高考一轮复习：热力学定律

试卷更新日期：2025-08-25 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　）

A、对外做功 B、向外界传递热量 C、分子的数密度增大 D、每个分子的速率都增大

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2. 如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）

A、对外做功 B、内能减小 C、吸收热量 D、压强不变

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3. 某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，则下列说法正确的是（）

A、制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体 B、制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变 C、待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 D、花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动

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4. 下列说法正确的是（　　）

A、热量不能从低温物体传到高温物体 B、弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核 C、泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说 D、黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

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5. 根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A、电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B、功转变为热的实际宏观过程是可逆过程 C、科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D、对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机

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6. 关于热力学第二定律说法正确的是（　　）

A、在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小 B、从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律 C、热量能自发地从低温物体传向高温物体 D、物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响

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7. 如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20～30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（　　）

A、挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大 B、若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小 C、发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功 D、随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100%

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8. 某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（）

A、外界对气囊内气体做正功 B、气囊内气体压强增大 C、气囊内气体内能增大 D、气囊内气体从外界吸热

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9. 对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　）

A、图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显 B、从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子势能变大 C、图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力 D、图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律

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10. 如图所示1mol理想气体经两个不同的过程（A→B→C和A→D→C）由状态A变到状态C。已知气体遵循气体定律PV=RT，气体内能的变化量与温度的关系为 $Δ U = \frac{3}{2} R (T_{2} - T_{1})$ （R为大于0的已知常量，T₁、T₂分别为气体始末状态的温度）。初始状态A的温度为T₀。气体在这两个过程中从外界吸收的热量分别为（　　）

A、 $Q_{A B C} = \frac{13}{2} R T_{0}$ $Q_{A D C} = \frac{11}{2} R T_{0}$ B、 $Q_{A B C} = \frac{5}{2} R T_{0}$ $Q_{A D C} = \frac{7}{2} R T_{0}$ C、 $Q_{A B C} = \frac{13}{2} R T_{0}$ $Q_{A D C} = \frac{7}{2} R T_{0}$ D、 $Q_{A B C} = \frac{5}{2} R T_{0}$ $Q_{A D C} = \frac{11}{2} R T_{0}$

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二、多项选择题

11. 关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A、一定质量的理想气体从外界吸收热量而温度可能保持不变 B、外界对物体做功，一定会使该物体的内能增加 C、物体减少的机械能可以全部转化为内能，但物体减少的内能不可以全部转化为机械能而不引起其它变化 D、在现代技术支持下，可以实现汽车尾气中的各类有害气体自发地分离，然后将无毒无害的气体排到空气中 E、气体可以在对外做功的同时向外界放出热量

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12. 关于热学现象与规律，下列说法正确的是（）

A、热机的效率不可能达到 $100 %$ B、自然界中某些热现象不具有方向性 C、热量能从低温物体传到高温物体 D、孤立系统的自发过程中熵可能减小

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13. 下列关于温度及内能的说法中正确的是

A、物体的内能不可能为零 B、温度高的物体比温度低的物体内能大 C、一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 D、内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 E、温度见分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高

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14. 根据热力学定律，下列说法正确的有（）

A、电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B、一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 C、科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机 D、尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100% E、能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性

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15. 压缩空气储能系统（CAES）能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是（　　）

A、压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变 B、压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加 C、该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100% D、压缩的空气在推动发电机工作的过程中；空气对外做功，压强减小

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16. 下列说法正确的是（　　）

A、LC振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，可提高能量辐射效率 B、不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C、场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式 D、光速在不同的惯性参考系中大小都相同

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17. 在夏天高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为 $47 ℃$ 。由于胎压过高会影响行车安全，故快速放出了适量气体，此时监测系统显示胎压为 $2.40 atm$ 、温度为 $27 ℃$ ，设轮胎内部体积始终保持不变，胎内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）

A、放气过程中气体对外做功 B、放气后，轮胎内部气体分子平均动能减小 C、此过程中放出的气体质量是原有气体质量的 $\frac{1}{5}$ D、放气后瞬间，轮胎内每个气体分子的速率都会变小

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18. 如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为 $S$ ，将整个装置放在大气压恒为 $p_{0}$ 的空气中，开始时缸内气体的温度为 $T_{0}$ ，空气柱长度为 $l_{0}$ 。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为 $Q$ 时，缸内空气柱长度增加量为 $Δ l_{1}$ ，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（　　）

A、内能可能不变 B、内能一定增大 C、 $Δ l_{1} > \frac{Q}{p_{0} S}$ D、 $Δ l_{1} < \frac{Q}{p_{0} S}$

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19. 下列有关热力学定律的说法正确的是（　　）

A、气体吸收热量，内能不一定增大 B、漓江的水能是用之不竭的 C、热量不能自发地从低温物体传到高温物体 D、一块石头从十万大山上滚下，机械能增大了

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20. 如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高 $Δ h = 6 cm$ 。现在将瓶子缓慢旋转 $180 °$ ，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压 $p_{0} = 76 cmHg$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、初始状态瓶内气体的压强 $p_{1} = 70 cmHg$ B、末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C、瓶内气体的质量发生了变化 D、这个过程中瓶内气体的温度降低了

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21. 如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成： $a \to b$ 为等压过程， $b \to c$ 为绝热过程， $c \to d$ 为等压过程， $d \to a$ 为绝热过程。下列说法正确的是（）

A、 $a \to b$ 过程中，气体内能增加 B、 $b \to c$ 过程中，气体内能不变 C、 $c \to d$ 过程中，气体吸收热量 D、整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用 $a b c d$ 所围的面积表示

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22. 一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）

A、A状态到C状态气体吸收热量 B、B状态到C状态气体分子的平均动能减小 C、B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功 D、气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示

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三、非选择题

23. 疫情反弹期间，快递既可以满足人们的购物需要，又充气袋可以减少人员接触。在快递易碎品时，往往用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品。如图所示，当物品外部的充气袋四周被挤压时，外界对袋内气体（选填“做正功”、“做负功”或“不做功”）；若袋内气体（视为理想气体）与外界无热交换，则袋内气体分子的平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

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24. 夜间环境温度为 $17 ℃$ 时，某汽车轮胎的胎压为 $2.9$ 个标准大气压，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变。次日中午，环境温度升至 $27 {}_{°}C$ ，此时胎压为个标准大气压，胎内气体的内能（填“大于”“等于”或“小于”） $17 ℃$ 时的内能。（计算时 $0 {}_{°}C$ 取 $273 K$ ）

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25. 如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的能，再转化为火箭的能。

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26. 洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p₁时，空气柱长度为L₁ ，水位下降后，空气柱温度不变，空气柱内压强为p₂ ，则空气柱长度L₂= ，该过程中内部气体对外界。（填做正功，做负功，不做功）

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27. 制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为 $V_{0}$ ，压强为 $p_{0}$ ，现缓慢充气后压强变为 $4 p_{0}$ ，不计容器的容积变化。

(1)、设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为 $p_{0}$ 时的体积。

(2)、打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N时的体积为 $V_{1}$ ，压强为 $p_{1}$ 。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比。

(3)、图（b）中虚线 $M N^{'}$ 是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图（b）中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）

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28. 如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为 $T_{0}$ ，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升 $\frac{1}{5} h$ 再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为 $Δ U = C Δ T$ ， C为已知常数，大气压强恒为 $p_{0}$ ，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求

(1)、再次平衡时容器内气体的温度。

(2)、此过程中容器内气体吸收的热量。

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29. 如图所示，一固定直立汽缸由上、下两个相互连通的圆筒构成。上部圆筒体积为2V₀ ，其中有一质量为2m、面积为2S的薄活塞A。下部圆筒长度足够，其中有一质量为m、面积为S的活塞B。两圆筒由一短而细的管道连通，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，活塞A的上方盛有理想气体X，A、B之间盛有另一种气体Y，活塞B下方与大气连通。开始时整个系统处于热平衡态，X气体温度为T₀、体积为V₀ ，内能与温度的关系为U=CT，其中C为已知常量，T为热力学温度；活塞B下方的大气压强为常量p₀。若汽缸壁、管道、活塞均不导热。现通过灯丝L对X气体缓慢加热

(1)、若活塞A恰好到达上圆筒底部时，X气体处于热平衡态，求其温度T_f₁ ，以及从灯丝中吸收的热量Q₁。

(2)、若气体X从灯丝中吸收的热量为（1）问中的两倍（即2Q₁），求达到平衡态时气体X的温度T_f₂

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30. 某同学设计了一款可以喷水的小玩具。简要理想化如下：一圆柱形导热容器，容器底是由一定厚度的材料（密度较大）构成，容器横截面积为S，容器高为L，底部侧面开有一尺寸可忽略的细孔，容器内部气体可视为理想气体。开始温度为室温T₀ ，现用热水淋在容器上，使容器内气体温度迅速达到T（未知），然后迅速将容器放入一足够大的装水的容器中，确保容器上的小孔恰好在水面下。当气体温度恢复为T₀时，容器内外水面高度差为h，然后取出容器，再将热水淋在容器上时，玩具容器就会向外喷水。已知大气压强p₀ ，液体密度ρ，重力加速度g。则

(1)、热水淋在容器上过程中，容器内气体分子的平均动能（选填“增加”、“减小”或“不变”），气体的分子数密度（选填“增加”、“减小”或“不变”）；

(2)、求温度T；

(3)、若在淋热水容器后喷水一段时间的过程中，温度从T降到T₀ ，气体的内能变化量 $Δ U$ 与热力学温度变化量 $Δ T$ 之间满足关系式： $Δ U = C Δ T$ （C为已知常数），气体对外做功W₀ ，求该过程气体吸收或放出的热量Q。

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31.

(1)、利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______

A、A端为冷端，B端为热端 B、A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C、A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D、该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E、该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律

(2)、如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 $V_{0} = 9.9 L$ 的导热汽缸下接一圆管，用质量 $m_{1} = 90 g$ 、横截面积 $S = 10 {cm}^{2}$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 $m_{2} = 10 g$ 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 $h = 10 cm$ ，外界大气压强 $p_{0} = 1.01 \times 10^{5} Pa$ ，重力加速度取 ${10m/s}^{2}$ ，环境温度保持不变。求

（i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 $p_{1}$ ﹔

（ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。

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32. 如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T₁ = 300 K，体积V₁ = 1 × 10³ cm³处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T₂ = 303 K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，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p₀ = 1.0 × 10⁵ Pa，水的密度ρ = 1.0 × 10³ kg/m³；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。

(1)、从状态2到状态3，气体分子平均速率（“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数（“增大”、“不变”、“减小”）；

(2)、求气体在状态3的体积V₃；

(3)、求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。

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33.

(1)、一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程（填“是”或“不是”）自发过程。

(2)、分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为（填“ $r_{1}$ ”或“ $r_{2}$ ”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。

(3)、一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为 $\frac{1}{3} m$ 的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为 $\frac{1}{4} v$ 。则炸裂后另一块的速度大小为。

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