等在b状态时的体积；[2]气体在bc状态时温度相同，可知气体在b状态的内能等于c状态的内能；[3]气体在过程ca中温度降低，内能减小，压强不变，体积减小，外界对气体做功，则根据可知，向外界放出的热量大外界对气体做的功。19．不变放热【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]对图像来说，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的过程体积减小，外界对气体做功，从C→D的过程体积增大，气体对外界做功，B→C和D→A的过程，体积不变，不做功。从图像