2026年人教版高二物理二轮复习第八章热学习题集

2026年人教版高二物理二轮复习第八章热学习题集一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在研究热力学第一定律的应用时，某实验小组将一定质量的理想气体从状态A等温压缩到状态B，过程中外界对气体做功W=100J，气体的内能变化ΔU=80J。根据热力学第一定律，该过程中气体向外界放热的热量Q为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.20JB.100JC.80JD.-20J解析：根据热力学第一定律ΔU=W+Q，代入数据ΔU=80J，W=100J，可得Q=ΔU-W=80J-100J=-20J，即气体向外界放热20J。选项D正确。2.某理想气体经历一个等压压缩过程，体积减小了20%，温度从300K降低到240K。在此过程中，气体的密度变化了多少？请从以下选项中选择正确答案。A.增加50%B.增加25%C.减小25%D.减小50%解析：根据理想气体状态方程PV=nRT，等压过程中P不变，体积V减小20%，则密度ρ=PM/V增大，设初始密度为ρ₀，末态密度为ρ，有ρ/ρ₀=V₀/V=5/4，即密度增加25%。选项B正确。3.在验证“一定质量理想气体的内能只与温度有关”的实验中，某同学使用气垫导轨装置模拟气体分子运动。若气垫导轨上两个滑块分别代表气体分子，滑块碰撞前后的总动能变化为ΔEk=0.5J，则该过程中气体分子的内能变化ΔU为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.0.5JB.0JC.-0.5JD.无法确定解析：理想气体的内能只与分子动能有关，即温度相关。滑块碰撞过程动能守恒，ΔEk=0，故分子内能变化ΔU=0。选项B正确。4.某容器内装有压强为1.0×10⁵Pa的理想气体，温度为27℃。若将气体等温压缩至压强变为1.2×10⁵Pa，则气体分子的平均动能变化了多少？请从以下选项中选择正确答案。A.增加10%B.不变C.减少10%D.无法确定解析：等温过程中温度不变，根据理想气体分子动理论，分子平均动能与温度成正比，故平均动能不变。选项B正确。5.在研究“气体分子速率分布规律”的实验中，某同学绘制了气体分子速率分布图。若图中曲线峰值对应的速率v_p为400m/s，则气体中速率大于v_p的分子数占比约为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.15%B.30%C.50%D.70%解析：根据麦克斯韦速率分布规律，速率大于峰值速率的分子数占比约为e^{-1}≈36.8%，结合选项最接近B。选项B正确。6.某热机工作在高温热源T_H=600K和低温热源T_C=300K之间，其效率为30%。若该热机在一个循环中从高温热源吸收热量Q_H=1000J，则其对外做功W为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.200JB.300JC.400JD.500J解析：热机效率η=1-T_C/T_H=1-300/600=50%，实际效率为30%，故W=ηQ_H=0.3×1000J=300J。选项B正确。7.在研究“热传递的三种方式”时，某同学设计了以下实验：①金属棒一端加热，热量沿棒传递；②密闭容器内热水上方水蒸气加热下方冷水；③火焰加热烧杯内液体。以下说法正确的是：A.①是传导，②是辐射，③是对流B.①是辐射，②是对流，③是传导C.①是传导，②是对流，③是辐射D.①是对流，②是传导，③是辐射解析：①热量沿固体棒传递是传导；②水蒸气加热冷水是对流；③火焰加热液体是辐射。选项C正确。8.某理想气体经历一个等温过程，体积从V₁=2L膨胀到V₂=3L，压强从P₁=2×10⁵Pa减小到P₂=1.33×10⁵Pa。若气体摩尔数为n=0.5mol，则该过程中气体对外做功W为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.667JB.1333JC.2000JD.2667J解析：等温过程W=nRTln(V₂/V₁)=0.5×8.31×300ln(3/2)=667J。选项A正确。9.在研究“卡诺循环”时，某同学绘制了P-V图。若图中循环曲线所围面积代表热机在一个循环中对外做功W，则以下说法正确的是：A.W与高温热源温度成正比B.W与低温热源温度成正比C.W与循环曲线所围面积成正比D.W与循环效率成正比解析：卡诺循环做功W与循环曲线所围面积成正比。选项C正确。10.某实验小组验证“查理定律”时，记录了以下数据：气体压强P₁=1.0×10⁵Pa，温度T₁=300K；压强P₂=1.2×10⁵Pa，温度T₂=360K。若气体体积不变，则该气体的查理定律常数k为多少？请从以下选项中选择正确答案。A.1.67×10⁴Pa/KB.2.50×10⁴Pa/KC.3.33×10⁴Pa/KD.4.17×10⁴Pa/K解析：查理定律P/T=C，k=(P₂-P₁)/(T₂-T₁)=(1.2×10⁵-1.0×10⁵)/(360-300)=1.67×10⁴Pa/K。选项A正确。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.某理想气体经历等温膨胀过程，体积从V₁=1L增加到V₂=2L，气体对外做功W=50J。若气体摩尔数为n=1mol，则该过程中气体的温度变化ΔT为多少？解：等温过程ΔU=0，Q=-W，由热力学第一定律Q=ΔU+W，得ΔU=-50J。理想气体内能ΔU=nC_vΔT，对于单原子气体C_v=3/2R，ΔT=-50/(1×3/2×8.31)≈-2.5K。参考答案：-2.5K2.在研究“气体分子速率分布规律”时，某同学发现气体中速率介于v_p/2到v_p的分子数占比约为多少？解：根据麦克斯韦速率分布规律，速率介于v_p/2到v_p的分子数占比约为1/(2e)≈0.184，即18.4%。参考答案：18.4%3.某热机工作在高温热源T_H=500K和低温热源T_C=200K之间，其效率为40%。若该热机在一个循环中对外做功W=200J，则其从高温热源吸收的热量Q_H为多少？解：热机效率η=W/Q_H，Q_H=W/η=200/0.4=500J。参考答案：500J4.在验证“热传递的三种方式”时，某同学发现金属棒一端加热后，热量沿棒传递的速度与材料的什么因素有关？解：热量沿固体棒传递的速度与材料的导热系数有关，导热系数越大，传热越快。参考答案：导热系数5.某理想气体经历等压压缩过程，体积从V₁=3L减小到V₂=2L，温度从T₁=400K降低到T₂=320K。若气体摩尔数为n=2mol，则该过程中气体放热的热量Q为多少？解：等压过程Q=nC_pΔT，对于双原子气体C_p=5/2R，ΔT=T₂-T₁=-80K，Q=2×5/2×8.31×(-80)=-6696J≈-6.7kJ。参考答案：-6.7kJ6.在研究“卡诺循环”时，某同学发现卡诺循环的效率η与高温热源温度T_H和低温热源温度T_C的什么关系有关？解：卡诺循环效率η=1-T_C/T_H，与两热源温度的比值有关。参考答案：比值7.某实验小组验证“查理定律”时，记录了以下数据：气体压强P₁=1.5×10⁵Pa，温度T₁=350K；压强P₂=1.8×10⁵Pa，温度T₂=420K。若气体体积不变，则该气体的查理定律常数k为多少？解：查理定律k=(P₂-P₁)/(T₂-T₁)=(1.8×10⁵-1.5×10⁵)/(420-350)=3.33×10⁴Pa/K。参考答案：3.33×10⁴Pa/K8.在研究“气体分子速率分布规律”时，某同学发现气体中速率小于平均速率的分子数占比约为多少？解：根据麦克斯韦速率分布规律，速率小于平均速率的分子数占比约为50%。参考答案：50%9.某热机工作在高温热源T_H=700K和低温热源T_C=350K之间，其效率为50%。若该热机在一个循环中从高温热源吸收热量Q_H=1000J，则其向低温热源放热的热量Q_C为多少？解：热机效率η=1-Q_C/Q_H，Q_C=Q_H(1-η)=1000×(1-0.5)=500J。参考答案：500J10.在验证“热传递的三种方式”时，某同学发现水蒸气加热冷水比热水直接接触加热快的原因是什么？解：水蒸气加热冷水涉及对流和辐射两种方式，而热水直接接触加热主要是传导和对流，对流效率更高。参考答案：对流效率更高三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。请判断该说法是否正确。解：理想气体内能只与分子动能有关，即温度相关，与体积和压强无关。该说法正确。参考答案：正确2.在等温过程中，理想气体的内能变化ΔU一定为零。请判断该说法是否正确。解：等温过程温度不变，分子平均动能不变，故内能变化ΔU=0。该说法正确。参考答案：正确3.在等压过程中，理想气体的体积与温度成正比。请判断该说法是否正确。解：等压过程遵守盖-吕萨克定律V/T=C，即体积与温度成正比。该说法正确。参考答案：正确4.在等体过程中，理想气体的压强与温度成正比。请判断该说法是否正确。解：等体过程遵守查理定律P/T=C，即压强与温度成正比。该说法正确。参考答案：正确5.热机的效率η可以大于100%。请判断该说法是否正确。解：根据热力学第二定律，热机效率η=1-T_C/T_H≤100%，不可能大于100%。该说法错误。参考答案：错误6.在等温过程中，理想气体对外做功W一定为正。请判断该说法是否正确。解：等温过程ΔU=0，若气体膨胀，W>0；若气体被压缩，W<0。该说法错误。参考答案：错误7.在等压过程中，理想气体的内能变化ΔU一定为零。请判断该说法是否正确。解：等压过程温度变化，分子平均动能变化，故内能变化ΔU不为零。该说法错误。参考答案：错误8.在等体过程中，理想气体对外做功W一定为零。请判断该说法是否正确。解：等体过程体积不变，气体不发生位移，故对外做功W=0。该说法正确。参考答案：正确9.在等温过程中，理想气体的热量传递Q一定为零。请判断该说法是否正确。解：等温过程ΔU=0，由热力学第一定律Q=-W，若气体膨胀，W<0，Q>0；若气体被压缩，W>0，Q<0。该说法错误。参考答案：错误10.在等压过程中，理想气体的热量传递Q一定为正。请判断该说法是否正确。解：等压过程若气体升温膨胀，Q>0；若气体降温被压缩，Q<0。该说法错误。参考答案：错误四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述热力学第一定律的内容及其数学表达式。解：热力学第一定律的内容是能量守恒定律在热现象中的体现，即系统吸收的热量等于系统内能的增加与对外做功之和。数学表达式为ΔU=W+Q。2.简述理想气体状态方程的内容及其物理意义。解：理想气体状态方程为PV=nRT，描述了理想气体压强P、体积V、温度T和摩尔数n之间的关系。物理意义是反映了气体分子热运动的统计规律。3.简述热传递的三种方式及其特点。解：热传递的三种方式是传导、对流和辐射。传导是热量沿固体传递；对流是热量通过流体流动传递；辐射是热量以电磁波形式传递。4.简述卡诺循环的四个过程及其特点。解：卡诺循环包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。等温膨胀和压缩过程中有热量交换，绝热过程中无热量交换。5.简述查理定律的内容及其物理意义。解：查理定律的内容是等压过程中，一定质量理想气体的压强与温度成正比。物理意义是反映了气体分子热运动强度随温度变化的规律。6.简述热机效率的定义及其计算公式。解：热机效率是指热机在一个循环中对外做功与从高温热源吸收热量的比值。计算公式为η=W/Q_H。7.简述气体分子速率分布规律的特点。解：气体分子速率分布规律的特点是：①大多数分子速率接近平均速率；②速率极大或极小的分子数较少；③温度升高，平均速率增大，分布曲线向右移动。8.简述热力学第二定律的两种表述及其等效性。解：热力学第二定律的两种表述是：①克劳修斯表述：热量不能自动从低温物体传到高温物体；②开尔文表述：不可能从单一热源吸热全部转化为功而不产生其他影响。两种表述等效。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某实验小组设计了一个验证“查理定律”的实验：将一定质量的理想气体密封在气缸中，保持体积不变，记录了以下数据：温度T₁=300K时，压强P₁=1.0×10⁵Pa；温度T₂=360K时，压强P₂=1.2×10⁵Pa。请计算该气体的查理定律常数k。解：查理定律k=(P₂-P₁)/(T₂-T₁)=(1.2×10⁵-1.0×10⁵)/(360-300)=1.67×10⁴Pa/K。2.某热机工作在高温热源T_H=600K和低温热源T_C=300K之间，其效率为40%。若该热机在一个循环中从高温热源吸收热量Q_H=1000J，请计算其对外做功W和向低温热源放热Q_C。解：热机效率η=W/Q_H，W=ηQ_H=0.4×1000J=400J；Q_C=Q_H-W=1000J-400J=600J。3.某理想气体经历等压膨胀过程，体积从V₁=2L增加到V₂=3L，温度从T₁=300K升高到T₂=360K。若气体摩尔数为n=1mol，请计算该过程中气体对外做功W和吸收的热量Q。解：等压过程W=PΔV=1.0×10⁵Pa×(3L-2L)×10⁻³m³=100J；Q=nC_pΔT=1×5/2×8.31×60J=1239J≈1.2kJ。4.某理想气体经历等温膨胀过程，体积从V₁=1L增加到V₂=2L，气体对外做功W=50J。若气体摩尔数为n=1mol，请计算该过程中气体的温度T。解：等温过程ΔU=0，Q=-W，由热力学第一定律Q=ΔU+W，得ΔU=-50J。理想气体内能ΔU=nC_vΔT，对于单原子气体C_v=3/2R，ΔT=-50/(1×3/2×8.31)≈-2.5K，故温度T≈300K。5.某热机工作在高温热源T_H=700K和低温热源T_C=350K之间，其效率为50%。若该热机在一个循环中对外做功W=200J，请计算其从高温热源吸收的热量Q_H和向低温热源放热Q_C。解：热机效率η=W/Q_H，Q_H=W/η=200/0.5=400J；Q_C=Q_H-W=400J-200J=200J。6.某理想气体经历等体过程，温度从T₁=300K升高到T₂=360K，压强从P₁=1.0×10⁵Pa增加到P₂=1.2×10⁵Pa。若气体摩尔数为n=1mol，请计算该过程中气体吸收的热量Q。解：等体过程Q=nC_vΔT=1×3/2×8.31×60J=749.8J≈750J。7.某理想气体经历等压压缩过程，体积从V₁=3L减小到V₂=2L，温度从T₁=400K降低到T₂=320K。若气体摩尔数为n=2mol，请计算该过程中气体对外做功W和放热的热量Q。解：等压过程W=PΔV=1.0×10⁵Pa×(2L-3L)×10⁻³m³=-100J；Q=nC_pΔT=2×5/2×8.31×(-80)J=-6696J≈-6.7kJ。8.某理想气体经历等温膨胀过程，体积从V₁=1L增加到V₂=2L，气体对外做功W=50J。若气体摩尔数为n=1mol，请计算该过程中气体的压强变化。解：等温过程ΔU=0，Q=-W，由热力学第一定律Q=ΔU+W，得ΔU=-50J。理想气体内能ΔU=nC_vΔT，对于单原子气体C_v=3/2R，ΔT=-50/(1×3/2×8.31)≈-2.5K。由理想气体状态方程P₁V₁=nRT₁，P₂V₂=nRT₂，得P₂/P₁=V₁/V₂=1/2，故压强减小一半。【标准答案及解析】一、单项选择题1.D2.B3.C4.B5.B6.B7.C8.A9.C10.A二、填空题1.-2.5K2.18.4%3.500J4.导热系数5.-6.7kJ6.比值7.3.33×10⁴Pa/K8.50%9.500J10.对流效率更高三、判断题1.正确2.正确3.正确4.正确5.错误6.错误7.错误8.正确9.错误10.错误四、简答题1.热力学第一定律的内容是能量守恒定律在热现象中的体现，即系统吸收的热量等于系统内能的增加与对外做功之和。数学表达式为ΔU=W+Q。2.理想气体状态方程为PV=nRT，描述了理想气体压强P、体积V、温度T和摩尔数n之间的关系。物理意义是反映了气体分子热运动的统计规律。3.热传递的三种方式是传导、对流和辐射。传导是热量沿固体传递；对流是热量通过流体流动传递；辐射是热量以电磁波形式传递。4.卡诺循环包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。等温膨胀和压缩过程中有热量交换，绝热过程中无热量交换。5.查理定律的内容是等压过程中，一定质量理想气体的压强与温度成正比。物理意义是反映了气体分子热运动强度随温度变化的规律。6.热机效率是指热机在一个循环中对外做功与从高温热源吸收热量的比值。计算公式为η=W/Q_H。7.