2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点69　热力学定律与能量守恒

考点69热力学定律与能量守恒强基固本对点练知识点1热力学第一定律1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝2×105JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J2．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体()A．内能增加，外界对气体做正功B．内能减小，所有分子热运动速率都减小C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加知识点2热力学第一定律与气体实验定律的综合应用3．2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录．若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体)()A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功4．(多选)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­T图上从a到b的线段所示．在此过程中()A．气体一直对外做功B．气体的内能一直增加C．气体一直从外界吸热D．气体吸收的热量等于其内能的增加量5．某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图．一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的轻活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，横截面积S＝100cm2，开始时活塞距汽缸底部的高度为h＝0.3m，周围环境温度为t0＝27°，当环境温度上升，活塞上移Δh＝0.01m时，活塞上表面与a、b两触点接触，报警器报警．不计一切摩擦，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，求：(1)该报警装置的报警温度为多少摄氏度；(2)若上述过程气体吸收的热量为30J，则此过程气体的内能增加多少．知识点3热力学第二定律6．(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是()A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C．机械能可以全部转化为内能，在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功而转化成机械能D．气体向真空的自由膨胀是可逆的7．(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律D．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除培优提能模拟练8.[2024·浙江省金华十校模拟](多选)下列说法正确的是()A．晶体熔化时吸收热量，其分子热运动的平均动能在增加B．空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体C．第二类永动机违反了能量守恒定律D．0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点9．[2024·湖南省第三次联考](多选)如图所示，有甲、乙两个完全相同、带轻质活塞、内壁光滑的导热汽缸．内部封闭相同质量的同种理想气体，初始状态下气体的温度均为27℃，然后把汽缸甲的活塞固定．现分别对汽缸加热，使得甲、乙汽缸中气体的温度都上升到127℃，发现汽缸甲内气体吸收了800J热量，汽缸乙内气体吸收了1000J热量．已知大气压p0＝1×105Pa，下面说法正确的是()A．温度升高到127℃过程中，甲、乙中气体内能都增加800JB．温度升高到127℃过程中，乙中气体对外做功600JC.温度升高到127℃过程中，乙中气体体积增量为2×10－3m3D．温度为27℃时，甲、乙中气体的体积均为8×10－3m310.[2024·浙江省稽阳联谊学校联考]如图所示为导热性能良好的喷雾器，喷雾器内部容量12L，清晨，关闭喷雾阀门，向里面加入8L水后将上部封闭，到中午测得内部气体压强为1.1atm，已知清晨环境温度为280K，环境大气压始终为1atm.(1atm等于一个大气压)(1)求中午的气体温度；(2)若清晨装入8L水后，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气6L，充好气后水面上方气体温度与外界温度相等，求此时桶内气体压强；(3)在(2)问的基础上，打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．

考点69热力学定律与能量守恒1．答案：B解析：外界对气体做了8×104J的功，则W＝8×104J，气体内能减少了1.2×105J，则ΔU＝－1.2×105J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＝－2×105J，B正确，A、C、D错误．2．答案：C解析：初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有(p1－p0)s＝mg，汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压．汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，A、B错误；速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误．3．答案：C解析：由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据eq\f(pV,T)＝C，温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU＝W＋Q可知气体放出热量，C正确．4．答案：BCD解析：因p­T图像中a到b的线段的延长线过原点，由eq\f(pV,T)＝C可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，A错误；因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，B正确；因W＝0，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，C、D正确．5．答案：(1)37℃(2)20J解析：(1)气体发生是等压变化，由气体实验定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)得eq\f(hS,300)＝eq\f(（h＋Δh）S,（t2＋27）)代入数据解得t2＝37℃(2)气体等压膨胀对外做功W＝－p0·ΔV＝－p0(S·Δh)代入数据得W＝－10J由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q代入数据ΔU＝－10J＋30J＝20J．6．答案：BC解析：符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生，A错误；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B正确；机械能可以全部转化为内能，但在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功而转化成机械能，C正确；气体向真空的自由膨胀是不可逆的，D错误．7．答案：BD解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C错误；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，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确；压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，D正确．8．答案：BD解析：晶体熔化时吸收热量，温度不变，其分子热运动的平均动能不变，A错误；热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不自发地情况下可以从低温物体传到高温物体，空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体，不违反能量守恒定律，故B正确；第二类永动机违反了热力学第二定律，C错误；根据分子运动速率的统计规律可知，0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点，D正确．9．答案：AC解析：根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，对于甲中气体，由于气体既不对外做功，外界也不对气体做功，因此有W＝0，ΔU＝Q，汽缸甲内气体吸收了800J热量，其内能增加800J，而汽缸乙中气体与甲中气体完全相同，当完全相同的气体从同一温度升高到另一相同温度时其内能也一定相同，因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子平均动能相同，而对于一定量的同种气体而言，分子平均动能相同，则其内能相同，因此可知，乙汽缸中气体内能也增加了800J，A正确；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，汽缸乙内气体吸收了1000J热量，而气体内能增加了800J，则可知乙中气体对外做功200J，B错误；设甲乙两汽缸初始时气体的体积均为V0，根据题意可知，乙汽缸在给气体加热的过程中发生的是等压变化，设温度升高到127℃时体积变为V1，则由盖­吕萨克定律可得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，式中T0＝27℃＋273K＝300K，T1＝127℃＋273K＝400K，解得V1＝eq\f(4,3)V0，而p0ΔV＝W，式中ΔV＝V1－V0＝eq\f(1,3)V0，W＝200J，解得V0＝6×10－3m3，温度升高到127℃过程中，乙中气体体积增量为ΔV＝eq\f(1,3)V0＝2×10－3m3，C正确，D错误．10．答案：(1)35℃(2)2.5