2025届高考物理一轮复习专项训练：热力学定律

2025届高考物理一轮复习专题训练热力学定律

一、单选题

1.一定质量的理想气体的体积V与温度/的关系如图所示，该理想气体从状态A依次

经过AT5—C—D—A的变化过程，其中CD段与/轴平行，DA的延长线过原点O,

A3的反向延长线与f轴的交点坐标为（-273.15,0）。则（）

A.气体在A-3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3TC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3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90%匕

D.从状态5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p。、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p-T图像如图所示，其中C4的延长线过坐标原点，A、3在同一

竖直线上，3、C在同一水平直线上。下列说法正确的是（）

B.从3到。的过程中，气体的每个分子的动能都增大

C.由A到3的过程中，气体从外界吸热

D.从3经过C到A的过程中，气体从外界吸收的热量为2为乂

4.一定质量的理想气体从A状态开始，经过Af3、B—C、CfD、0fA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。状态气体分子平均动能

C.BfC过程气体对外做功小于CT。过程外界对气体做功

D.气体从A状态开始，经过A—3、BTC、CfD、0fA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彳寺气体达到稳定后,

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（）

小活塞

理想

气体

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。经状态。、。再回到状态。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—O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p0V0

D.c—a过程中外界对气体做功为300vo

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、3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3的内能

B.图中RtZ\Q4。和RtZ\OBD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3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1.5xl（）5pa,经历A—BTCTA

的过程，已知3-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Af6、BfC、CfD、OfA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。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.BfC过程气体对外做功小于Cf。过程外界对气体做功

D.气体从A状态开始，经过Af8、BfC、CTD、OfA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。变化到状态。，其过程如V-T图中的实线时所示，

线。。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，当砂子的质量为叫

时，活塞下降的高度为人此过程中气体向外放出的热量为继续缓慢添加砂子，

当砂子的质量为外时，活塞又下降了高度力，此过程中气体向外放出的热量为。2,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（）

B.m2>2叫C.Q1=QDg=22

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ABCD4完成循环

过程，其中A-8,为两个等容过程，B-C、0fA为两个绝热过程。下列

说法正确的是（）

木p

A.A—8过程中，气体内能不变B.B—C过程中，气体内能减少

C.C-。过程中，气体向外放热D.DfA过程中，气体内能增加

14.如下图，是以状态。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p-V图像，虚线（、心为等温线。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.af6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.dfa过程向低温热源释放的热量等于bfc过程从高温热源吸收的热量

D.a过程气体对外做的功等于cid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300K,压强为lxl（）5pa.经等容过程，该气体

吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J的热量才能使气

体温度上升100K.下列说法正确的是（）

A.初始状态下，气体的体积为6L

B.等压过程中，气体对外做功400J

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400J

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P。、热力学温度为"，A处热力学温度为7；（4〉Z）,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，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

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4，=72J,如图甲所示。已知活塞面积

S=5xlO-4m2,其质量为加=lkg,大气压强Po=lQxl（）5pa,重力加速度g=10m/s2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V-T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-3的VT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3为等压变化。故A错误；B.根据4=C结合D4的延长

273.15+/

线过原点。可知，压强变大。故B错误;C.气体在。一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3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3,气体压强不变，体积变大，根据上=。可知气体温度升

T

高，即状态A的温度小于状态3的温度；从状态A变化到状态3的过程中，气体对外

做功为W=10为•AV=10为•(9%-3%)=60几％故AC错误;B.根据理想气体状态方程可

得10%-3%=3丹.9匕可得4=电〉1故B错误;D.从状态B变化到状态C的过程中，

北£:9

气体体积不变，与外界做功为0,压强减小，根据K=c可知气体温度降低，气体内能

T

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且丝=4匕代入数据可得匕=匕

TcTA

故C到A过程中体积不变，故A错误;B.从3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3过

程为等温变化，由玻意耳定律可得以匕=外匕解得匕=g=g体积减小，外界对气

体做功，即W>0气体内能不变，由热力学第一定律知Q<0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％=及从3到C的过程中，气体对外界做

3

的功为W=3%(g-%]=-20匕则从3经过C到A的过程中，气体吸收的热量为

2p0V0>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AU=Q+W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AU=Q+W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

-p---y--Cr

T

可知，pV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.afb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AU=W+Q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

W=-°AV=-20％〃丫值增大，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律

AU=W+Q可知

|e|>M

所以气体从外界吸收的热量大于2°。％,故C错误；

D.cfa过程中，气体体积减小，外界对气体做功，p-V图线与横轴围成的面积表示

做功，所以做功为3丹匕，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、3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3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半=。可得

pV=CT

由于C是常量，温度T保持不变，则为定值，则图中和的面积

相等，选项B正确；

C.从状态A变化到状态3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AU=Q+W=0,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3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

WCA=P-^V

解得

%=300J

故A错误；

B.由题知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

3-C的过程中气体对外界做功900J,故B错误；

CD.A—3—C—A,温度不变，则内能变化量AU=0,A-3过程，气体体积不变，做

功为零；3—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

w==-600J,Q=△U—W=600J

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

w=o

得

AU=Q

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

py

----=Cr

T

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也匕=丈生可得普〈及，则A状态的内能小于

TAK:

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

成:可得了〉或，则3状态气体分子平均动能大于c状态气体分子平均

TBTc

动能，故B错误，满足题意要求;C.根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小，

2PoHPo

则3-C过程气体对外做功满足网°<2V=|poV,C-D过程外界对气体做功

%=Po-2V=2为丫，可知3—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-3、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”=C有

V=-CT

P

则图像各点与原点连线的斜率代表C,由于连线的斜率在减小，可知气体压强变大，

P

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

AU=W+Q

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P。，第一次加砂后气体压强为B,活塞

横截面积为S,气缸初始气体高度为H,有月Sn^g+AS

该过程是等温变化，有pQHS=Pi(H—h)S

解得㈣

g(H-h)

根据等温变化的p-V图像，面积代表做功可知，该过程气体的做功为

叱<Pl+PoSh

'2

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

△5=叱+2

「h

解得|Qi|<PoS/z1+zT

JLI—HJ

s

设第二次加砂后气体的压强为p2,有p2s=m2g+Po

从第一次加砂到第二次加砂有四-/Z)S=P2(〃-2/z)S

解得？=花吟万〉2叫

g[H-2h)

该过程气体的做功为叱〈且土匹S/z

2

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

AC/2=W2+Q2

ljH—2h）+2（H—h）

解得<P°sh故选B。

2（H-h）（H-2h）

13.答案：BCD

解析：Af5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；C过程为绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，B正确；C-D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；OfA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以=C可知，"V越大,气体的温度T越高,由图示图

像可知（〉《由图示图像可知，afb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a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

P-V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AU=W+Q,可知Q<0所以气体对外放出热量，故B正确；C.lfa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|。/=|叱/，bfc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|&』=|叫」，P-V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，Ifa过程P-V图像的面积大于c过

程。-V图像的面积,即|以|>|%|，则|以|>@』，即dfa过程向低温热源释放的

热量大于53c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；D.afb过程气体与cfd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，a-6过程气体与

cfd过程都是绝热过程，则Q=0由热力学第一定律：U=W+Q可知AU=W由于两

过程气体内能的变化量|AU|相等，则|AU|=|W|即a.5过程气体对外做的功等于

cfd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