2025届高考物理-热力学定律限时训练（含解析）

2025届高考物理一一热力学定律限时训练

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一、单选题（本大题共5小题）

1.下列说法正确的是（）

A.随着科技的发展，可以制造出一种机器，使其不消耗任何能量但能源源不断

地对外做功

B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能

量都消失了

C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的

D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走

动，说明能量可以凭空产生

2.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图所示）。在阳光的照射下，小电

扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是

（）

A.太阳能一电能一机械能

B.太阳能一机械能一电能

C.电能一太阳能一机械能

D.机械能一太阳能一电能

3.电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或

电动自行车自动滑行时，电动自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形

式的能转化成电能储存起来。某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑

行。第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中

图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②

所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（）

C.300JD.500J

4.如图所示，圆柱形汽缸内部通过活塞封闭着一定量的理想气体，初始状态，

汽缸内气柱长度为乙，温度为（，现将气体加热，气柱长度从乙缓慢变为4的过

程中，气体吸收热量360J,对活塞做功100J,对于上述变化过程下列说法正确

的是（）

A.气体压强不断增大

B.气体的内能增加460J

C.气体可能在放出200J的热量之后恢复初始状态

D.气体可能在放出300J的热量之后恢复初始状态

5.某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过程和两

个等容过程组成，如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体

B.在a-6过程中，外界对其做的功不全用于增加内能

C.6-c过程中增加的内能大于"一a过程中减少的内能

D.在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量

二、多选题（本大题共3小题）

6.电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，

这说明了（）

A.热量能自发地从低温物体传到高温物体

B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体

C.热量的传递过程不具有方向性

D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性

7.如图所示，一定质量的理想气体从状态/开始，先经过等压过程到状态8,再

经过等容过程到状态a已知从状态"到状态6的过程中，气体吸收了100J的

热量，则下列说法中正确的是（）

八p/(xl(TPa)

AB

0.61->--------1

0.3C

012P7(xl03m3)

A.气体在状态C时的温度高于在状态/时的温度

B.从状态/变化到状态C的过程中气体对外做功45J

C.气体从状态/变化到状态8的过程中内能增加了40J

D.气体从状态8变化到状态C的过程中放出了40J的热量

8.如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平

底部高4处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活

塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气

体由状态/经状态8变化到状态C,该过程中，活塞到气缸底部的高度/与气缸

内热力学温度7的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为么

已知外界环境气压始终为P。气缸内初始热力学温度为4，则（）

A.在状态/时，缸内封闭气体的压强为0.5p0

B.在状态C时，Lc=2L0

c.整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为。-o.5p04s

D.直线6c的延长线一定不过坐标原点

三、实验题（本大题共2小题）

9.“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研

究性实验，某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制

作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积

为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方

米），如图所示：

(b)(c)(d)

假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设

计要求画在图中；

阳佻\

t।!।

\津地

如果已知水的比热容C,被水吸收的热量。与水的质量〃、水温升高量△间的关

系是Q=cmM,则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需

要测量以4外，还应测量的物理量是,本实验会有一定误差，试写出一

条产生误差的主要原因：O

10.某同学利用如图1所示的装置测量弹簧的弹性势能和可看成质点的物块与桌

面间的动摩擦因数，实验步骤如下

①用重锤确定物块运动到桌边时投影到地面的位置0

②将轻弹簧一端固定在桌面边沿的墙面上；

③推动物块，把弹簧压缩到P点，由静止释放物块，测出物块落地点与0点间的

水平距离X；

④通过在物块上增减祛码来改变物块的质量，重复步骤③的操作

⑤根据得到的一系列的物块质量m与水平距离x的值，作出x2-‘的图线如图2

m

所示.

即因2

已知重力加速度g,回答下列问题：

（1）为达到实验目的，除已经测出的物块的质量m和物块落地点与0点的水平

距离x,还需要测量____________

A.弹簧的原长％

B.弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L

C.桌面到地面的高度H

D.弹簧压缩前物块到周末右边沿的距离。

（2）根据图2可知弹簧被压缩到P点时弹性势能为,物块与桌面间的

动摩擦因数为.（用图像中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结

果）

四、解答题（本大题共2小题）

11.如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100cm2、质量m=lkg的活

塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接

触，平衡时圆筒内气体处于状态A,其体积V=600cm3。缓慢推动活塞使气体达

到状态2,此时体积％=500cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C,

此时压强Pc=1.4xl05pa。已知从状态A到状态C,气体从外界吸收热量。=14

J;从状态2到状态C。气体内能增加AU=25J；大气压A=L01xl05pa。

(1)求气体在状态C的温度〃；

(2)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功叫B。

热源

12.图中甲为气压升降椅，乙为其核心部件模型简图。活塞与椅面的总质量为

m,活塞横截面积为S,汽缸内封闭一定质量的理想气体，稳定时气柱长度为上,

该汽缸导热性能良好，忽略一切摩擦。黄同学盘坐在椅面上，稳定后缸内气柱长

为/已知大气压强为P。，室内温度为4，重力加速度为g,求：

(1)黄同学的质量M；

(2)黄同学坐稳后，室内气温缓慢上升至1。84，该过程缸内气体对外界做功

一活塞

气缸

图甲图乙

参考答案

I.【答案】C

【详解】任何机器都不能违背能量守恒定律，A错误；太阳辐射大量的能量，地

球只吸收了极少的一部分，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成

了其他形式的能量，B错误；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动

物的能量来源是食物中储存的生物能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有

能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运

行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错误。

2.【答案】A

【详解】帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作，小电扇工

作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能，故A正确。

3.【答案】A

【详解】电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是

第一次的|,故没被转化为内能的能量为初动能的|,由能量守恒定律得所充的

电能为|5颔=|x500J=200J,A正确。

4.【答案】D

【详解】A.对活塞受力分析，根据平衡条件可知，气体的压强不变，A错误；

B.根据热力学第一定律AU=W+。，其中。=360J,W=T00J,解得

AU=260J,所以，气体的内能增加260J,B错误；

CD.气体若恢复初始状态，则内能需减小260J,此过程体积减小，外界对气体

做功，根据热力学第一定律，所以气体放出的热量一定大于260J,C错误，D正

确。选D。

5.【答案】C

【详解】A.从c到d为绝热膨胀，贝UQ=0,W<0,则AU=Q+W<0,内能减

小，即温度降低；从d至Ua,体积不变，压强减小，根据牛=C则温度降低，则

状态c的温度高于a态温度，所以在状态a和c时的内能不可能相等，A错误；

D.根据图像下面积即为气体做功大小，可知图像中a6cd围成的图形的面

积为整个过程气体对外做的功且大于零，而整个过程气体的温度不变，则内能

不变，因此整个过程气体从外界吸热，因此在一次循环过程中吸收的热量大于

放出的热量，D错误；

C.因为该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，因此只有两个等容过程

与外界有热交换，根据以上分析可知，两个等容过程中由于与外界无做功，因

此6-c过程中吸收的热量即增加的内能大于d-a过程中释放的热量即减少的

内能，C正确；

B.在a-6过程中为绝热压缩，外界对气体做功W>0,2=0,则=即

外界对其做的功全部用于增加内能，B错误。选C。

6.【答案】BD

【详解】一切与热现象有关的自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温

物体自发地传向低温物体，故A、C错误，D正确；在一定条件下，热量可以从

低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物

体，故B正确。

7.【答案】CD

【详解】A.气体在状态。时Pc匕=0.3x105x2xl（F3pjm3=60Pa-m3,气体在状态"

5333

P/yA=0.6x10x1x10-Pa.m=60Pa.m,因为以K=Pc%，由理想气体状态方程

毕二哈,得北=及，A错误；

1A1C

B.因为从状态6变化到状态，体积不变，气体对外不做功，从状态力变化到状

态。的过程中气体对外做的功等于从状态4变化到状态6气体对外做的功

533

W=pA.（1^-1^）=0.6X10X（2XW-1X10-）J=60J,B错误；

C.由热力学第一定律得△U=-W+Q=-60J+100J=40J,气体从状态/变化到状态

8的过程中内能增加了40J,C正确；

D.气体在状态C时的温度等于在状态/时的温度，状态/和状态C内能相等，

气体从状态/变化到状态6的过程中内能增加了40J,气体从状态6变化到状态

C的过程中内能减少了40J。气体从状态6变化到状态C的过程中体积不变，外

界对气体不做功。由热力学第一定律，气体从状态6变化到状态C的过程中放出

了40J的热量，D正确。选CD。

8.【答案】AC

【详解】A.由/一T图像可知，从状态/到状态用缸内封闭气体发生等容变

化，活塞位于卡点处，从状态6到状态G缸内封闭气体发生等压变化，缸内封

闭气体的压强恒为P。，从状态/到状态8,由祟=黑,可得以=0.5%，A正

确；

B.从状态6到状态C,由亲=与，解得B错误；

C.从状态8到状态G缸内封闭气体对外做功W=Po（4-4）S,由热力学第一

定律，^AU=Q-W=Q-O.5PoLoS,C正确；

rq

D.从状态8到状态C,由牛=C（C为常量），知直线6c一定过坐标原点，D错

误。选AC。

9.【答案】见解析；时间T；太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有

一部分损失等）

【详解】［1］这是测定夏季中午太阳能的研究性实验。告诉了实验器材、实验环

境（斜坡草地）、实验原理（。=。〃加），根据研究性要求设计实验，并明确测量

物理量，指出实验中产生误差的主要原因，实验图示如图所示

[2]需要测定单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了测量水的质量、温度

升高的高度，还需测量太阳照射的时间To

[3]产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收，或水吸收的太阳能还有一

部分损失等。

【详解】设桌面距离地面的高度为H、P点距离桌面右边沿的距离为3根据能

量守恒定律可得约-咫£=；加片，物块离开桌面后做平抛运动，水平方向由

1,,4HE014HEnb

X=Vot,竖直方向由8=—g〃，联立可得炉=——匕—-则——匕=—,

2gmga

』HL=—b,解得玛=总，〃=与，故还需要测量弹簧压缩后物块到桌面右

4aH4HL

边眼的距离L、桌面到地面的高度H

【点睛】本题考查了实验数据处理，知道实验原理是解题的前提与关键，应用能

量守恒定律求出图象的函数表达式是即可解题，要掌握应用图象法处理实验数据

的方法.

11.【答案】(1)350K；(2)11J

【详解】(1)气体在A状态时，根据平衡条件有

pAS+mg=p0S

气体从状态A到状态B的过程中发生等温变化，根据玻意耳定律有

P/YA=PB^B

气体从状态8到状态C发生等容变化，根据查理定律有

PB_=PC_

TB~TC

其中

7；=7^=T=300K

联立以上各式解得

心=350K

(2)由于从状态A到状态8气体发生等温变化，即气体温度不变，因此

△UAB=0

而从状态A到状态C,根据热力学第一定律有

\UAC=Q+WAC

由于状态B到状态C气体发生等容变化，即气体体积不变，则可知

%c=。

因此可得

WAC=WAB+WBC=WAB

而

AUAC=AUAB+AUBC=AUBC=AU

联立解得

叼B=11J

12.【答案】（1）M=；m+络;（2）W=O.O8（PoS+ag）L

2

【详解】（1）缸内气体等温变化，根据玻意耳定律可得=黄同学

坐上椅子以前RS=P0S+%g,黄同学坐上椅子稳定以后p2s=A）S+〃zg+Mg,解得

黄同学的质量+幻

⑵根据盖吕萨克定律有,嬴ZLS

3=L'S,解得〃=0.723因为气体

To1-087；

膨胀，所以气体对外做功W=P2S,-g4，解得印=0.08（区5+%）乙

知识归纳总结

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2025届高考物理——热力学定律限时训练解析

一、单选题解析

题目概述：本题考察能量守恒定律的理解。

选项A：提出制造不消耗能量但能持续做功的机器，违背能量守恒定律，故A错误。

选项B：太阳辐射到宇宙空间的能量并未消失，而是转化为其他形式的能量，故B错误。

选项C：“既要马儿跑，又让马儿不吃草”明显违背能量守恒定律，C正确。

选项D：“全自动”手表仍需人体活动提供能量，不能凭空产生能量，D错误。

题目概述：本题考察太阳能电扇帽的能量转化过程。

选项A：太阳能转化为电能，再转化为机械能驱动电扇，A正确。

选项B、C、D：均不符合实际能量转化过程，故错误。

题目概述：本题考察动能定理和能量守恒定律的应用。

通过动能随位移变化的关系图，分析两次滑行过程中能量的转化与守恒。第二次滑行中，部分动能

转化为电能储存，剩余动能转化为内能。通过计算得出第二次向蓄电池所充的电能为2