【解析】2024届高考物理第一轮复习：热力学定律

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一、选择题

1．（2022高二上·孝感期中）关于能源和能量，下列说法中正确的是（）

A．随着科技的发展，永动机是可以制成的

B．能量被使用后就消失了，所以要节约资源

C．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性

D．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用

2．（2022高二上·嘉兴月考）下列关于能量守恒定律的认识不正确的是（）

A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，不可能制成

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了

3．（2023高二上·扬州月考）下列说法中正确的是（）

A．随着科技的发展，永动机是可以制成的

B．能量守恒表明，节约能源是无意义的

C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律

D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性

4．（2023高二下·信阳期末）下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是（）

A．汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律

B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律

D．冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律

5．（2023高二下·中山期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A．内燃机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

B．电冰箱的工作过程说明可以将热量自发地从低温物体传递到高温物体

C．第二类永动机违反了能量守恒定律

D．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

6．（2023高三下·石家庄月考）压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（）

A．绝热压缩空气，分子平均动能不变

B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大

C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到

D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大

7．（2023高三下·湛江模拟）一同学在室内空调显示屏上看到室内的空气温度，为了测出室外的空气温度，他将一近似球形的气球在室内吹大并放置较长一段时间后，测量其直径为之后拿到室外并放置较长一段时间后，测量其直径为，若不考虑气球表皮的弹力变化，且气球吹大后视为球体，大气压不变，室内、外的温度均保持不变，则（）

A．气球内气体对外界做负功B．气球内气体对外界不做功

C．室外温度比室内温度高D．气球在室外放出了热量

8．（2023高二下·广州期中）一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示，则该气体（）

A．在状态a的内能小于在状态b的内能

B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度

C．在过程中，外界对气体做功为0

D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热

9．（2023·邵阳模拟）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了的热量，关于从A到B过程下列说法中正确的是（）

A．气体内能增加B．气体内能增加

C．气体内能减少D．气体内能减少

10．（2023高二下·铁岭月考）如图所示，开口竖直向上的薄壁绝热气缸内壁光滑，缸内下部装有电热丝，一定质量的理想气体被一绝热活塞封闭在气缸内，活塞与气缸壁紧密接触。现通过电热丝对缸内气体缓慢加热，则该过程中（）

A．气体的压强增大

B．气体的内能增大

C．气体分子热运动的平均动能可能减小

D．气体对外界做的功等于气体吸收的热量

11．（2023·泉州模拟）2022年5月，我国首个商用压缩空气储能电站投产发电。在用电低谷期，利用剩余的电力把洞外空气压缩到盐矿开采后留下的密闭盐穴矿洞中，储存能量；在用电高峰期，将储存在矿洞内的高压空气释放出来驱动汽轮机发电。矿洞可视为绝热容器，在充气过程中，矿洞内（）

A．气体内能保持不变

B．气体分子数密度不变

C．气体分子的运动速率都增加了

D．气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大

12．（2023高三上·太原期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为、、。以下判断正确的是（）

A．，气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量

B．及，气体均向外界放出热量

C．气体对外做的功小于对外界做的功

D．中，气体从外接吸收的热量大于对外做的总功

13．（2023·淮安模拟）如图所示，绝热容器被绝热隔板K1和卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄理想气体，且压强（是大气压强），c与大气连通，则下列说法中正确的是（）

A．只打开隔板K1，b中气体对外做功，内能减少

B．只打开隔板K1，b中气体压强减小，温度不变

C．只打开卡销K2，外界对b中气体做功，b中气体内能不变

D．打开隔板K1和卡销K2，待活塞K2稳定后，b部分气体的内能减少

二、多项选择题

14．（2022高二下·郑州期末）下列关于物体内能的说法正确的是（）

A．同一个物体，运动时比静止时的内能大

B．一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大

C．静止物体的分子平均动能不为零

D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

15．（2022高二下·威海期末）下列说法正确的是（）

A．只有同种物质之间才能发生扩散

B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化

C．液体的表面张力跟液面相切，使液体表面绷紧

D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功

16．（2022高二下·烟台期末）下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）

A．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

B．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

C．从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展

D．没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

17．（2022高二下·湖北月考）下列说法正确的是（）

A．机械能转化为内能的实际宏观过程一定不可逆

B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律

C．热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其它变化

D．随着科技的进步，绝对零度可以达到

18．（2023高二下·承德期末）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

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

19．（2023高二下·阎良期末）以下说法正确的是（）

A．液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈

B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同

C．密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的

D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行

20．（2022高三上·江西期中）以下说法中正确的是（）

A．一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小

B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动

C．液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性

D．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关

E．自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

21．（2023高二下·河池期末）关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（）

A．一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功

B．布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映

C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数

D．第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律

E．水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理

三、非选择题

22．（2022·韶关模拟）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”）。

23．（2022高三上·茂名月考）二氧化碳灭火器的使用需要一定技巧，如果操作不当，操作人员的皮肤因直接接触喷筒和喷射胶管会造成冻伤，而且在密闭空间使用人员还有窒息的风险，因此要遵守操作要求。一个存放超期的二氧化碳灭火器，工作人员想在空旷的环境中排掉其内的二氧化碳。根据测算该灭火器内的二氧化碳还有，且已经全部成为气态，其压强为，温度为，所处环境的大气压强为、工作人员打开阀门，迅速跑到上风口处，等气体不再排出时，测得灭火器内剩余气体的温度为。已知热力学温度与摄氏温度的关系为，求：

（1）排气过程中为什么灭火器内剩余气体的温度会降低？

（2）求此过程中排出的二氧化碳气体质量。

24．（2023高二下·永胜期末）如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体、汽缸的高度为l、缸体内底面积为S，缸体重力为弹簧下端固定在桌面上，上端连接活塞，活塞所在的平面始终水平．当热力学温度为时，缸内气体高为，已知大气压强为，不计活塞质量及活塞与缸体的摩擦．现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：

（1）此时缸内气体的温度；

（2）该过程缸内气体对汽缸所做的功；

（3）若该过程缸内气体吸收热量为Q，则缸内气体内能增加多少？

25．（2023高二下·杭州月考）如图1所示，内壁光滑、导热性能良好的气缸（气缸口足够高）竖直放置在水平桌面上，气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体。开始时环境温度，活塞与气缸底部的距离，。已知活塞的质量、横截面积，大气压强，不计气缸和活塞的厚度。

图1图2

（1）若环境温度从缓慢上升至，这个过程中缸内气体吸收了4.76J的热量，求：

①稳定时活塞离气缸底部的距离；

②这个过程中气体内能的变化量；

（2）若环境温度保持不变，将气缸缓慢调整成水平放置，如图2所示，求：

①稳定时活塞离气缸底部的距离；

②这个过程中气体内能的变化量。

26．（2023高二下·思明月考）如图所示在绝热汽缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃，封闭气柱长为9cm，活塞横截面积S=100cm2.现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热37J，稳定后气体温度变为127℃。已知大气压强等于105Pa，活塞与汽缸间无摩擦，不计活塞重力。求：

（1）加热后活塞到汽缸底部的距离；

（2）此过程中气体内能改变了多少。

27．将100℃的水蒸气、50℃的水和﹣20℃的冰按质量比1：2：10的比例混合，求混合后的最终温度（c冰=2100J/（kg℃），c水=4200J/（kg℃），L=2.26×106J/kg，λ=3.36×105J/kg）．

28．（2023高二下·宁波期末）如图是一款气垫运动鞋，鞋底气垫空间内充满氮气（可视为理想气体），氮气压缩后可产生回弹效果，减少震荡冲击．已知气垫内气体体积为，脚与气垫间的等效作用面积为，初始压强与大气压相同，不考虑气垫漏气．某运动员穿上一只该鞋子后起身在水平地面上单脚稳定站立，此时气垫内气体体积被压缩至原来的，若该过程不计温度变化，设大气压强为、当地重力加速度为．求：

（1）此时气垫内气体的压强；

（2）该过程中气体是放热还是吸热；

（3）该运动员的质量．

29．（2023高二下·韩城期末）鱼在水面下深度为h处吐出一个气泡，当气泡缓慢上升至水面时，气泡的体积由增大至。已知大气压强为，水的密度为ρ，重力加速度为g，水面的热力学温度为且高于水下的温度，气泡内的气体可视为理想气体。

（1）气泡在上升的过程中对外界做正功还是负功。向外界吸热还是放热？

（2）求气泡刚被吐出时，其内部气体的温度

30．（2023高二下·阜阳月考）图所示，内部横截面积S=2×10-3m2的汽缸放置在水平地面上，质量m=2kg的活塞将一部分理想气体密封在汽缸内，活塞用不可伸长的细绳悬挂起来，此时，活塞下表面到汽缸底部的距离h=0.2m，缸内气体的温度t0=27℃，压强刚好为大气压强p0=1.0×105Pa。现对汽缸加热，使汽缸内部气体的温度缓慢升高，并且整个过程活塞未离开汽缸。已知重力加速度g=10m/s2，T=(t+273)K。

（1）当活塞上升0.1m时，求缸内气体的温度；

（2）若在活塞上升0.1m的过程中，气体的内能增加了20J，求缸内气体吸收的热量。

答案解析部分

1．【答案】C

【知识点】能源的分类与应用；永动机不可能制成

【解析】【解答】A．永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A不符合题意；

B．能量是守恒的，能量使用后可能散失到自然界而无法收集，所以要节约能源，B不符合题意

C．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，C符合题意；

D．自然界中石油、煤炭等能源是不可再生能源，都是有限的，不可能供人类长久使用，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】永动机违反了能量守恒定律不可以制成；能量是守恒的，使用后散失在自然界无法收集，所以要节约能源；自然界的石油和煤炭都是不可再生能源。

2．【答案】D

【知识点】能量守恒定律；永动机不可能制成

【解析】【解答】A．根据能量守恒定律可知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增加，A正确，不符合题意；

B．某个物体的能量减少，根据能量守恒定律可知，必然有其他物体的能量增加，B正确，不符合题意；

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量守恒定律，不可能制成，C正确，不符合题意；

D．石子在碰撞中机械能转化为了内能，能量并没有消失，D错误，符合题意；

故答案为：D。

【分析】利用能量守恒定律可以判别石子从空中落下最后动能转化为内能；永动机违反了能量守恒定律。

3．【答案】D

【知识点】能量守恒定律；永动机不可能制成

【解析】【解答】永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A不符合题意；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能量意义重大，B不符合题意．机械能守恒是有条件，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，C不符合题意．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，D符合题意．

故答案为：D.

【分析】永动机违背了能量守恒定律，永动机不可能制成；机械能守恒的条件是只有重力做功，根据热力学第二定律可知宏观自然过程自发进行是有其方向性。

4．【答案】B

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移，既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，A不符合题意；

B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，B符合题意；

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律，C不符合题意；

D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】汽车内燃机不违反热力学第二定律；热力学第二定律说明从高温热源吸收热量全部转化为功，必然会产生其他影响；制冷机虽然是将热量从低温传递到高温物体，但是需要压缩机的参与，并不违反热力学第二定律。

5．【答案】D

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A.根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即内燃机不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能。A不符合题意；

B.电冰箱的工作过程说明可以将热量从低温物体传递到高温物体，但要消耗电能，不是自发地，B不符合题意；

C.第二类永动机不违反能量守恒定律，只是违反了热力学第二定律，C不符合题意；

D.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】热力学第二定律说明热机的效率达不到100%；电冰箱工作过程中热量虽然从低温传递到高温，但是需要消耗电能，不是自发的；第二类永动机违背了热力学第二定律。

6．【答案】B

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，A不符合题意，B符合题意；

C．压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到，C不符合题意；

D．压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用热力学第一定律可以判别气体温度升高气体分子平均动能增大；利用热力学第二定律可以判别任何转换过程效率都不能到达，当气体体积增大对外做功时，气体内能减小。

7．【答案】C

【知识点】热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算

【解析】【解答】AB.，即气球直径变大，说明气体膨胀，气体对外界做功，AB不符合题意；

C.气球表皮的弹力不变，大气压不变，则气体做等压变化，由可知，体积变大，则温度升高，所以室外温度比室内温度高，C符合题意；

D.根据热力学第一定律可知，温度升高，气体内能增大；体积变大，气体对外界做功；所以气体从外界吸收热量，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据气体的体积变化分析气体做功；由理想气体状态方程分析温度变化；根据热力学第一定律分析吸热还是放热。

8．【答案】D

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．状态a与状态b的温度相同，则内能相同，A不符合题意；

B．状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，B不符合题意；

C．在过程中，体积减小，外界对气体做功为

在过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为

在过程，体积不变，则有

由于，所以有

即在过程中，外界对气体做的总功为负功，C不符合题意；

D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，，由热力学第一定律可知

则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】温度是物体内能的标志，a到b的状态利用体积的大小判断密集程度的大小，结合气体对外做功和热力学第一定律得出气体的吸放热。

9．【答案】A

【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题

【解析】【解答】从状态A到状态B的过程中气体的体积增大，气体对外做功：，气体吸收了300J的热量，根据热力学第一定律得：，所以气体内能增加220J，故A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A

【分析】根据求出气体对外界做的功，然后由热力学第一定律求出气体内能的增加量。

10．【答案】B

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．电热丝对缸内气体缓慢加热过程中，因外界的大气压没变，气缸内气体压强不变，气体的温度升高，内能增大，A不符合题意B符合题意；

C．气缸内气体温度升高，分子平均动能增大，C不符合题意；

D．在缸内封闭的是一定量的理想气体，温度升高，内能增加，体积增大，对外做功，吸收热量，根据，则气体对外界做的功小于气体吸收的热量，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】当气体被缓慢加热时，气体压强不变，气体温度升高则内能不断变大；利用温度升高可以判别气体分子平均动能增大；利用热力学第一定律可以判别气体对外界做功小于气体吸收的热量。

11．【答案】D

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．根据热力学第一定律有，矿洞可视为绝热容器，即有，在充气过程中，外界对气体做功，可知，气体内能增大，温度升高，A不符合题意；

B．矿洞体积一定，充气后，气体分子数增多，即气体分子数密度增大，B不符合题意；

C．根据上述，气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但具体到某一个分子，它的运动速率变化不确定，有可能增大，有可能减小，C不符合题意；

D．根据上述，气体温度升高，体积不变，则气体压强增大，即气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】由于外界对气体做正功，结合气体热传递等于0可以判别气体内能增大，则温度升高；利用气体体积不变，温度升高可以判别气体内部压强增大则气体分子密度增大；气体分子运动的平均速率增大；由于气体压强增大则气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大。

12．【答案】A

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．，根据可知，气体温度升高，内能增加，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，A符合题意；

B．气体从外界吸收热量；，气体体积变大，对外做功；温度降低，内能减小，则不能确定吸热还是放热，B不符合题意；

C．根据W=pV可知，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功的大小，可知气体对外做的功等于对外界做的功，C不符合题意；

D．中，气体回到原来的状态，则内能不变，则气体从外接吸收的热量等于对外做的总功，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据理想气体状态方程和热力学第一定律得出气体对外做的功和从外界吸收热量的大小关系，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做的功。

13．【答案】B

【知识点】功能关系；热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．只打开隔板K1时，b中气体向a中真空扩散，气体不做功，绝热容器导致。由热力学第一定律知

内能不变，温度不变；体积增大，压强减小，A不符合题意，B符合题意；

C．只打开卡销K2时，由于，活塞将向左移动，b中气体体积减小，外界对b中气体做功，但则

内能增加，C不符合题意；

D．打开隔板K1和卡销K2，外界对气体做功，整个过程绝热，所以待活塞K2稳定后，b部分气体的内能增加，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】只打开隔板K1时根据热力学第一定律得出内能的变化情况，从而得出气体压强的变化情况，只打开卡销K2时，根据气体的做功以及功能关系得出内能的变化情况。

14．【答案】B,C

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；改变内能的两种方式

【解析】【解答】A．物体的内能与宏观状态的机械能无关，A不符合题意；

B．的冰熔化成同温度的水要吸收热量，一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大，B符合题意；

C．分子做永不停息的无规则运动，所以静止的物体其分子的平均动能不为零，C符合题意；

D．若一定质量的理想气体从外界吸收热量的同时对外界做功，由热力学第一定律

则气体的内能不一定增大，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】物体的内能与宏观状态的机械能无关，的冰熔化成同温度的水要吸收热量，分子做永不停息的无规则运动，热力学第一定律得出气体内能的变化情况。

15．【答案】B,C

【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第二定律

【解析】【解答】A．一切物质的分子都在做永不停息的热运动，则固体、液体、气体间都能发生扩散，A不符合题意；

B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体，B符合题意；

C．液体表面张力是液体表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力，液体的表面张力跟液面相切，使液面具有收缩到液面表面积最小的趋势，使液体表面绷紧，所以叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用，C符合题意；

D．可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但必然会引起其它变化，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】不同物质也可以发生相互扩散；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化；可以从单一热源吸收热量使之全部转化为功。

16．【答案】A,C

【知识点】热力学第二定律

【解析】【解答】A．根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A符合题意；

B．根据热力学第二定律，一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，热传递存在方向性，B不符合题意；

C．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展，C符合题意；

D．根据热力学第二定律，械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能，而不引起其他变化。即热机的效率不可能达到100％，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】空调参与的热现象不属于自发现象，不能说明热传递不存在方向性；根据热力学第二定律可以判别不可能从单一热源吸收热量使之完全转化为功而不引起其他变化。

17．【答案】B,C

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．在外界的影响下，机械能转化为内能的实际宏观过程可逆，A不符合题意；

B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，B符合题意；

C．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化，C符合题意；

D．绝对零度是热力学的最低温度，是仅存于理论的下限值，永远不可能达到，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，绝对零度是热力学的最低温度，永远不可能达到。

18．【答案】A,C

【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A.根据热力学第二定律：不可能从单一热库吸热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响，即热机的效率不可能达到100%，A符合题意；

B.自然界中的热现象都具有方向性，热量只能自发的从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，B不符合题意；

C.通过外力做功的方式可以使热量能从低温物体传到高温物体，例如冰箱、空调等，C符合题意；

D.孤立系统的自发过程中熵永不减少，即熵增原理，此为热力学第二定律的另一种表述，D不符合题意；

故答案为：AC。

【分析】根据热力学第二定律的两种表述分析相关选项。

19．【答案】A,D

【知识点】布朗运动；气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A.布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，液体中悬浮微粒越大，液体分子对颗粒的撞击力越趋于平衡，布朗运动反而越不剧烈，A符合题意；

B.做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，B不符合题意；

C.密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C不符合题意；

D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】根据布朗运动的原理分析；根据内能的变化的方式分析做功和热传递改变物体内能的本质上的区别；根据气体压强的微观解释分析密封容器中气体压强的产生原因；根据熵增加原理分析。

20．【答案】A,B,E

【知识点】布朗运动；理想气体与理想气体的状态方程；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A．当气体温度升高，由，气体压强可能减小，A符合题意；

B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，B符合题意；

C．液晶的光学性质与单晶体相似，具有各向异性，C不符合题意；

D．饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大。D不符合题意；

E．根据熵增原理可知，自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，E符合题意。

故答案为：ABE。

【分析】根据理想气体状态方程得出气体压强的变化情况，花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，饱和汽压与温度有关，并虽温度的升高而增大，结合熵增加原理进行分析判断正确的选项。

21．【答案】A,C,E

【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．由题意

根据

得

即气体对外做功110J，A符合题意；

B．扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的，而布朗运动是分子热运动的间接反映，B不符合题意；

C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出阿伏加德罗常数，选顼C符合题意；

D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律。但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，D不符合题意；

E．油膜法测分子直径时，可把油分子近似看作一个球体，E符合题意。

故答案为：ACE。

【分析】布朗运动的原因是气体或液体分子对颗粒的无规则撞击引起的，间接说明了分子在做无规则运动；第二类永动机没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律。

22．【答案】做正功；增大

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；物体的内能；改变内能的两种方式

【解析】【解答】当物品外部的充气袋四周被挤压时，袋内气体体积减小，外界对袋内气体做正功；若袋内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律，袋内气体内能增大，分子的平均动能增大。

【分析】应用外力挤压气体时，外界对气体做正功；根据热力学第一定律可以知道，外界做功为正，吸收热量为零，气体内能增加，理想气体内能只有分子动能决定。

23．【答案】（1）根据题意可知，排气过程中，气体膨胀对外做功，短时间内可以认为来不及吸收热量，根据热力学第一定律，内能减少，气体的温度降低

（2）解：根据题意，设灭火器的容积为，排出的气体体积为，打开阀门前气体的压强、体积、温度分别为，，

打开阀门后气体的压强、体积、温度分别为，，

根据理想气体状态方程可得

设排出的气体质量为m，原有气体的质量用表示，则

代入数据解得

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用

【解析】【分析】（1）结合热力学第一定律得出内能的变化情况，温度是物体内能的标志，从而得出气体温度的变化情况；

（2）打开阀门前后的气体利用理想气体状态方程得出排出气体的质量。

24．【答案】（1）解：缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸过程为等压变化，故由理想气体状态方程可得：

解得此时缸内气体的温度：

（2）解：对汽缸列平衡方程：

该过程气体对缸做功：

解得：；

（3）解：由热力学第一定律：，

气体吸收的热量为Q，故其内能的增量：

【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；压强及封闭气体压强的计算

【解析】【分析】（1）缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸过程为等压变化，由盖吕萨克定律求出缸内气体的温度；（2）根据计算该过程缸内气体对汽缸所做的功；（3）由热力学第一定律分析缸内气体内能增加量。

25．【答案】（1）解：①根据等压变化：

解得

②，解得

，解得

（2）解：①设初始状态气体压强为，

解得

稳定后气缸内压强

根据等温变化：，

解得

②因为温度不变，所以

【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；压强及封闭气体压强的计算

【解析】【分析】（1）①气体做等压变化，根据盖吕萨克定律列式求出稳定时活塞离气缸底部的距离；②根据求出过程中气体做功，再由热力学第一定律求解内能的变化量；（2）①对活塞，由共点力平衡求出初、末状态封闭气体的压强，再由玻意耳定律求解稳定时活塞离气缸底部的距离；②理想气体的内能只与温度有关。

26．【答案】（1）解：取被封闭的气体为研究的对象，开始时气体的体积为L1S，温度为T1=273+27=300K

末状态的体积为：L2S，温度为T2=273+127=400K

气体做等压变化，则有

解得L2=12cm

（2）解：在该过程中，气体对外做功

由热力学第一定律

【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律

【解析】【分析】（1）加热过程中，封闭气体做等压膨胀，由盖吕萨克定律求解；（2）由求解气体做功，再根据热力学第一定律求解气体内能的改变量。

27．【答案】解答：设水蒸气的质量为mkg，则水、冰的质量为2mkg、10mkg，最终温度为t，

由Q吸=Q放，得即：Lm（t1﹣t）+c水2m（t2﹣t）=C冰10m（t﹣t3）

即：4.2×103J/（kg℃）×6kg×（t﹣20℃）=4.2×103J/（kg℃）×4kg×（60℃﹣t）

解得：t=36℃．

答：混合后将得到10kg水的温度为36℃．

【知识点】改变内能的两种方式；热力学第二定律

【解析】【分析】热传递过程中高温物体放出热量，低温物体吸收热量，直到最后温度相同；知道热水的质量和初温、冷水的质量和初温，又知道水的比热容，利用热平衡方程Q吸=Q放求水混合后的温度．

28．【答案】（1）解：气垫内的气体做等温变化：

（2）放热

（3）解：运动员平衡站立时，处于平衡状态：

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用

【解析】【分析】（1）対气垫内的气体进行分析，根据玻意耳定律列方程求解。

（2）根据热力学第一定律列方程求解。

（3）对运动员进行受力分析，根据平衡状态求解。

29．【答案】（1）解：气泡内的气体视为理想气体，气体的温度升高，气体的内能变大，△U为正。

气体体变大。气体对外做功，W为负，即对外界做负功。

根据热力学第一定律可知Q为正，即气体从外界吸收热量

（2）解：由一定质量理担气体状态方程符

又

联立解得

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用

【解析】【分析】（1）由温度变化分析气体内能的变化情况，由气体体积变化分析气体做功，再由热力学第一定律分析是吸热还是放热；（2）由理想气体状态方程列式求解。

30．【答案】（1）解：设当活塞上升0.1m时，缸内气体的压强为p，根据力的平衡有

解得

根据理想气体状态方程有

解得

（2）解：气体对外做功，有

根据热力学第一定律有

其中

解得

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算

【解析】【分析】（1）对活塞受力分析且由平衡得出活塞上升0.1m时气体的压强，再根据理想气体状态方程有求解；

（2）先求出活塞上升0.1m的过程中气体对外做的功，再热力学第一定律有求解气体吸收的热量。

1/12024届高考物理第一轮复习：热力学定律

一、选择题

1．（2022高二上·孝感期中）关于能源和能量，下列说法中正确的是（）

A．随着科技的发展，永动机是可以制成的

B．能量被使用后就消失了，所以要节约资源

C．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性

D．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用

【答案】C

【知识点】能源的分类与应用；永动机不可能制成

【解析】【解答】A．永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A不符合题意；

B．能量是守恒的，能量使用后可能散失到自然界而无法收集，所以要节约能源，B不符合题意

C．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，C符合题意；

D．自然界中石油、煤炭等能源是不可再生能源，都是有限的，不可能供人类长久使用，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】永动机违反了能量守恒定律不可以制成；能量是守恒的，使用后散失在自然界无法收集，所以要节约能源；自然界的石油和煤炭都是不可再生能源。

2．（2022高二上·嘉兴月考）下列关于能量守恒定律的认识不正确的是（）

A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，不可能制成

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了

【答案】D

【知识点】能量守恒定律；永动机不可能制成

【解析】【解答】A．根据能量守恒定律可知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增加，A正确，不符合题意；

B．某个物体的能量减少，根据能量守恒定律可知，必然有其他物体的能量增加，B正确，不符合题意；

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量守恒定律，不可能制成，C正确，不符合题意；

D．石子在碰撞中机械能转化为了内能，能量并没有消失，D错误，符合题意；

故答案为：D。

【分析】利用能量守恒定律可以判别石子从空中落下最后动能转化为内能；永动机违反了能量守恒定律。

3．（2023高二上·扬州月考）下列说法中正确的是（）

A．随着科技的发展，永动机是可以制成的

B．能量守恒表明，节约能源是无意义的

C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律

D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性

【答案】D

【知识点】能量守恒定律；永动机不可能制成

【解析】【解答】永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A不符合题意；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能量意义重大，B不符合题意．机械能守恒是有条件，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，C不符合题意．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，D符合题意．

故答案为：D.

【分析】永动机违背了能量守恒定律，永动机不可能制成；机械能守恒的条件是只有重力做功，根据热力学第二定律可知宏观自然过程自发进行是有其方向性。

4．（2023高二下·信阳期末）下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是（）

A．汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律

B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律

D．冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律

【答案】B

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移，既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，A不符合题意；

B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，B符合题意；

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律，C不符合题意；

D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】汽车内燃机不违反热力学第二定律；热力学第二定律说明从高温热源吸收热量全部转化为功，必然会产生其他影响；制冷机虽然是将热量从低温传递到高温物体，但是需要压缩机的参与，并不违反热力学第二定律。

5．（2023高二下·中山期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A．内燃机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

B．电冰箱的工作过程说明可以将热量自发地从低温物体传递到高温物体

C．第二类永动机违反了能量守恒定律

D．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

【答案】D

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A.根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即内燃机不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能。A不符合题意；

B.电冰箱的工作过程说明可以将热量从低温物体传递到高温物体，但要消耗电能，不是自发地，B不符合题意；

C.第二类永动机不违反能量守恒定律，只是违反了热力学第二定律，C不符合题意；

D.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】热力学第二定律说明热机的效率达不到100%；电冰箱工作过程中热量虽然从低温传递到高温，但是需要消耗电能，不是自发的；第二类永动机违背了热力学第二定律。

6．（2023高三下·石家庄月考）压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（）

A．绝热压缩空气，分子平均动能不变

B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大

C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到

D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大

【答案】B

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，A不符合题意，B符合题意；

C．压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到，C不符合题意；

D．压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用热力学第一定律可以判别气体温度升高气体分子平均动能增大；利用热力学第二定律可以判别任何转换过程效率都不能到达，当气体体积增大对外做功时，气体内能减小。

7．（2023高三下·湛江模拟）一同学在室内空调显示屏上看到室内的空气温度，为了测出室外的空气温度，他将一近似球形的气球在室内吹大并放置较长一段时间后，测量其直径为之后拿到室外并放置较长一段时间后，测量其直径为，若不考虑气球表皮的弹力变化，且气球吹大后视为球体，大气压不变，室内、外的温度均保持不变，则（）

A．气球内气体对外界做负功B．气球内气体对外界不做功

C．室外温度比室内温度高D．气球在室外放出了热量

【答案】C

【知识点】热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算

【解析】【解答】AB.，即气球直径变大，说明气体膨胀，气体对外界做功，AB不符合题意；

C.气球表皮的弹力不变，大气压不变，则气体做等压变化，由可知，体积变大，则温度升高，所以室外温度比室内温度高，C符合题意；

D.根据热力学第一定律可知，温度升高，气体内能增大；体积变大，气体对外界做功；所以气体从外界吸收热量，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据气体的体积变化分析气体做功；由理想气体状态方程分析温度变化；根据热力学第一定律分析吸热还是放热。

8．（2023高二下·广州期中）一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示，则该气体（）

A．在状态a的内能小于在状态b的内能

B．在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度

C．在过程中，外界对气体做功为0

D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热

【答案】D

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．状态a与状态b的温度相同，则内能相同，A不符合题意；

B．状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，B不符合题意；

C．在过程中，体积减小，外界对气体做功为

在过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为

在过程，体积不变，则有

由于，所以有

即在过程中，外界对气体做的总功为负功，C不符合题意；

D．由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，，由热力学第一定律可知

则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】温度是物体内能的标志，a到b的状态利用体积的大小判断密集程度的大小，结合气体对外做功和热力学第一定律得出气体的吸放热。

9．（2023·邵阳模拟）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了的热量，关于从A到B过程下列说法中正确的是（）

A．气体内能增加B．气体内能增加

C．气体内能减少D．气体内能减少

【答案】A

【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题

【解析】【解答】从状态A到状态B的过程中气体的体积增大，气体对外做功：，气体吸收了300J的热量，根据热力学第一定律得：，所以气体内能增加220J，故A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A

【分析】根据求出气体对外界做的功，然后由热力学第一定律求出气体内能的增加量。

10．（2023高二下·铁岭月考）如图所示，开口竖直向上的薄壁绝热气缸内壁光滑，缸内下部装有电热丝，一定质量的理想气体被一绝热活塞封闭在气缸内，活塞与气缸壁紧密接触。现通过电热丝对缸内气体缓慢加热，则该过程中（）

A．气体的压强增大

B．气体的内能增大

C．气体分子热运动的平均动能可能减小

D．气体对外界做的功等于气体吸收的热量

【答案】B

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．电热丝对缸内气体缓慢加热过程中，因外界的大气压没变，气缸内气体压强不变，气体的温度升高，内能增大，A不符合题意B符合题意；

C．气缸内气体温度升高，分子平均动能增大，C不符合题意；

D．在缸内封闭的是一定量的理想气体，温度升高，内能增加，体积增大，对外做功，吸收热量，根据，则气体对外界做的功小于气体吸收的热量，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】当气体被缓慢加热时，气体压强不变，气体温度升高则内能不断变大；利用温度升高可以判别气体分子平均动能增大；利用热力学第一定律可以判别气体对外界做功小于气体吸收的热量。

11．（2023·泉州模拟）2022年5月，我国首个商用压缩空气储能电站投产发电。在用电低谷期，利用剩余的电力把洞外空气压缩到盐矿开采后留下的密闭盐穴矿洞中，储存能量；在用电高峰期，将储存在矿洞内的高压空气释放出来驱动汽轮机发电。矿洞可视为绝热容器，在充气过程中，矿洞内（）

A．气体内能保持不变

B．气体分子数密度不变

C．气体分子的运动速率都增加了

D．气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大

【答案】D

【知识点】热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．根据热力学第一定律有，矿洞可视为绝热容器，即有，在充气过程中，外界对气体做功，可知，气体内能增大，温度升高，A不符合题意；

B．矿洞体积一定，充气后，气体分子数增多，即气体分子数密度增大，B不符合题意；

C．根据上述，气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但具体到某一个分子，它的运动速率变化不确定，有可能增大，有可能减小，C不符合题意；

D．根据上述，气体温度升高，体积不变，则气体压强增大，即气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】由于外界对气体做正功，结合气体热传递等于0可以判别气体内能增大，则温度升高；利用气体体积不变，温度升高可以判别气体内部压强增大则气体分子密度增大；气体分子运动的平均速率增大；由于气体压强增大则气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大。

12．（2023高三上·太原期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为、、。以下判断正确的是（）

A．，气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量

B．及，气体均向外界放出热量

C．气体对外做的功小于对外界做的功

D．中，气体从外接吸收的热量大于对外做的总功

【答案】A

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】A．，根据可知，气体温度升高，内能增加，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，A符合题意；

B．气体从外界吸收热量；，气体体积变大，对外做功；温度降低，内能减小，则不能确定吸热还是放热，B不符合题意；

C．根据W=pV可知，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功的大小，可知气体对外做的功等于对外界做的功，C不符合题意；

D．中，气体回到原来的状态，则内能不变，则气体从外接吸收的热量等于对外做的总功，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据理想气体状态方程和热力学第一定律得出气体对外做的功和从外界吸收热量的大小关系，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做的功。

13．（2023·淮安模拟）如图所示，绝热容器被绝热隔板K1和卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄理想气体，且压强（是大气压强），c与大气连通，则下列说法中正确的是（）

A．只打开隔板K1，b中气体对外做功，内能减少

B．只打开隔板K1，b中气体压强减小，温度不变

C．只打开卡销K2，外界对b中气体做功，b中气体内能不变

D．打开隔板K1和卡销K2，待活塞K2稳定后，b部分气体的内能减少

【答案】B

【知识点】功能关系；热力学第一定律及其应用

【解析】【解答】AB．只打开隔板K1时，b中气体向a中真空扩散，气体不做功，绝热容器导致。由热力学第一定律知

内能不变，温度不变；体积增大，压强减小，A不符合题意，B符合题意；

C．只打开卡销K2时，由于，活塞将向左移动，b中气体体积减小，外界对b中气体做功，但则

内能增加，C不符合题意；

D．打开隔板K1和卡销K2，外界对气体做功，整个过程绝热，所以待活塞K2稳定后，b部分气体的内能增加，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】只打开隔板K1时根据热力学第一定律得出内能的变化情况，从而得出气体压强的变化情况，只打开卡销K2时，根据气体的做功以及功能关系得出内能的变化情况。

二、多项选择题

14．（2022高二下·郑州期末）下列关于物体内能的说法正确的是（）

A．同一个物体，运动时比静止时的内能大

B．一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大

C．静止物体的分子平均动能不为零

D．一定质量的理想气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

【答案】B,C

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；改变内能的两种方式

【解析】【解答】A．物体的内能与宏观状态的机械能无关，A不符合题意；

B．的冰熔化成同温度的水要吸收热量，一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大，B符合题意；

C．分子做永不停息的无规则运动，所以静止的物体其分子的平均动能不为零，C符合题意；

D．若一定质量的理想气体从外界吸收热量的同时对外界做功，由热力学第一定律

则气体的内能不一定增大，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】物体的内能与宏观状态的机械能无关，的冰熔化成同温度的水要吸收热量，分子做永不停息的无规则运动，热力学第一定律得出气体内能的变化情况。

15．（2022高二下·威海期末）下列说法正确的是（）

A．只有同种物质之间才能发生扩散

B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化

C．液体的表面张力跟液面相切，使液体表面绷紧

D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功

【答案】B,C

【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第二定律

【解析】【解答】A．一切物质的分子都在做永不停息的热运动，则固体、液体、气体间都能发生扩散，A不符合题意；

B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体，B符合题意；

C．液体表面张力是液体表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力，液体的表面张力跟液面相切，使液面具有收缩到液面表面积最小的趋势，使液体表面绷紧，所以叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用，C符合题意；

D．可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但必然会引起其它变化，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】不同物质也可以发生相互扩散；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化；可以从单一热源吸收热量使之全部转化为功。

16．（2022高二下·烟台期末）下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）

A．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

B．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

C．从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展

D．没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

【答案】A,C

【知识点】热力学第二定律

【解析】【解答】A．根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A符合题意；

B．根据热力学第二定律，一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，热传递存在方向性，B不符合题意；

C．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展，C符合题意；

D．根据热力学第二定律，械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能，而不引起其他变化。即热机的效率不可能达到100％，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】空调参与的热现象不属于自发现象，不能说明热传递不存在方向性；根据热力学第二定律可以判别不可能从单一热源吸收热量使之完全转化为功而不引起其他变化。

17．（2022高二下·湖北月考）下列说法正确的是（）

A．机械能转化为内能的实际宏观过程一定不可逆

B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律

C．热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其它变化

D．随着科技的进步，绝对零度可以达到

【答案】B,C

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．在外界的影响下，机械能转化为内能的实际宏观过程可逆，A不符合题意；

B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，B符合题意；

C．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化，C符合题意；

D．绝对零度是热力学的最低温度，是仅存于理论的下限值，永远不可能达到，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，绝对零度是热力学的最低温度，永远不可能达到。

18．（2023高二下·承德期末）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

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

【答案】A,C

【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A.根据热力学第二定律：不可能从单一热库吸热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响，即热机的效率不可能达到100%，A符合题意；

B.自然界中的热现象都具有方向性，热量只能自发的从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，B不符合题意；

C.通过外力做功的方式可以使热量能从低温物体传到高温物体，例如冰箱、空调等，C符合题意；

D.孤立系统的自发过程中熵永不减少，即熵增原理，此为热力学第二定律的另一种表述，D不符合题意；

故答案为：AC。

【分析】根据热力学第二定律的两种表述分析相关选项。

19．（2023高二下·阎良期末）以下说法正确的是（）

A．液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈

B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同

C．密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的

D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行

【答案】A,D

【知识点】布朗运动；气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A.布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，液体中悬浮微粒越大，液体分子对颗粒的撞击力越趋于平衡，布朗运动反而越不剧烈，A符合题意；

B.做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，B不符合题意；

C.密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C不符合题意；

D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】根据布朗运动的原理分析；根据内能的变化的方式分析做功和热传递改变物体内能的本质上的区别；根据气体压强的微观解释分析密封容器中气体压强的产生原因；根据熵增加原理分析。

20．（2022高三上·江西期中）以下说法中正确的是（）

A．一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小

B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动

C．液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性

D．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关

E．自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

【答案】A,B,E

【知识点】布朗运动；理想气体与理想气体的状态方程；熵与熵增加原理

【解析】【解答】A．当气体温度升高，由，气体压强可能减小，A符合题意；

B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，B符合题意；

C．液晶的光学性质与单晶体相似，具有各向异性，C不符合题意；

D．饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大。D不符合题意；

E．根据熵增原理可知，自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，E符合题意。

故答案为：ABE。

【分析】根据理想气体状态方程得出气体压强的变化情况，花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，饱和汽压与温度有关，并虽温度的升高而增大，结合熵增加原理进行分析判断正确的选项。

21．（2023高二下·河池期末）关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（）

A．一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功

B．布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映

C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数

D．第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律

E．水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理

【答案】A,C,E

【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；热力学第三定律

【解析】【解答】A．由题意

根据

得

即气体对外做功110J，A符合题意；

B．扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的，而布朗运动是分子热运动的间接反映，B不符合题意；

C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出阿伏加德罗常数，选顼C符合题意；

D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律。但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，D不符合题意；

E．油膜法测分子直径时，可把油分子近似看作一个球体，E符合题意。

故答案为：ACE。

【分析】布朗运动的原因是气体或液体分子对颗粒的无规则撞击引起的，间接说明了分子在做无规则运动；第二类永动机没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律。

三、非选择题

22．（2022·韶关模拟）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”）。

【答案】做正功；增大

【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；物体的内能；改变内能的两种方式

【解析】【解答】当物品外部的充气袋四周被挤压时，袋内气体体积减小，外界对袋内气体做正功；若袋内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律，袋内气体内能增大，分子的平均动能增大。

【分析】应用外力挤压气体时，外界对气体做正功；根据热力学第一定律可以知道，外界做功为正，吸收热量为零，气体内能增加，理想气体内能只有分子动能决定。

23．（2022高三上·茂名月考）二氧化碳灭火器的使用需要一定技巧，如果操作不当，操作人员的皮肤因直接接触喷筒和喷射胶管会造成冻伤，而且在密闭空间使用人员还有窒息的风险，因此要遵守操作要求。一个存放超期的二氧化碳灭火器，工作人员想在空旷的环境中排掉其内的二氧化碳。根据测算该灭火器内的二氧化碳还有，且已经全部成为气态，其压强为，温度为，所处环境的大气压强为、工作人员打开阀门，迅速跑到上风口处，等气体不再排出时，测得灭火器内剩余气体的温度为。已知热力学温度与摄氏温度的关系为，求：

（1）排气过程中为什么灭火器内剩余气体的温度会降低？

（2）求此过程中排出的二氧化碳气体质量。

【答案】（1）根据题意可知，排气过程中，气体膨胀对外做功，短时间内可以认为来不及吸收热量，根据热力学第一定律，内能减少，气体的温度降低

（2）解：根据题意，设灭火器的容积为，排出的气体体积为，打开阀门前气体的压强、体积、温度分别为，，

打开阀门后气体的压强、体积、温度分别为，，

根据理想气体状态方程可得

设排出的气体质量为m，原有气体的质量用表示，则

代入数据解得

【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用

【解析】【分析】（1）结合热力学第一定律得出内能的变化情况，温度是物体内能的标志，从而得出气体温度的变化情况；

（2）打开阀门前后的气体利用理想气体状态方程得出排出气体的质量。

24．（2023高二下·永胜期末）如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体、汽缸的高度为l、缸体内底面积为S，缸体重力为弹簧下端固定在桌面上，上端连接活塞，活塞所在的平面始终水平．当热力学温度为时，缸内气体高为，已知大气压强为，不计活塞质量及活塞与缸体的摩擦．现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：

（1）此时缸内气体的温度；

（2）该过程缸内气体对汽缸所做的功；

（3）若该过程缸内气体吸收热量为Q，则缸内气体内能增加多少？

【答案】（1）解：缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸过程为等压变化，故由理想气体状态方程可得：

解得此时缸内气体的温度：

（2）解：对汽缸列平衡方程：

该过程气体对缸做功：

解得：；

（3）解：由热力学第一定律：，

气体吸收的热量为Q，故其内能的增