2025届高考物理一轮复习专题训练 热力学定律

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 热力学定律，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．一定质量的理想气体的体积V与温度t的关系如图所示，该理想气体从状态A依次经过A→B→C→D→A的变化过程，其中CD段与t轴平行，DA的延长线过原点O，AB的反向延长线与t轴的交点坐标为。则( )
A.气体在A→B的过程中压强增大
B.气体在D→A的过程中压强不变
C.气体在D→A的过程中向外界放出热量，内能减少
D.气体在B→C的过程中从外界吸收热量，内能增加
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C。下列说法正确的是( )
A.状态A的温度等于状态B的温度
B.状态A的温度等于状态C的温度
C.从状态A变化到状态B的过程中，气体对外做功
D.从状态B变化到状态C的过程中，气体对外放热
3．一定质量的理想气体，其内能与温度成正比。在初始状态A时，气体的体积为、压强为、热力学温度为，该理想气体从状态A经一系列变化，最终又回到状态A，其变化过程的图像如图所示，其中的延长线过坐标原点，A、B在同一竖直线上，B、C在同一水平直线上。下列说法正确的是( )
A.由C到A的过程中，气体的体积减小
B.从B到C的过程中，气体的每个分子的动能都增大
C.由A到B的过程中，气体从外界吸热
D.从B经过C到A的过程中，气体从外界吸收的热量为
4．一定质量的理想气体从A状态开始，经过、、、最后回到初始状态A，各状态参量如图所示，则下列说法错误的是( )
A.A状态的内能小于C状态的内能
B.B状态气体分子平均动能等于C状态气体分子平均动能
C.过程气体对外做功小于过程外界对气体做功
D.气体从A状态开始，经过、、、最后回到初始状态A，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
5．如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法错误的是( )
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功
D.气体在被压缩的过程中，气体对外界做功
6．一定量的理想气体从状态a经状态b、c再回到状态a的循环过程中，其压强p与体积V的变化关系如图所示。关于该循环过程，下列说法中正确的是( )
A.状态a时气体的温度最高
B.a→b过程中气体从外界吸热
C.b→c过程中气体从外界吸收的热量为
D.c→a过程中外界对气体做功为
7．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在P-V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是( )
A.气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B.图中和的面积一定相等
C.气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D.气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
8．如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为，经历A→B→C→A的过程，已知B→C过程中气体做功绝对值是C→A过程中气体做功绝对值的3倍，下列说法中正确的是( )
A.C→A的过程中外界对气体做功600J
B.B→C的过程中气体对外界做功600J
C.整个过程中气体从外界吸收600J的热量
D.整个过程中气体从外界吸收450J的热量
9．某潜水员携带两个氧气瓶潜水，其中一个氧气瓶备用，在潜水员下潜的过程中，备用氧气瓶里气体（视为理想气体）的质量不变，体积不变，温度降低。在潜水员下潜的过程中，备用氧气瓶里的气体( )
A.对外界做正功B.内能增大C.向外界放出热量D.压强增大
10．一定质量的理想气体从A状态开始，经过、、、最后回到初始状态A，各状态参量如图所示，则下列说法错误的是( )
A.A状态的内能小于C状态的内能
B.B状态气体分子平均动能等于C状态气体分子平均动能
C.过程气体对外做功小于过程外界对气体做功
D.气体从A状态开始，经过、、、最后回到初始状态A，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
11．一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图中的实线ab所示，线ab与过原点的虚线斜率相同。在该过程中( )
A.气体压强不变B.气体压强减小
C.气体从外界吸热D.外界对气体做正功
12．如图所示，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸内用轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可沿气缸无摩擦滑动，现往活塞上缓慢增加砂子，当砂子的质量为时，活塞下降的高度为h，此过程中气体向外放出的热量为，继续缓慢添加砂子，当砂子的质量为时，活塞又下降了高度h，此过程中气体向外放出的热量为，整个过程中环境的气压和温度均保持不变。关于上述各量的关系，下列说法正确的是( )
A.B.C.D.
二、多选题
13．可逆斯特林热机的工作循环如图所示，一定质量的理想气体经历完成循环过程，其中，为两个等容过程，、为两个绝热过程。下列说法正确的是( )
A.过程中，气体内能不变B.过程中，气体内能减少
C.过程中，气体向外放热D.过程中，气体内能增加
14．如下图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，虚线、为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是( )
A.过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的
B.一个循环过程完成后，气体对外放出热量
C.过程向低温热源释放的热量等于过程从高温热源吸收的热量
D.过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功
15．一定质量的理想气体，初始温度为300 K，压强为.经等容过程，该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K；若经等压过程，需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K.下列说法正确的是( )
A.初始状态下，气体的体积为6 L
B.等压过程中，气体对外做功400 J
C.等压过程中，气体体积增加了原体积的
D.两个过程中，气体的内能增加量都为400 J
三、填空题
16．三氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前正在研究二氧化碳的深海填埋处理技术。某次试验，将一定质量的二氧化碳气体封闭在可以自由压缩的导热容器中，从海面缓慢移到深海中心处后会自主下沉，从而实现深海填埋处理。已知初始时容器内的气体压强为、热力学温度为，A处热力学温度为，气体体积减小为初始时的一半，该过程容器内气体可视为理想气体，则此过程中容器的气体的内能______（选填“增加”“减小”或“不变”），气体______（选填“吸收”或“放出”）热量，容器位于A处时内部气体压强为______.
17．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中，气体内能______（填“先增大后减小”“先减小后增大”或“始终保持不变”）；气体吸收的热量______（填“大于”“等于”或“小于”）气体对外所做功.
四、计算题
18．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。已知活塞面积，其质量为，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；
（2）封闭气体吸收的热量。
参考答案
1．答案：C
解析：A.由于A→B的图像反向延长线与轴的交点坐标为（-273.15,0），可知，气体由状态A到状态B为等压变化。故A错误；B.根据结合DA的延长线过原点O可知，压强变大。故B错误;C.气体在D→A的过程中，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量。故C正确;D.由图可知，气体从状态B到状态C，温度不变，体积变大，可知，气体的内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体在B→C的过程中从外界吸收热量。故D错误。故选C。
2．答案：D
解析：AC.从状态A到状态B，气体压强不变，体积变大，根据可知气体温度升高，即状态A的温度小于状态B的温度；从状态A变化到状态B的过程中，气体对外做功为故AC错误;B.根据理想气体状态方程可得可得故B错误;D.从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，与外界做功为0，压强减小，根据可知气体温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知气体对外放热，故D正确。故选D。
3．答案：D
解析：A.从C到A过程，由理想气体状态方程可得代入数据可得故C到A过程中体积不变，故A错误;B.从B到CC.A温度升高，分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，个别分子动能也可能减小，故B错误；C.A到B过程为等温变化，由玻意耳定律可得解得体积减小，外界对气体做功，即气体内能不变，由热力学第一定律知即气体对外界放热，故C错误;D.B经过C到A的过程，气体的温度先升高后降低，则内能先增大后减小，整个过程气体的内能不变，由C项的解析可知从B到C的过程中，气体对外界做的功为则从B经过C到A的过程中，气体吸收的热量为，故D正确。故选D.
4．答案：B
解析：
5．答案：D
解析：抽开隔板时，由于右方是真空，气体自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传递，则根据可知，气体的内能不变，A、C正确，不符合题意；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据可知，气体内能增大，B正确，不符合题意，D错误，符合题意.故选D.
6．答案：D
解析：A.根据理想气体状态方程
可知，值越大，温度越高，由图可知，状态a时值不是最大，所以状态a时气体的温度不是最高，故A错误；
B.过程，气体体积不变，即气体做功为零。气体压强减小，即温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B错误；
C.过程，气体体积增大，对外做功为
值增大，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知
所以气体从外界吸收的热量大于，故C错误；
D.过程中，气体体积减小，外界对气体做功，图线与横轴围成的面积表示做功，所以做功为，故D正确。
故选D。
7．答案：B
解析：A.由于该双曲线为等温线，则气体在状态A、B时的分子平均动能相等,又由于气体为理想气体，则气体的分子势能可忽略不计，所以气体在状态A的内能一定等于在状态B的内能，选项A错误；
B.由题意可知,图线为等温曲线,由理想气体状态方程可得
由于C是常量，温度T保持不变，则pV为定值，则图中和的面积相等，选项B正确；
C.从状态A变化到状态B的过程中，气体的体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸收热量，又由于，则气体吸收的热量等于气体对外界所做的功，选项C错误；
D.从状态A变化到状态B的过程中气体的压强减小，则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，选项D错误。
故选B。
8．答案：C
解析：A.在C→A过程中，图线为直线，根据理想气体状态方程可知压强不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据
解得
故A错误；
B.由题知B→C过程中气体做功绝对值是C→A过程中气体做功绝对值的3倍，则B→C的过程中气体对外界做功900J，故B错误；
CD.A→B→C→A，温度不变，则内能变化量，A→B过程，气体体积不变，做功为零；B→C的过程中气体对外界做功900J；C→A的过程中外界对气体做功300J，故
则整个过程中气体从外界吸收600J的热量，故C正确，D错误。
故选C。
9．答案：C
解析：A.根据题意，由于气体的体积不变，所以气体没有对外界做功，也没有外界对气体做功，故A错误；
B.温度降低导致气体的内能减小，故B错误；
C.根据热力学第一定律
由于气体没有对外界做功
得
因为温度降低导致内能减小，所以气体必须向外界放出热量，故C正确；
D.根据理想气体的状态方程
已知质量不变，体积不变，温度降低，所以压强减小，故D错误。
故选C。
10．答案：B
解析：A.根据理想气体状态方程可得可得，则A状态的内能小于C状态的内能，故A正确，不满足题意要求;B.根据理想气体状态方程可得可得，则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B错误，满足题意要求;C.根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足，C→D过程外界对气体做功，可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C正确，不满足题意要求;D.气体从A状态开始，经过A→B、B→C、C→D、D→A最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确，不满足题意要求故选B.
11．答案：C
解析：AB.根据理想气体状态方程有
则图像各点与原点连线的斜率代表，由于连线的斜率在减小，可知气体压强变大，故AB错误；
CD.由图可知气体体积增大，则气体对外做功，气体温度升高，则内能增大，根据热力学第一定律
可知气体一定从外界吸热，故C正确，D错误；
故选C。
12．答案：B
解析：设初始时气体的压强与外界大气压强为，第一次加砂后气体压强为，活塞横截面积为S，气缸初始气体高度为H，有
该过程是等温变化，有
解得
根据等温变化的图像，面积代表做功可知，该过程气体的做功为
由于理想气体温度不变，所以该过程气体内能不变，由热力学第一定律有
解得
设第二次加砂后气体的压强为，有
从第一次加砂到第二次加砂有
解得
该过程气体的做功为
由于理想气体温度不变，所以该过程气体内能不变，由热力学第一定律有
解得，故选B。
13．答案：BCD
解析：过程为等容过程，压强增大，由查理定律知温度升高，气体内能增加，A错误；过程为绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，B正确；为等容过程，压强减小，由查理定律知温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体向外放热，C正确；为绝热压缩过程，外界对气体做功，气体内能增加，D正确。
14．答案：BD
解析：A.由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知由图示图像可知，过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；B.根据图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知所以气体对外放出热量，故B正确；C.过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即，过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即，图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，过程图像的面积大于过程图像的面积，即，则，即过程向低温热源释放的热量大于过程从高温热源吸收的热量，故C错误；D.过程气体与过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，过程气体与过程都是绝热过程，则由热力学第一定律：可知由于两过程气体内能的变化量相等，则即过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功，故D正确。故选BD。
15．答案：AD
解析：一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故一定质量的理想气体温度相同，内能相同，当气体温度上升100 K时，等容过程中，气体体积不变，，吸收了400 J的热量，则，由热力学第一定律可得，故等压过程中，等压过程中气体吸收了600 J的热量，，根据热力学第一定律可得，可得，说明气体对外做功200 J，B错误，D正确；等压过程中，气体对外做功，解得，根据盖—吕萨克定律有，解得，体积增加了原体积的，A正确，C错误.
16．答案：减小;放出;
解析：由题可知气体温度降低，则内能减小;
气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律
可知，则气体放出热量;
根据理想气体状态方程有
解得
17．答案：先增大后减小；等于
解析：不变，pV越大，T越高。状态在（2,2）处温度最高。在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度;气体的内能先增加某一值，再减少同样的值。故气体内能先增大后减小。气体膨张就会推动活塞对外界做功，整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0.根据热力学第一定律，由于气体的内能增加，，故气体吸收的热量等于气体对外所做的功.
18．答案：（1）；（2）60J
解析：（1）以气体为研究对象，根据盖-吕萨克定律，有
解得
（2）由气体的内能与热力学温度成正比
解得
活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有
解得
外界对气体做功
由热力学第一定律
得气体变化过程吸收的总热量为