2027届新高考物理热点精准复习理想气体与热力学定律综合问题

【学习目标】1.理解热力学第一定律，能用热力学第一定律解决相关问题。 2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3.知道热力学第一定律和气体实验定律的结合点，能综合应用解决相关问题。考点一热力学第一定律能量守恒定律考点二热力学第二定律考点三热力学第一定律与图像的综合应用内容索引课时作业2027届新高考物理热点精准复习理想气体与热力学定律综合问题考点四热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.改变物体内能的两种方式(1)________；

(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________与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU=___________。

(3)表达式中的正、负号法则：考点一热力学第一定律能量守恒定律做功符号WQΔU正________对________做功

物体___________热量

内能___________负________对________做功

物体___________热量

内能___________热量Q＋W外界物体吸收增加物体外界放出减少3.能量守恒定律(1)内容能量既不会凭空________，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量______________。

(2)第一类永动机是不可能制成的，它违背了__________________。

产生1.做功和传热改变物体内能的实质是相同的。(

)2.绝热过程中，外界压缩气体做功20

J，气体的内能一定减少20

J。(

)3.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。(

)转化转移保持不变能量守恒定律✕✕√(2025·台州期中)常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体可视为理想气体，温度始终保持不变，则罐内气体(

)A.内能减少

B.压强变大C.分子数密度增大

D.吸收热量【解析】喷水的过程中，气体体积增大，根据等温变化pV=C可知罐内气体压强减小，B错误；温度不变，内能不变，A错误；气体体积增大，分子数密度减小，C错误；根据热力学第一定律ΔU=Q＋W可知内能不变，气体对外做功，则气体吸收热量，D正确。例1D1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：____________________________________________。

(2)开尔文表述：_______________________________________________________________或表述为“______________永动机是不可能制成的”。2.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。3.热力学第二定律的理解(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。考点二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，而不产生其他影响第二类4.两类永动机的比较1.可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。(

)2.热机中，燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化。(

)3.热量不可能从低温物体传给高温物体。(

)√项目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库吸收热量，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，但违背热力学第二定律✕✕关于热力学第二定律的理解，下列说法中正确的是(

)A.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体B.机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化C.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小D.第一类永动机违反了热力学第二定律例2【解析】热量自发传递方向是从高温到低温，但外界做功时(如制冷机)，热量可从低温传向高温，A错误；机械能可完全转化为内能(如摩擦生热)，但内能转化为机械能需伴随其他变化(如热机需放热到低温热源)，B正确；孤立系统的熵在自然过程中永不减少(熵增原理)，总熵会增大或不变，不会减小，C错误；第一类永动机违反能量守恒定律(热力学第一定律)，第二类永动机才违反热力学第二定律，D错误。B

考点三热力学第一定律与图像的综合应用一定质量的密封理想气体从状态a开始，经过如图所示的三个过程回到初始状态a，已知状态a的压强p0=2×104Pa、体积V0=0.01m3、温度T0=300K，则下列判断中，正确的是(

)A.状态c对应的温度为900KB.从状态c到状态a气体对外做功，吸收热量C.完成从a→b→c→a一个循环，气体从外界吸收300J的热量D.完成从a→b→c→a一个循环，气体向外界放出300J的热量例3

C1.做功情况看体积体积V减小→外界对气体做功→W＞0；体积V增大→气体对外界做功→W＜0；无阻碍地自由膨胀→W=0。2.内能变化看温度温度T升高→内能增加→ΔU＞0；温度T降低→内能减少→ΔU＜0。3.吸热和放热吸热还是放热，一般题目中会告知，或由热力学第一定律ΔU=Q＋W，知道W和ΔU后确定Q。考点四热力学第一定律与气体实验定律的综合应用(2023·浙江6月选考)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、质量m=1kg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VA=600cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB=500cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC=1.4×105Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q=14J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU=25J；大气压p0=1.01×105Pa，重力加速度g取10m/s2。(1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力________(填“增大”“减小”或“不变”)；

例4【解析】圆筒导热良好，则缓慢推动活塞使气体从状态A到状态B，气体温度不变，所以气体分子平均动能不变；由于气体体积减小，所以气体压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。不变增大

课时作业答案速对第十五单元第39讲理想气体与热力学定律综合问题题号1234答案DDCB题号567答案(1)36

cm

(2)－2.5

J见答案见答案1.下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是(

)A.打开冰箱门让电冰箱工作，冰箱里的冷空气不断地释放到密闭的房间内可以降低房间的温度B.随着技术的发展，可以利用降低海水温度放出的热量全部用来发电，解决能源短缺的问题C.机械能可以通过做功全部转化为内能而不引起其他的变化，内能可以通过做功全部转化为机

械能而不引起其他的变化D.对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽可能多地转化成机械能【解析】冰箱运行时，电能转化为热能和冰箱内热量释放到房间，总热量增加，房间温度升高，A错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，利用降低海水温度放出热量发电，不能解决能源短缺问题(因为要消耗其他能量维持低温等)，从单一热库(海水)吸热全部转化为功违背热力学第二定律，B错误；机械能可通过做功全部转化为内能(如摩擦生热)，但根据热力学第二定律，内能不能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化，C错误；对蒸汽机革新，可提高能量转化效率，把蒸汽内能尽可能多地转化为机械能，不违背热力学定律，D正确。D2.夏天，从湖底形成的一个气泡在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内的气体看作理想气体，关于气泡上升的过程，下列说法中正确的是(

)A.气泡内气体的内能可能不变B.气泡内气体可能会放热C.气泡内气体的压强增大D.气泡内气体分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力变小D3.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。已知A内有一定量的稀薄气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态，此过程中气体内能的变化情况为(

)A.变大B.变小C.不变D.无法确定C4.(2025·浙东北联盟)一定质量的理想气体由状态a经①过程到状态b，由状态b经②过程到状态c，由状态c又经③过程回到状态a，①过程气体不与外界发生传热，③过程温度保持不变。整个过程压强p与体积V的关系如图所示，下列说法中，正确的是(

)A.①过程外界对气体做负功，气体向外界放热B.②过程外界对气体不做功，气体从外界吸热C.③过程气体温度不变，气体既不吸热也不放热D.整个过程初、末状态气体体积相等，外界不对气体做功【解析】①过程气体不与外界发生传热，A错误，②过程气体体积不变，外界对气体不做功，②过程气体压强增大，所以气体温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律，气体从外界吸热，B正确；③过程气体温度不变，气体的内能不变，③过程气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体放出热量，C错误；整个过程气体的体积先增大后减小，先气体对外界做功，后外界对气体做功，③过程图像与坐标轴所围的面积大，外界对气体做功多；①过程图像与坐标轴所围的面积小，气体对外界做功少，整个过程外界对气体做功，D错误。B

6.(2023·浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S=100cm2、质量m=1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA=300K、活塞与容器底的距离h0=30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d=3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC=363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU=158J。取大气压p0=0.99×105Pa，重力加速度g取10m/s2，求气体：

7.(2025·浙江1月选考)如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭温度T1=300K、体积V1=1×103cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h=10cm。将瓶子放进T2=303K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到