2026年人教版高中物理选修3-2第6章热力学基础同步练习题及答案

2026年人教版高中物理选修3-2第6章热力学基础同步练习题及答案第1页共1页2026年人教版高中物理选修3-2第6章热力学基础同步练习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.关于热力学第一定律，下列说法正确的是A.系统对外做功越多，其内能一定增加B.系统吸收热量越多，其内能一定增加C.系统内能增加量等于外界对系统做功与系统吸收热量的总和D.热量可以完全转化为功，但功不能完全转化为热量参考答案：C2.一定质量的理想气体经历等温压缩过程，下列说法正确的是A.气体对外界做功，内能增加B.外界对气体做功，内能减少C.气体对外界做功，内能不变D.外界对气体做功，内能增加参考答案：C3.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，下列说法正确的是A.气体对外界做功，内能增加B.外界对气体做功，内能减少C.气体吸收热量，内能增加D.气体放出热量，内能减少参考答案：B4.关于热机的效率，下列说法正确的是A.热机效率越高，表示它做的有用功越多B.热机效率越高，表示它消耗的燃料越多C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与热机的工作物质种类无关参考答案：C5.在一个绝热容器中，将一冰块投入水中，下列说法正确的是A.系统的总熵增加B.系统的总熵减少C.系统的总熵不变D.无法判断系统总熵的变化参考答案：A6.关于卡诺循环，下列说法正确的是A.卡诺循环的效率只与高温热源温度有关B.卡诺循环的效率只与低温热源温度有关C.卡诺循环的效率与工作物质种类有关D.卡诺循环的效率可以达到100%参考答案：A7.一个气缸内装有理想气体，活塞处于平衡状态，现对气缸加热，活塞向上移动，下列说法正确的是A.气体对外界做功，内能增加B.外界对气体做功，内能增加C.气体吸收热量，内能增加D.气体放出热量，内能增加参考答案：A8.关于热力学第二定律的克劳修斯表述，下列说法正确的是A.热量可以自发地从低温物体传到高温物体B.热量可以从高温物体传到低温物体，但不能自发进行C.热量可以从高温物体传到低温物体，也可以自发进行D.热量既不能从低温物体传到高温物体，也不能从高温物体传到低温物体参考答案：B9.一个由两个完全相同的容器组成的系统，中间用导热板连接，左侧容器内装有温度为T₁的气体，右侧容器内装有温度为T₂的气体（T₁T₂），现撤去导热板，下列说法正确的是A.系统的总熵增加B.系统的总熵减少C.系统的总熵不变D.无法判断系统总熵的变化参考答案：A10.关于热力学第三定律，下列说法正确的是A.热力学第三定律指出绝对零度是不可能达到的B.热力学第三定律指出绝对零度是可以达到的C.热力学第三定律指出物体的熵在绝对零度时为零D.热力学第三定律指出物体的熵在绝对零度时最大参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.一定质量的理想气体，从状态A等温膨胀到状态B，其内能______，外界对气体做功W______0，气体吸收热量Q______0。（填“增加”“减少”或“不变”）参考答案：减少,0,02.热机的效率η总是______1，这是因为热机工作过程中不可避免地存在______。参考答案：,热损失3.某理想气体经历一个等压压缩过程，其体积减小为原来的一半，则气体的温度______（填“升高”“降低”或“不变”）。参考答案：降低4.根据热力学第二定律，热量______从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。参考答案：不能5.在一个绝热容器中，将一冰块投入水中，冰块会______（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。参考答案：吸热6.某热机的效率为40%，它从高温热源吸收了1000J热量，则它对外做的功为______J。参考答案：4007.理想气体状态方程为______，其中p为气体的压强，V为气体的体积，T为气体的温度，R为气体常数，n为气体的物质的量。参考答案：pV=nRT8.某理想气体经历一个等温过程，其压强从1atm增加到3atm，则其体积将______到原来的______。参考答案：减小,1/39.热力学第一定律的数学表达式为______，其中ΔU为气体内能的变化，W为外界对气体做的功，Q为气体吸收的热量。参考答案：ΔU=Q+W10.某卡诺热机的低温热源温度为300K，高温热源温度为600K，则其最大效率为______。参考答案：50%三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.热力学第一定律表明，热量可以完全转化为功，但功不可以完全转化为热量。参考答案：×2.在一个绝热过程中，系统的内能不变。参考答案：√3.卡诺热机的效率只取决于高温热源和低温热源的温度，与工作物质无关。参考答案：√4.热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热并全部用来做功，而不引起其他变化。参考答案：√5.理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。参考答案：√6.等温过程中，理想气体的内能不变，因为温度不变。参考答案：√7.等压过程中，理想气体的体积增大一倍，其温度也增大一倍。参考答案：×8.热机的效率越高，意味着它从高温热源吸收的热量越多。参考答案：×9.热力学第三定律指出，绝对零度是不可能达到的。参考答案：√10.理想气体状态方程为pV/T=常数，其中p为气体的压强，V为气体的体积，T为气体的温度。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.简述热力学第一定律的物理意义。参考答案：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，即系统吸收的热量等于系统内能的增加和对外做的功之和。2.解释什么是卡诺热机及其效率公式。参考答案：卡诺热机是一种理想热机，其工作过程由两个等温过程和两个绝热过程组成，理论效率最高，其效率公式为η=1-T₂/T₁，其中T₁是高温热源温度，T₂是低温热源温度。3.比较等温过程和等压过程中理想气体的内能变化。参考答案：等温过程中，理想气体的温度不变，因此内能不变；等压过程中，理想气体的温度升高，内能增加。4.判断以下说法是否正确：热量可以完全转化为功，但功不可以完全转化为热量。参考答案：×5.某理想气体经历等压膨胀，温度从300K升高到600K，体积增大一倍，求气体的比热容比γ。参考答案：气体的比热容比γ为1.4。6.分析家用冰箱制冷原理中涉及的热力学过程。参考答案：家用冰箱制冷原理涉及热力学第二定律，通过压缩机做功使制冷剂在蒸发器中吸热，在冷凝器中放热，实现制冷。7.设计一个实验方案，测量水的比热容。参考答案：实验方案：①用天平测量水的质量m；②用温度计测量水的初温和末温；③用量筒测量水的体积V；④用酒精灯加热水，记录加热时间t；⑤用公式c=Q/(mΔT)计算水的比热容。8.判断以下说法是否正确：理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。参考答案：√五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.医院消毒室使用的蒸汽温度为120℃，水蒸气对消毒柜内壁的压力为1.0×10⁵Pa。消毒柜内壁表面积为20m²，水蒸气的比热容为1.67×10³J/(kg•℃)，水的汽化热为2.26×10⁶J/kg。求水蒸气对消毒柜内壁的压强做功的功率是多少？（假设水蒸气温度保持不变）参考答案：1200W2.家用冰箱制冷循环中，制冷剂在压缩机中压缩后进入冷凝器，在冷凝器中放热，温度从40℃降至10℃。若制冷剂的质量为0.5kg，比热容为0.92×10³J/(kg•℃)，求制冷剂在冷凝器中放出的热量是多少？参考答案：1.84×10⁵J3.某热机工作在高温热源T₁=600K和低温热源T₂=300K之间，热机效率为50%。若热机在一个循环中从高温热源吸收热量Q₁=1000J，求热机对外做的功是多少？参考答案：500J4.一个理想气体经历等温压缩过程，体积从V₁=2m³变为V₂=1m³，气体压强从P₁=1.0×10⁵Pa变为P₂=2.0×10⁵Pa。求气体在等温压缩过程中对外做的功是多少？参考答案：1.0×10⁵J5.某气体经历等压膨胀过程，温度从T₁=300K升高到T₂=600K，体积增加了1倍。求气体在等压膨胀过程中的内能变化是多少？（假设气体为理想气体，摩尔数为n=2mol，气体常数R=8.31J/(mol•K)）参考答案：06.某热泵空调系统，其制冷系数为3。若室外温度为-5℃，室内温度为20℃，求该热泵空调系统从室外吸收的热量是多少？（假设热泵空调系统在一个循环中从室外吸收热量Q₁=1000J）参考答案：3333.33J7.某电冰箱的制冷剂在蒸发器中吸收热量Q₁=1000J，然后在冷凝器中放出热量Q₂=1500J。求该电冰箱的制冷系数是多少？参考答案：2.58.某热机工作在高温热源T₁=800K和低温热源T₂=400K之间，热机效率为40%。若热机在一个循环中对外做的功为1000J，求热机从高温热源吸收的热量是多少？参考答案：2500J标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：本题考查热力学第一定律。热力学第一定律表述为ΔU=Q+W，其中ΔU为内能增加量，Q为吸收的热量，W为外界对系统做功。选项A错误，因为系统对外做功时，如果同时放出热量，内能可能减少；选项B错误，因为系统吸收热量时，如果同时对外做功，内能可能减少；选项C正确，因为ΔU=Q+W表示内能增加量等于外界对系统做功与系统吸收热量的总和；选项D错误，因为热量可以完全转化为功，但功不能完全转化为热量，存在能量耗散。本题考查热力学第一定律的基本概念。2.参考答案：C解析：本题考查理想气体等温过程。等温过程温度不变，内能不变。根据热力学第一定律ΔU=Q+W，因为ΔU=0，所以Q=-W，即气体对外界做功，吸收的热量等于对外界做的功。选项A错误，因为气体对外界做功时，内能不变；选项B错误，因为外界对气体做功时，内能不变；选项C正确，因为气体对外界做功，内能不变；选项D错误，因为外界对气体做功时，内能不变。本题考查理想气体等温过程的特点。3.参考答案：B解析：本题考查理想气体状态变化。根据理想气体状态方程PV=nRT，因为P₂P₁，V₂V₁，所以P₁V₁P₂V₂，即气体的温度T₂T₁，气体经历的是降温过程。根据热力学第一定律ΔU=Q+W，因为气体体积减小，外界对气体做功W0，而气体温度降低，内能减少ΔU0，所以Q=ΔU-W0，即气体放出热量。选项A错误，因为气体对外界做功，内能减少；选项B正确，因为外界对气体做功，内能减少；选项C错误，因为气体放出热量，内能减少；选项D错误，因为气体放出热量，内能减少。本题考查理想气体状态变化与热力学第一定律的综合应用。4.参考答案：C解析：本题考查热机效率。热机效率η=W/Q₁，其中W为有用功，Q₁为从高温热源吸收的热量。选项A错误，因为热机效率越高，表示有用功占总能量的比例越高，不代表做的有用功越多；选项B错误，因为热机效率越高，表示消耗的燃料越少，而不是越多；选项C正确，因为根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%；选项D错误，因为热机效率与工作物质种类有关。本题考查热机效率的基本概念。5.参考答案：A解析：本题考查热力学第二定律与熵。将一冰块投入水中，冰块吸收热量融化成水，水的熵增加；同时水温升高，熵也增加。因此，系统的总熵增加。选项A正确，因为系统的总熵增加；选项B错误，因为系统的总熵减少；选项C错误，因为系统的总熵不变；选项D错误，因为可以判断系统总熵的变化。本题考查热力学第二定律与熵的综合应用。6.参考答案：A解析：本题考查卡诺循环。卡诺循环的效率η=1-T₂/T₁，其中T₁为高温热源温度，T₂为低温热源温度。因此，卡诺循环的效率只与高温热源温度和低温热源温度有关。选项A正确，因为卡诺循环的效率只与高温热源温度有关；选项B错误，因为卡诺循环的效率只与低温热源温度有关；选项C错误，因为卡诺循环的效率与工作物质种类无关；选项D错误，因为卡诺循环的效率不可能达到100%。本题考查卡诺循环的基本概念。7.参考答案：A解析：本题考查理想气体状态变化。活塞向上移动，说明气体对外界做功W0。根据热力学第一定律ΔU=Q+W，因为活塞向上移动，气体体积增大，温度升高，内能增加ΔU0，所以Q=ΔU-W0，即气体吸收热量。选项A正确，因为气体对外界做功，内能增加；选项B错误，因为外界对气体做功，内能增加；选项C错误，因为气体吸收热量，内能增加；选项D错误，因为气体吸收热量，内能增加。本题考查理想气体状态变化与热力学第一定律的综合应用。8.参考答案：B解析：本题考查热力学第二定律。热力学第二定律的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，但可以通过外界做功实现。选项A错误，因为热量不能自发地从低温物体传到高温物体；选项B正确，因为热量可以从高温物体传到低温物体，但不能自发进行；选项C错误，因为热量可以从高温物体传到低温物体，但不能自发进行；选项D错误，因为热量可以从高温物体传到低温物体，也可以通过外界做功实现。本题考查热力学第二定律的基本概念。9.参考答案：A解析：本题考查热力学第二定律与熵。撤去导热板后，左侧容器内气体温度T₁向右侧容器内气体温度T₂传递，最终达到热平衡，温度为(T₁+T₂)/2。因为T₁T₂，所以热量从高温物体传到低温物体，系统的总熵增加。选项A正确，因为系统的总熵增加；选项B错误，因为系统的总熵减少；选项C错误，因为系统的总熵不变；选项D错误，因为可以判断系统总熵的变化。本题考查热力学第二定律与熵的综合应用。10.参考答案：A解析：本题考查热力学第三定律。热力学第三定律指出绝对零度是不可能达到的，因为温度越接近绝对零度，分子的热运动越弱，达到绝对零度需要无限多的步骤。选项A正确，因为热力学第三定律指出绝对零度是不可能达到的；选项B错误，因为热力学第三定律指出绝对零度是不可能达到的；选项C错误，因为物体的熵在绝对零度时不是零；选项D错误，因为物体的熵在绝对零度时不是最大。本题考查热力学第三定律的基本概念。二、填空题1.参考答案：减少,0,0解析：本题考查〈理想气体状态变化与热力学第一定律〉。等温过程中，理想气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变；气体膨胀对外做功，W0；根据热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU=0，Q=-W，所以Q0，即气体吸收热量。2.参考答案：,热损失解析：本题考查〈热机效率与热力学第二定律〉。任何热机的效率都小于100%，因为热机工作过程中不可避免地存在热损失，即部分热量无法转化为有用功。3.参考答案：降低解析：本题考查〈理想气体状态变化规律〉。等压过程中，根据查理定律PV/T=C，体积减小为原来的一半，压强不变，则温度降低。4.参考答案：不能解析：本题考查〈热力学第二定律的克劳修斯表述〉。根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。5.参考答案：吸热解析：本题考查〈热传递与物态变化〉。在一个绝热容器中，将一冰块投入水中，冰块会从水中吸收热量，导致冰块融化。6.参考答案：400解析：本题考查〈热机效率计算〉。根据热机效率公式η=W/Q，W=ηQ=0.4×1000J=400J。7.参考答案：pV=nRT解析：本题考查〈理想气体状态方程〉。理想气体状态方程为pV=nRT，其中p为气体的压强，V为气体的体积，T为气体的温度，R为气体常数，n为气体的物质的量。8.参考答案：减小,1/3解析：本题考查〈理想气体等温过程特性〉。等温过程中，根据玻意耳定律pV=C，压强增加到原来的3倍，则体积将减小到原来的1/3。9.参考答案：ΔU=Q+W解析：本题考查〈热力学第一定律〉。热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q+W，其中ΔU为气体内能的变化，W为外界对气体做的功，Q为气体吸收的热量。10.参考答案：50%解析：本题考查〈卡诺热机效率计算〉。卡诺热机的最大效率为η=1-Tc/Th=1-300K/600K=1-0.5=0.5，即50%。三、判断题1.参考答案：×解析：本题考查“热力学第一定律”。热力学第一定律表明，热量可以转化为功，但同时也会产生其他变化，如内能的增加；功也可以转化为热量，但同时也会产生其他变化，如内能的减少。因此，热量和功的转化都不是完全可逆的，不能简单地认为热量可以完全转化为功，而功不可以完全转化为热量。2.参考答案：√解析：本题考查“绝热过程”。在一个绝热过程中，系统与外界没有热量交换，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，其中Q=0，所以ΔU=W。这意味着系统的内能变化等于外界对系统做的功或系统对外界做的功。因此，系统的内能不变。3.参考答案：√解析：本题考查“卡诺热机的效率”。卡诺热机的效率只取决于高温热源和低温热源的温度，与工作物质无关。这是卡诺定理的内容，即所有工作在相同高温热源和低温热源之间的可逆热机，其效率都相同，且只取决于这两个热源的温度。4.参考答案：√解析：本题考查“热力学第二定律的开尔文表述”。热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热并全部用来做功，而不引起其他变化。这意味着热机不可能将吸收的热量全部转化为功，必须有一部分热量排放到低温热源。5.参考答案：√解析：本题考查“理想气体的内能”。理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。这是因为理想气体的内能是由气体分子的动能组成的，而动能只与温度有关，与体积和压强无关。6.参考答案：√解析：本题考查“等温过程”。在等温过程中，理想气体的温度不变，根据理想气体状态方程pV/T=常数，温度T不变，所以内能也不变。内能与温度成正比，温度不变，内能也就不变。7.参考答案：×解析：本题考查“等压过程”。在等压过程中，根据理想气体状态方程pV/T=常数，压强p不变，体积V增大一倍，则温度T也增大一倍。但需要注意的是，温度的变化与体积的变化不是简单的线性关系，而是与压强有关。8.参考答案：×解析：本题考查“热机的效率”。热机的效率越高，意味着它将吸收的热量中有更大的比例转化为有用功，而不是吸收的热量越多。热机的效率与吸收的热量多少没有直接关系，而是与转化为有用功的热量比例有关。9.参考答案：√解析：本题考查“热力学第三定律”。热力学第三定律指出，绝对零度是不可能达到的。这是因为随着温度的降低，分子的热运动越来越弱，达到绝对零度时，分子的热运动将完全停止，这是不可能实现的。10.参考答案：√解析：本题考查“理想气体状态方程”。理想气体状态方程为pV/T=常数，其中p为气体的压强，V为气体的体积，T为气体的温度。这个方程描述了理想气体在平衡状态下的压强、体积和温度之间的关系。四、简答题1.参考答案：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，即系统吸收的热量等于系统内能的增加和对外做的功之和。解析：本题考查〈热力学第一定律〉。热力学第一定律的公式为ΔU=Q+W，其中ΔU是系统内能的增加，Q是系统吸收的热量，W是系统对外做的功。该定律表明能量在转化和转移过程中总量保持不变。理解该定律需要掌握能量守恒的基本原理，并能将其应用于热现象的分析中。2.参考答案：卡诺热机是一种理想热机，其工作过程由两个等温过程和两个绝热过程组成，理论效率最高，其效率公式为η=1-T₂/T₁，其中T₁是高温热源温度，T₂是低温热源温度。解析：本题考查〈卡诺热机及其效率〉。卡诺热机是理论上效率最高的热机，其工作循环由两个等温过程和两个绝热过程构成。卡诺效率只取决于高温热源和低温热源的温度，与工作物质无关。掌握卡诺热机的结构和效率公式是解决相关问题的关键。3.参考答案：等温过程中，理想气体的温度不变，因此内能不变；等压过程中，理想气体的温度升高，内能增加。解析：本题考查〈理想气体的内能变化〉。理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。等温过程温度不变，内能不变；等压过程温度升高，内能增加。理解理想气体内能与温度的关系是解决此类问题的关键。4.参考答案：×解析：本题考查〈热力学第二定律〉。根据热力学第二定律，热量不可以完全转化为功而不产生其他影响，功可以完全转化为热量。因此该说法错误。掌握热力学第二定律的表述和应用是解决此类问题的关键。5.参考答案：气体的比热容比γ为1.4。解析：本题考查〈理想气体的比热容比〉。根据理想气体状态方程和比热容的定义，等压过程气体的比热容比γ=(Cₚ/Cᵥ)≈1.4。计算过程需要用到理想气体状态方程pV=nRT和比热容的定义。掌握理想气体的状态方程和比热容概念是解决此类问题的关键。6.参考答案：家用冰箱制冷原理涉及热力学第二定律，通过压缩机做功使制冷剂在蒸发器中吸热，在冷凝器中放热，实现制冷。解析：本题考查〈家用冰箱制冷原理〉。冰箱制冷利用制冷剂的相变和压缩机制冷。制冷剂在蒸发器中汽化吸热，在冷凝器中液化放热，通过压缩机做功使制冷剂循环流动，实现制冷。理解制冷剂的相变和能量转移是解决此类问题的关键。7.参考答案：实验方案：①用天平测量水的质量m；②用温度计测量水的初温和末温；③用量筒测量水的体积V；④用酒精灯加热水，记录加热时间t；⑤用公式c=Q/(mΔT)计算水的比热容。解析：本题考查〈测量水的比热容实验设计〉。实验需要测量水的质量、初温和末温，以及加热时间和吸