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高考一轮复习：热力学定律
一、选择题
1．（2025·河北）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　）
A．对外做功 B．向外界传递热量
C．分子的数密度增大 D．每个分子的速率都增大
2．（2023·天津市）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）
A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变
3．（2025·汕头模拟）某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，则下列说法正确的是（　　）
A．制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体
B．制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变
C．待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动
4．（2025·嘉兴模拟）下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核
C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说
D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
5．（2024高二下·鹤山月考）根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
6．（2024高二下·慈溪期末）关于热力学第二定律说法正确的是（　　）
A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C．热量能自发地从低温物体传向高温物体
D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
7．（2024高考·浙江模拟）如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20～30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（　　）
A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大
B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小
C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功
D．随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100%
8．（2024·重庆） 某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（　　）
A．外界对气囊内气体做正功 B．气囊内气体压强增大
C．气囊内气体内能增大 D．气囊内气体从外界吸热
9．（2024高二下·广东期末）对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　）
A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子势能变大
C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
10．（2025·湖南模拟）如图所示1mol理想气体经两个不同的过程（A→B→C和A→D→C）由状态A变到状态C。已知气体遵循气体定律PV=RT，气体内能的变化量与温度的关系为（R为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度）。初始状态A的温度为T0。气体在这两个过程中从外界吸收的热量分别为（　　）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
11．（2024高三下·四川模拟）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体从外界吸收热量而温度可能保持不变
B．外界对物体做功，一定会使该物体的内能增加
C．物体减少的机械能可以全部转化为内能，但物体减少的内能不可以全部转化为机械能而不引起其它变化
D．在现代技术支持下，可以实现汽车尾气中的各类有害气体自发地分离，然后将无毒无害的气体排到空气中
E．气体可以在对外做功的同时向外界放出热量
12．（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
13．（2024·湖北模拟）下列关于温度及内能的说法中正确的是
A．物体的内能不可能为零
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
E．温度见分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
14．（2024高三下·凉山模拟） 根据热力学定律，下列说法正确的有（　　）
A．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机
D．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%
E．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
15．（2024高三下·惠州） 压缩空气储能系统（CAES）能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是（　　）
A．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变
B．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加
C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中；空气对外做功，压强减小
16．（2024高三上·浙江模拟）下列说法正确的是（　　）
A．LC振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，可提高能量辐射效率
B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式
D．光速在不同的惯性参考系中大小都相同
17．（2025·惠州模拟）在夏天高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为。由于胎压过高会影响行车安全，故快速放出了适量气体，此时监测系统显示胎压为、温度为，设轮胎内部体积始终保持不变，胎内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．放气过程中气体对外做功
B．放气后，轮胎内部气体分子平均动能减小
C．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D．放气后瞬间，轮胎内每个气体分子的速率都会变小
18．（2025·深圳模拟）如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（　　）
A．内能可能不变 B．内能一定增大
C． D．
19．（2024高二下·贵港期末）下列有关热力学定律的说法正确的是（　　）
A．气体吸收热量，内能不一定增大
B．漓江的水能是用之不竭的
C．热量不能自发地从低温物体传到高温物体
D．一块石头从十万大山上滚下，机械能增大了
20．（2025·长沙模拟）如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　）
A．初始状态瓶内气体的压强
B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强
C．瓶内气体的质量发生了变化
D．这个过程中瓶内气体的温度降低了
21．（2025·广西壮族自治区模拟）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成：为等压过程，为绝热过程，为等压过程，为绝热过程。下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体内能增加
B．过程中，气体内能不变
C．过程中，气体吸收热量
D．整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示
22．（2025·广西壮族自治区模拟）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A状态到C状态气体吸收热量
B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D．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
三、非选择题
23．（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”）。
24．（2024·福建）夜间环境温度为时，某汽车轮胎的胎压为个标准大气压，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变。次日中午，环境温度升至，此时胎压为　 　个标准大气压，胎内气体的内能　 　（填“大于”“等于”或“小于”）时的内能。（计算时取）
25．（2024高一上·衡阳开学考）如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机　 　（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的　 　能，再转化为火箭的　 　能。
26．（2025·福建） 洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时，空气柱长度为L1，水位下降后，空气柱温度不变，空气柱内压强为p2，则空气柱长度L2=　 　 ，该过程中内部气体对外界　 　 。（填做正功，做负功，不做功）
27．（2024·贵州） 制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为，压强为，现缓慢充气后压强变为，不计容器的容积变化。
（1）设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为时的体积。
（2）打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N时的体积为，压强为。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比。
（3）图（b）中虚线是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图（b）中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）
28．（2024·湖北） 如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求
（1）再次平衡时容器内气体的温度。
（2）此过程中容器内气体吸收的热量。
29．（2025·浙江模拟）如图所示，一固定直立汽缸由上、下两个相互连通的圆筒构成。上部圆筒体积为2V0，其中有一质量为2m、面积为2S的薄活塞A。下部圆筒长度足够，其中有一质量为m、面积为S的活塞B。两圆筒由一短而细的管道连通，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，活塞A的上方盛有理想气体X，A、B之间盛有另一种气体Y，活塞B下方与大气连通。开始时整个系统处于热平衡态，X气体温度为T0、体积为V0，内能与温度的关系为U=CT，其中C为已知常量，T为热力学温度；活塞B下方的大气压强为常量p0。若汽缸壁、管道、活塞均不导热。现通过灯丝L对X气体缓慢加热
（1）若活塞A恰好到达上圆筒底部时，X气体处于热平衡态，求其温度Tf1，以及从灯丝中吸收的热量Q1。
（2）若气体X从灯丝中吸收的热量为（1）问中的两倍（即2Q1），求达到平衡态时气体X的温度Tf2
30．（2025·浙江模拟）某同学设计了一款可以喷水的小玩具。简要理想化如下：一圆柱形导热容器，容器底是由一定厚度的材料（密度较大）构成，容器横截面积为S，容器高为L，底部侧面开有一尺寸可忽略的细孔，容器内部气体可视为理想气体。开始温度为室温T0，现用热水淋在容器上，使容器内气体温度迅速达到T（未知），然后迅速将容器放入一足够大的装水的容器中，确保容器上的小孔恰好在水面下。当气体温度恢复为T0时，容器内外水面高度差为h，然后取出容器，再将热水淋在容器上时，玩具容器就会向外喷水。已知大气压强p0，液体密度ρ，重力加速度g。则
（1）热水淋在容器上过程中，容器内气体分子的平均动能　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”），气体的分子数密度　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”）；
（2）求温度T；
（3）若在淋热水容器后喷水一段时间的过程中，温度从T降到T0，气体的内能变化量与热力学温度变化量之间满足关系式：（C为已知常数），气体对外做功W0，求该过程气体吸收或放出的热量Q。
31．（2022·湖南）
（1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
（2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变。求
（i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 ﹔
（ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。
32．（2025·浙江）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。
（1）从状态2到状态3，气体分子平均速率　 　（“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求气体在状态3的体积V3；
（3）求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。
33．（2024高二下·天河期末）（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．皮球体积变大，气体对外界做功，故A正确。
B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B错误。
C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，数密度表示单位体积分子数量，分子的数密度减小，故C错误。
D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。
故答案为：A。
【分析】根据气体膨胀做功、热传递和分子速率随温度变化的关系进行分析判断。
2．【答案】B
【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】【解答】 A.由于爬山过程中氧气瓶里气体体积不变，气体不对外功，故A错误；
B..爬山过程中温度降低，则气体内能减减小，故B正确；
C.根据热力学第一定律可知ΔU=W+Q，爬山过程中气体不做功，，内能减小，，故，气体放出热量，故C错误；
D.爬山过程中氧气瓶里的气体容积、质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程可知气体压强减小，故D错误；
故选B。
【分析】本题要求理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用。
3．【答案】A
【知识点】布朗运动；物体的内能；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查布朗运动、热力学第二定律，关键是记住基础知识，知道自然界中一切与热现象有关的过程都具有单向性，理解布朗运动。A．制暖空调机工作时，因为电机工作电流做功，热量从低温物体传到高温物体，故A正确；
B．制暖空调机开始工作后，房间内气体温度升高，内能增大，故B错误；
C．待空调稳定后，房间内温度升高，装花粉的水温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加，故C错误；
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故D错误。
故选A。
【分析】自然界一切发生的能量转化过程都具有单向特性，遵守热力学第二定律；房间内气体温度升高，内能增大；温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加；布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动。
4．【答案】D
【知识点】波的衍射现象；热力学第二定律；黑体、黑体辐射及其实验规律；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故B错误；
C．泊松亮斑支持了光的波动说，故C错误；
D．黑体辐射随着波长越短、温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故D正确；
故选D。
【分析】1、 热量可以从低温传到高温，只是不能自发进行 。
2、强相互作用（核力）是使核子（质子和中子）结合形成原子核的主要作用力
弱相互作用主要与β衰变等过程有关，不是维持核稳定的主要因素。
3、泊松亮斑是光遇到障碍物时产生的衍射现象，这一现象支持光的波动性，而非粒子性。
4、黑体辐射的波长分布确实只取决于温度，这是普朗克研究黑体辐射的重要结论，与黑体的材料、形状等其他因素无关。
5．【答案】A
【知识点】能源的分类与应用；热力学第二定律
【解析】【解答】本题主要考查热力学第二定律，要掌握热力学第二定律的几种不同的表述，并能用来分析实际问题。A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故A正确；
B．根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故B错误；
C．根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，故C错误；
D．自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，故D错误；
故选A。
【分析】热力学第二定律：热量不可能从低温物体传到高温物体，而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。根据热力学第二定律和能量守恒定律答题。
6．【答案】B
【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A．热力学第二定律（克劳修斯表述或熵增原理）指出：在自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故A错误；
B．从微观角度看，熵是系统微观状态数的度量，熵增对应系统趋向更大概率（更无序）的状态，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传向高温物体。故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，物体不可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。故D错误。
故选B。
【分析】1、在自然过程中，一个孤立系统的总熵增加。
2、从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律。
3、热力学第二定律（克劳修斯表述）指出：热量不能自发地从低温物体传向高温物体（除非外界做功，如冰箱）。
4、热力学第二定律（开尔文表述）指出：不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不产生其他影响（否则可实现第二类永动机）。
7．【答案】A
【知识点】功率及其计算；机车启动；改变内能的两种方式
【解析】【解答】A. 档位从1逐步增加到5，由图可知主动轮半径增大，故主动齿轮和从动齿轮的半径比增大，A符合题意；
B. 若功率保持不变，由
可知，换档瞬间，速度不变，牵引力不变，B不符合题意；
C. 压缩气体时，气体体积减小，外界对气体做功，C不符合题意；
D. 根据热力学第二定律，不可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，效率不可能达到100%，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用机车启动功率的表达式可求出牵引力的变化。
8．【答案】D
【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
【解析】【解答】AB．由于气囊内密闭气体温度不变， 上浮过程中体积增大，根据
可得
温度不变，体积变大，则压强变小。体积变大，则气体对外做功，故AB错误；
CD．理想气体内能只与温度有关，气体温度不变，额内能不变，由热力学第一定律有
即
由于气体对外做功，则，故，即气囊内气体从外界吸热，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】 气囊内气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律判断封闭气体压强变化情况。气体体积变大，气体对外做功。对于理想气体，温度不变，气体的内能不变，再结合热力学第一定律判断气体吸放热情况。
9．【答案】B
【知识点】布朗运动；分子势能；永动机不可能制成；液体的表面张力
【解析】【解答】本题主要考查了布朗运动、分子力与分子势能、液体表面张力以及热力学定律等知识点。解题的关键在于理解这些物理现象的本质和规律，并能准确应用相关知识进行分析。A．甲图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故A错误；
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子力做负功，分子势能变大，故B正确；
C．分子间同时存在引力和斥力，液体表面是分子间作用力的合力为引力，故C错误；
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其违背热力学第一定律，故D错误。
故选B。
【分析】根据颗粒大小对布朗运动明显程度的影响分析。根据分子力与分子势能随分子间距离变化的关系分析，了解第一类永动机的概念及其与热力学定律的关系，特别是热力学第一定律和第二定律对永动机的制约。
10．【答案】A
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。由图可知，由状态A变到状态B，气体体积不变，压强增大，温度升高，气体内能增大，且满足
则
所以
由于气体不做功，所以
由状态B变到状态C，气体压强不变，体积增大，温度升高，气体内能增大，且满足
则
所以
由于
所以
所以
由状态A变到状态D，气体压强不变，体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，且满足
则
所以
由于
所以
由状态D变到状态C，气体体积不变，压强增大，温度升高，气体内能增大，则
由于气体不做功，所以
所以
故选A。
【分析】一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
11．【答案】A,C,E
【知识点】改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】A．气体从外界吸收热量同时对外做功，由热力学第一定律可知气体的内能可以不变，可以使温度保持不变。故A正确；
B．做功和热传递是改变物体内能的两种方法，因此如果此时气体放出热量，内能可能减少，故B错误；
C．机械能与内能的转化具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化，故C正确；
D．有害气体自发地分离开，违背了热力学第二定律，故D错误；
E．气体对外做功的同时向外界放出热量，由热力学第一定律可知内能减少，故E正确。
故选ACE。
【分析】1.根据热力学第一定律，分析一定质量的理想气体可以通过等温膨胀实现内能不变同时从外界吸收热量。或者通过等温压缩实现内能不变同时向外界放出热量。
2.理解改变内能的两种方式：做功和热传递。
3.理解热力学第二定律，一切反映热现象的过程具有方向性。
12．【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。
13．【答案】A,C,D
【知识点】物体的内能；改变内能的两种方式
【解析】【解答】A、内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故A正确；
B、物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能比温度低的物体内能大，也可能与温度低的物体内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，故B错误；
C、一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，比如零摄氏度的冰化为零摄氏度的水，内能增加，故C正确．
D、内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，故D正确；
E、温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大，故E错误。
故答案为：ACD。
【分析】影响内能大小的因素：质量、体积、温度和状态，温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大。内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，在永不停息的做无规则运动。
14．【答案】A,D,E
【知识点】永动机不可能制成；热力学第二定律
【解析】【解答】A、热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，符合电冰箱的工作原理，故A正确；
BE、热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故B错误，E正确；
C、不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误；
D、根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到100%，故D正确。
故答案为：ADE。
【分析】熟练掌握热力学第二定律的具体内容及其描述。热运动的宏观过程会有一定的方向性，不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能。
15．【答案】B,D
【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；热力学第二定律
【解析】【解答】AB．压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热，由热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，组成空气的气体分子平均动能增大，故A错误，B正确；
C．由热力学第二定律可知，该方式能够将压缩空气储能的效率不能提升到100%，故C错误；
D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功；由可知压强减小，故D正确。
故选BD。
【分析】 压缩空气过程中，根据热力学第一定律分析气体内能的变化，从而判断温度的变化，即可知道气体分子平均动能的变化。由热力学第二定律分析效率能否达到100%。压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对外做功，压强减小。
16．【答案】A,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性；电场强度；电磁振荡；热力学第二定律
【解析】【解答】A．LC振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，根据
可知，电容器的电容减小，根据
可知，振荡频率增大，从而提高能量辐射效率，故A正确；
B．在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故B错误；
C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式，故C正确；
D．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故D错误。
故选AC。
【分析】A、根据电容器定义式和LC振荡电路频率公式分析判断；
B、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功；
C、场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式；
D、真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同。
17．【答案】A,B,C
【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；温度和温标
【解析】【解答】AB．快速放气时，气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，则轮胎内部气体分子平均动能减小，故AB正确；
C．已知，，，，则快速放出适量气体的过程，根据
解得
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
故C正确；
D．温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，故D错误。
故选ABC。
【分析】AB、放气过程气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小；
C、根据理想气体状态方程求解压强为 时气体体积，则此过程中放出的气体质量与原有气体质量之比为；
D、温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小。
18．【答案】B,D
【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】【解答】本题可根据热力学第一定律、理想气体状态方程以及功的计算公式来分析缸内气体的内能变化和空气柱长度增加量，解题的关键是可以将活塞的质量忽略不计。AB．气体加热缓慢上升过程属于等压变化过程，设缸内空气柱长度增加量为时气体的温度为，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
气体体积增大，故气体温度升高，内能一定增大，A错误，B正确；
CD．上升过程中，根据热力学第一定律得
式中，所以
气体体积膨胀对外做功，考虑活塞的重力，则
因此
可得
C错误，D正确。
故选BD。
【分析】由活塞的运动可知，气体发生等压变化，则由盖-吕萨克定律可知，气体的温度升高，内能增大；由热力学第一定律可求Δl1的关系式。
19．【答案】A,C
【知识点】能源的分类与应用；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】热力学第二定律：热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．A．气体吸收热量，可能同时对外做功，气体的内能不一定增大，故A正确；
B．水能的使用过程存在能量耗散，漓江的水能不是用之不竭的，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故C正确；
D．一块石头从十万大山上滚下，由于阻力对石头做负功，石头的机械能减小了，故D错误。
故选AC。
【分析】据热力学第一定律和第二定律判断；做功与热传递是改变内能的两种方式；能量的使用过程是存在能量耗散的。
20．【答案】B,D
【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；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。A．由题意可知初始状态瓶内气体的压强
故A错误；
B．根据题意，将瓶子缓慢旋转的整个过程中管的B端始终在水银内，说明旋转完毕达到新的平衡时，细管仍然有一段水银柱存在，气体没有泄露现象，由此得
末状态瓶内气体压强
故B正确；
C．由于细管的B端始终在水银内，气体无法逸出或进入，因此瓶内气体的质量保持不变，故C错误；
D．对瓶内一定质量的理想气体，当经历绝热降压过程时，由热学知识可得体积必然增大，气体对外做功，即
由热力学第一定律
又由题意知
故得
即气体内能减少，温度降低，故D正确；
故选BD。
【分析】根据平衡条件求解压强，气体无法逸出或进入，瓶内气体的质量保持不变，结合热力学第一定律分析。
21．【答案】A,D
【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】本题考查了热力学第一定律，理解气体对外界做功以及气体内能的变化情况是解决此类问题的关键。A．为等压过程，体积增大，根据可知温度升高，气体内能增加，A正确；
B．为绝热过程，由图可知体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知内能减小，B错误；
C．为等压过程，体积减小，外界对气体做功；根据可知温度降低，内能减少，根据热力学第一定律可知气体放出热量，C错误；
D．图像与V轴围成的面积代表功，而整个过程回到a状态时气体与初态相比温度不变，内能不变，可知整个过程气体从外界吸收的总热量与做的总功相同，所以整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示，D正确。
故选AD。
【分析】根据a→b过程气体压强不变，体积变大，气体对外界做正功，b→c过程是绝热过程，气体体积增大，分子数密度变小，结合盖一吕萨克定律以及热力学第一定律分析求解。
22．【答案】A,B,D
【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】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．根据理想气体状态方程有
可得
则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
B．根据理想气体状态方程有
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正确；
C．根据p V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错误；
D．气体从A状态开始，经过A→B→C→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。
故选ABD。
【分析】气体体积变大，气体对外做功；一定量的理想气体内能由温度决定，温度越高气体内能越大；由图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程判断气体温度如何变化；p-V图线与坐标轴围成图形的面积等于气体做功，根据图示图象应用热力学第一定律分析答题。
23．【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。
24．【答案】3.0；大于
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】轮胎内部被封闭气体的体积不变，初始温度T1＝273K+17K＝290K，压强p1＝2.9atm，末状态温度为T2＝273K+27K＝300K，压强为p2，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变，根据查理定律
代入数值解得
一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故温度升高时内能增大，故时胎内气体的内能大于时的内能。
【分析】根据查理定律和热力学第一定律列式求解判断。
25．【答案】不能；内；机械
【知识点】能量守恒定律；能量转化和转移的方向性；永动机不可能制成
【解析】【解答】永动机不能制造出来，这是因为永动机违背了能量守恒定律。在火箭升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭机械能。
故答案为：不能 内 机械
【分析】根据能量守恒定律的内容分析：
1.能量转化过程，明白该过程哪种形式的能量减少了，产生哪种形式的能量。
2.理解由于能量守恒的原理，永动机是不可能制成的。
26．【答案】；做正功
【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
【解析】【解答】气体发生等温变化，设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有
，，
解得
根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。
故答案为： ①. ②. 做正功
【分析】本题主要考查理想气体状态方程的简单应用，确定各状态的参量是解题关键。
气体发生等温变化，确定好初末状态气体压强、体积，根据玻意耳定律列式求解 空气柱长度L2 长度；气体体积膨胀，气体对外界做功，气体体积压缩，外界对气体做正功，即气体对外界做负功。
27．【答案】（1）解： 设充入的气体在该室温环境下压强为时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有
解得

（2）解： 容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得
可得

（3）解：由图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，和都是从M状态变化而来，应该相同，可得
可知从M到N的过程内能降低的更少。由热力学第一定律
可知，从M到的过程绝热，内能降低等于对外做功；从M到N的过程对外做功更多，内能降低反而更少，则气体必然吸热。
【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；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）对封闭气体应用玻意耳定律分析求解；（2）结合图中数据，由理想气体状态方程求解；（3）根据p-V图像与横坐标轴所围面积表示气体做功，分析两种状态下气体对外做功的大小关系，再由根据热力学第一定律得出结论。
28．【答案】（1）解：气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得
即
解得
（2）解：此过程中气体内能增加
气体对外做功
此过程中容器内气体吸收的热量
【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）根据活塞的平衡条件求封闭理想气体的压强，结合盖-吕萨克定律求解末态温度；
（2）根据题中气体内能的变化量公式和热力学第一定律列式求解气体吸收的热量。
29．【答案】（1）解：初态
等压过程
解得
此过程外界对X气体做功
根据热力学第一定律
可得
。
（2）解：继续输入热量的过程中，气体X经历等体过程，内能变化
解得
。
【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. 过程分段： 先等压（A移动 ），后等容（A到底后体积不变 ）。
2. 热量分配： 总热量 中，第一阶段用掉 ，第二阶段吸收 。
3. 等容变化应用： 等容时做功为0，内能变化等于吸收的热量，结合 推导温度。
（1）初态
等压过程
解得
此过程外界对X气体做功
根据热力学第一定律
可得
（2）继续输入热量的过程中，气体X经历等体过程，内能变化
解得
30．【答案】（1）增加；减小
（2）（2）解：由理想气体状态方程得
解得
（3）解：外界对气体做功
气体内能变化
根据热力学第一定律
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】【解答】（1）热水淋在容器上过程中，气体温度升高，容器内气体分子的平均动能增大；
根据题意可知，气体体积变大，则气体的分子数密度减小。
故答案为：增加；减小
【分析】 (1)利用“温度-分子平均动能”关系，结合“温度升高，气体膨胀（质量减小），分子数密度变化”，判断分子平均动能和数密度。
(2)明确理想气体状态方程的适用条件（因细孔，末态质量减小，题目简化为质量不变，用初末态压强、体积、温度列状态方程求解 ）。
(3)区分“气体对外做功”与“外界对气体做功”的符号，结合内能变化公式，代入热力学第一定律推导热量。
（1）[1]热水淋在容器上过程中，气体温度升高，容器内气体分子的平均动能增大；
[2]根据题意可知，气体体积变大，则气体的分子数密度减小。
（2）由理想气体状态方程得
解得
（3）外界对气体做功
气体内能变化
根据热力学第一定律
解得
31．【答案】（1）A；B；E
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，由平衡条件可得p0S= P1S + (m1+m2)g，
代入解得p1 =105Pa。
活塞在B位置时，气缸内压强为p2，由波义耳定律可得p1V0= p2(V0 + Sh)，
p2 =9.9×104Pa
将活塞与金属丝视为一整体，根据平衡条件可得p0S= P2S + (m1+m2)g+F，联立解得F=1N。
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】
【解答】（1）A 中心部位为热运动速率低的气体，与挡板作用后，从A端流出，而边缘部分热运动速率大的气体从B端流出；所以A为冷端，B为热端，故A正确。
B A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；
C A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；
DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。
故选ABE。
【分析】（1）根据气体实验定律和热力学定律进行分析求解。
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，进行受力分析，由平衡条件和波义耳定律列方程代入数据进行求解。
32．【答案】（1）不变；减小
（2）V3 = 1.0201 × 103 cm3
（3）ΔU = 2.53 J
【知识点】气体压强的微观解释；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
【解析】【解答】 本题考查水银柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。分析气体内能变化时，要使用热力学第一定律。其中气体做功通过W=pΔV求解。
（1）从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
【分析】（1）由温度分析气体分子平均速率的变化；根据气体压强的变化分析单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数的变化；
（2）由盖—吕萨克定律和玻意耳定律列式求解；
（3）由W=pΔV求出气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做的功，再由热力学第一定律计算从状态1到状态3气体内能的改变量。
（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中
，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中
，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
33．【答案】（1）；不是
（2）C；
（3）
【知识点】爆炸；分子间的作用力；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查的是气体分子内能、分子间的相互作用力和分子间距离的关系以及爆炸前后的动量守恒等内容，知识覆盖面广，要熟练掌握相关内容。
（1）根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
【分析】（1）根据热力学第一定律求解气体的内能变化；根据热力学第二定律分析；
（2）结合图1分析分子间的作用力与分子间的距离的关系；分子间的吸引力与排斥力大小相等，分子力为零；
（3）根据动量守恒定律分析爆炸后的速度。
（1）[1]根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
[2]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）[1]由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
[2]由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
1 / 1高考一轮复习：热力学定律
一、选择题
1．（2025·河北）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　）
A．对外做功 B．向外界传递热量
C．分子的数密度增大 D．每个分子的速率都增大
【答案】A
【知识点】气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．皮球体积变大，气体对外界做功，故A正确。
B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B错误。
C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，数密度表示单位体积分子数量，分子的数密度减小，故C错误。
D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。
故答案为：A。
【分析】根据气体膨胀做功、热传递和分子速率随温度变化的关系进行分析判断。
2．（2023·天津市）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）
A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变
【答案】B
【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】【解答】 A.由于爬山过程中氧气瓶里气体体积不变，气体不对外功，故A错误；
B..爬山过程中温度降低，则气体内能减减小，故B正确；
C.根据热力学第一定律可知ΔU=W+Q，爬山过程中气体不做功，，内能减小，，故，气体放出热量，故C错误；
D.爬山过程中氧气瓶里的气体容积、质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程可知气体压强减小，故D错误；
故选B。
【分析】本题要求理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用。
3．（2025·汕头模拟）某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，则下列说法正确的是（　　）
A．制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体
B．制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变
C．待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动
【答案】A
【知识点】布朗运动；物体的内能；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查布朗运动、热力学第二定律，关键是记住基础知识，知道自然界中一切与热现象有关的过程都具有单向性，理解布朗运动。A．制暖空调机工作时，因为电机工作电流做功，热量从低温物体传到高温物体，故A正确；
B．制暖空调机开始工作后，房间内气体温度升高，内能增大，故B错误；
C．待空调稳定后，房间内温度升高，装花粉的水温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加，故C错误；
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故D错误。
故选A。
【分析】自然界一切发生的能量转化过程都具有单向特性，遵守热力学第二定律；房间内气体温度升高，内能增大；温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加；布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动。
4．（2025·嘉兴模拟）下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核
C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说
D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
【答案】D
【知识点】波的衍射现象；热力学第二定律；黑体、黑体辐射及其实验规律；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故B错误；
C．泊松亮斑支持了光的波动说，故C错误；
D．黑体辐射随着波长越短、温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故D正确；
故选D。
【分析】1、 热量可以从低温传到高温，只是不能自发进行 。
2、强相互作用（核力）是使核子（质子和中子）结合形成原子核的主要作用力
弱相互作用主要与β衰变等过程有关，不是维持核稳定的主要因素。
3、泊松亮斑是光遇到障碍物时产生的衍射现象，这一现象支持光的波动性，而非粒子性。
4、黑体辐射的波长分布确实只取决于温度，这是普朗克研究黑体辐射的重要结论，与黑体的材料、形状等其他因素无关。
5．（2024高二下·鹤山月考）根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
【答案】A
【知识点】能源的分类与应用；热力学第二定律
【解析】【解答】本题主要考查热力学第二定律，要掌握热力学第二定律的几种不同的表述，并能用来分析实际问题。A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故A正确；
B．根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故B错误；
C．根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，故C错误；
D．自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，故D错误；
故选A。
【分析】热力学第二定律：热量不可能从低温物体传到高温物体，而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。根据热力学第二定律和能量守恒定律答题。
6．（2024高二下·慈溪期末）关于热力学第二定律说法正确的是（　　）
A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C．热量能自发地从低温物体传向高温物体
D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
【答案】B
【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A．热力学第二定律（克劳修斯表述或熵增原理）指出：在自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故A错误；
B．从微观角度看，熵是系统微观状态数的度量，熵增对应系统趋向更大概率（更无序）的状态，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传向高温物体。故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，物体不可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。故D错误。
故选B。
【分析】1、在自然过程中，一个孤立系统的总熵增加。
2、从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律。
3、热力学第二定律（克劳修斯表述）指出：热量不能自发地从低温物体传向高温物体（除非外界做功，如冰箱）。
4、热力学第二定律（开尔文表述）指出：不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不产生其他影响（否则可实现第二类永动机）。
7．（2024高考·浙江模拟）如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20～30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（　　）
A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大
B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小
C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功
D．随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100%
【答案】A
【知识点】功率及其计算；机车启动；改变内能的两种方式
【解析】【解答】A. 档位从1逐步增加到5，由图可知主动轮半径增大，故主动齿轮和从动齿轮的半径比增大，A符合题意；
B. 若功率保持不变，由
可知，换档瞬间，速度不变，牵引力不变，B不符合题意；
C. 压缩气体时，气体体积减小，外界对气体做功，C不符合题意；
D. 根据热力学第二定律，不可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，效率不可能达到100%，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用机车启动功率的表达式可求出牵引力的变化。
8．（2024·重庆） 某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（　　）
A．外界对气囊内气体做正功 B．气囊内气体压强增大
C．气囊内气体内能增大 D．气囊内气体从外界吸热
【答案】D
【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
【解析】【解答】AB．由于气囊内密闭气体温度不变， 上浮过程中体积增大，根据
可得
温度不变，体积变大，则压强变小。体积变大，则气体对外做功，故AB错误；
CD．理想气体内能只与温度有关，气体温度不变，额内能不变，由热力学第一定律有
即
由于气体对外做功，则，故，即气囊内气体从外界吸热，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】 气囊内气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律判断封闭气体压强变化情况。气体体积变大，气体对外做功。对于理想气体，温度不变，气体的内能不变，再结合热力学第一定律判断气体吸放热情况。
9．（2024高二下·广东期末）对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　）
A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子势能变大
C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子势能；永动机不可能制成；液体的表面张力
【解析】【解答】本题主要考查了布朗运动、分子力与分子势能、液体表面张力以及热力学定律等知识点。解题的关键在于理解这些物理现象的本质和规律，并能准确应用相关知识进行分析。A．甲图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故A错误；
B．从图乙可知当分子间的距离小于r0时，分子间距变小，分子力做负功，分子势能变大，故B正确；
C．分子间同时存在引力和斥力，液体表面是分子间作用力的合力为引力，故C错误；
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其违背热力学第一定律，故D错误。
故选B。
【分析】根据颗粒大小对布朗运动明显程度的影响分析。根据分子力与分子势能随分子间距离变化的关系分析，了解第一类永动机的概念及其与热力学定律的关系，特别是热力学第一定律和第二定律对永动机的制约。
10．（2025·湖南模拟）如图所示1mol理想气体经两个不同的过程（A→B→C和A→D→C）由状态A变到状态C。已知气体遵循气体定律PV=RT，气体内能的变化量与温度的关系为（R为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度）。初始状态A的温度为T0。气体在这两个过程中从外界吸收的热量分别为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。由图可知，由状态A变到状态B，气体体积不变，压强增大，温度升高，气体内能增大，且满足
则
所以
由于气体不做功，所以
由状态B变到状态C，气体压强不变，体积增大，温度升高，气体内能增大，且满足
则
所以
由于
所以
所以
由状态A变到状态D，气体压强不变，体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，且满足
则
所以
由于
所以
由状态D变到状态C，气体体积不变，压强增大，温度升高，气体内能增大，则
由于气体不做功，所以
所以
故选A。
【分析】一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
二、多项选择题
11．（2024高三下·四川模拟）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体从外界吸收热量而温度可能保持不变
B．外界对物体做功，一定会使该物体的内能增加
C．物体减少的机械能可以全部转化为内能，但物体减少的内能不可以全部转化为机械能而不引起其它变化
D．在现代技术支持下，可以实现汽车尾气中的各类有害气体自发地分离，然后将无毒无害的气体排到空气中
E．气体可以在对外做功的同时向外界放出热量
【答案】A,C,E
【知识点】改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】A．气体从外界吸收热量同时对外做功，由热力学第一定律可知气体的内能可以不变，可以使温度保持不变。故A正确；
B．做功和热传递是改变物体内能的两种方法，因此如果此时气体放出热量，内能可能减少，故B错误；
C．机械能与内能的转化具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化，故C正确；
D．有害气体自发地分离开，违背了热力学第二定律，故D错误；
E．气体对外做功的同时向外界放出热量，由热力学第一定律可知内能减少，故E正确。
故选ACE。
【分析】1.根据热力学第一定律，分析一定质量的理想气体可以通过等温膨胀实现内能不变同时从外界吸收热量。或者通过等温压缩实现内能不变同时向外界放出热量。
2.理解改变内能的两种方式：做功和热传递。
3.理解热力学第二定律，一切反映热现象的过程具有方向性。
12．（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。
13．（2024·湖北模拟）下列关于温度及内能的说法中正确的是
A．物体的内能不可能为零
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
E．温度见分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
【答案】A,C,D
【知识点】物体的内能；改变内能的两种方式
【解析】【解答】A、内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故A正确；
B、物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能比温度低的物体内能大，也可能与温度低的物体内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，故B错误；
C、一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，比如零摄氏度的冰化为零摄氏度的水，内能增加，故C正确．
D、内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，故D正确；
E、温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大，故E错误。
故答案为：ACD。
【分析】影响内能大小的因素：质量、体积、温度和状态，温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大。内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，在永不停息的做无规则运动。
14．（2024高三下·凉山模拟） 根据热力学定律，下列说法正确的有（　　）
A．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机
D．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%
E．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】A,D,E
【知识点】永动机不可能制成；热力学第二定律
【解析】【解答】A、热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，符合电冰箱的工作原理，故A正确；
BE、热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故B错误，E正确；
C、不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误；
D、根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到100%，故D正确。
故答案为：ADE。
【分析】熟练掌握热力学第二定律的具体内容及其描述。热运动的宏观过程会有一定的方向性，不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能。
15．（2024高三下·惠州） 压缩空气储能系统（CAES）能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是（　　）
A．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变
B．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加
C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中；空气对外做功，压强减小
【答案】B,D
【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；热力学第二定律
【解析】【解答】AB．压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热，由热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，组成空气的气体分子平均动能增大，故A错误，B正确；
C．由热力学第二定律可知，该方式能够将压缩空气储能的效率不能提升到100%，故C错误；
D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功；由可知压强减小，故D正确。
故选BD。
【分析】 压缩空气过程中，根据热力学第一定律分析气体内能的变化，从而判断温度的变化，即可知道气体分子平均动能的变化。由热力学第二定律分析效率能否达到100%。压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对外做功，压强减小。
16．（2024高三上·浙江模拟）下列说法正确的是（　　）
A．LC振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，可提高能量辐射效率
B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式
D．光速在不同的惯性参考系中大小都相同
【答案】A,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性；电场强度；电磁振荡；热力学第二定律
【解析】【解答】A．LC振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，根据
可知，电容器的电容减小，根据
可知，振荡频率增大，从而提高能量辐射效率，故A正确；
B．在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故B错误；
C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式，故C正确；
D．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故D错误。
故选AC。
【分析】A、根据电容器定义式和LC振荡电路频率公式分析判断；
B、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功；
C、场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式；
D、真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同。
17．（2025·惠州模拟）在夏天高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为。由于胎压过高会影响行车安全，故快速放出了适量气体，此时监测系统显示胎压为、温度为，设轮胎内部体积始终保持不变，胎内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．放气过程中气体对外做功
B．放气后，轮胎内部气体分子平均动能减小
C．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D．放气后瞬间，轮胎内每个气体分子的速率都会变小
【答案】A,B,C
【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；温度和温标
【解析】【解答】AB．快速放气时，气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，则轮胎内部气体分子平均动能减小，故AB正确；
C．已知，，，，则快速放出适量气体的过程，根据
解得
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
故C正确；
D．温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，故D错误。
故选ABC。
【分析】AB、放气过程气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小；
C、根据理想气体状态方程求解压强为 时气体体积，则此过程中放出的气体质量与原有气体质量之比为；
D、温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小。
18．（2025·深圳模拟）如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（　　）
A．内能可能不变 B．内能一定增大
C． D．
【答案】B,D
【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】【解答】本题可根据热力学第一定律、理想气体状态方程以及功的计算公式来分析缸内气体的内能变化和空气柱长度增加量，解题的关键是可以将活塞的质量忽略不计。AB．气体加热缓慢上升过程属于等压变化过程，设缸内空气柱长度增加量为时气体的温度为，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
气体体积增大，故气体温度升高，内能一定增大，A错误，B正确；
CD．上升过程中，根据热力学第一定律得
式中，所以
气体体积膨胀对外做功，考虑活塞的重力，则
因此
可得
C错误，D正确。
故选BD。
【分析】由活塞的运动可知，气体发生等压变化，则由盖-吕萨克定律可知，气体的温度升高，内能增大；由热力学第一定律可求Δl1的关系式。
19．（2024高二下·贵港期末）下列有关热力学定律的说法正确的是（　　）
A．气体吸收热量，内能不一定增大
B．漓江的水能是用之不竭的
C．热量不能自发地从低温物体传到高温物体
D．一块石头从十万大山上滚下，机械能增大了
【答案】A,C
【知识点】能源的分类与应用；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】热力学第二定律：热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．A．气体吸收热量，可能同时对外做功，气体的内能不一定增大，故A正确；
B．水能的使用过程存在能量耗散，漓江的水能不是用之不竭的，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故C正确；
D．一块石头从十万大山上滚下，由于阻力对石头做负功，石头的机械能减小了，故D错误。
故选AC。
【分析】据热力学第一定律和第二定律判断；做功与热传递是改变内能的两种方式；能量的使用过程是存在能量耗散的。
20．（2025·长沙模拟）如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　）
A．初始状态瓶内气体的压强
B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强
C．瓶内气体的质量发生了变化
D．这个过程中瓶内气体的温度降低了
【答案】B,D
【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；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。A．由题意可知初始状态瓶内气体的压强
故A错误；
B．根据题意，将瓶子缓慢旋转的整个过程中管的B端始终在水银内，说明旋转完毕达到新的平衡时，细管仍然有一段水银柱存在，气体没有泄露现象，由此得
末状态瓶内气体压强
故B正确；
C．由于细管的B端始终在水银内，气体无法逸出或进入，因此瓶内气体的质量保持不变，故C错误；
D．对瓶内一定质量的理想气体，当经历绝热降压过程时，由热学知识可得体积必然增大，气体对外做功，即
由热力学第一定律
又由题意知
故得
即气体内能减少，温度降低，故D正确；
故选BD。
【分析】根据平衡条件求解压强，气体无法逸出或进入，瓶内气体的质量保持不变，结合热力学第一定律分析。
21．（2025·广西壮族自治区模拟）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成：为等压过程，为绝热过程，为等压过程，为绝热过程。下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体内能增加
B．过程中，气体内能不变
C．过程中，气体吸收热量
D．整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示
【答案】A,D
【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】本题考查了热力学第一定律，理解气体对外界做功以及气体内能的变化情况是解决此类问题的关键。A．为等压过程，体积增大，根据可知温度升高，气体内能增加，A正确；
B．为绝热过程，由图可知体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知内能减小，B错误；
C．为等压过程，体积减小，外界对气体做功；根据可知温度降低，内能减少，根据热力学第一定律可知气体放出热量，C错误；
D．图像与V轴围成的面积代表功，而整个过程回到a状态时气体与初态相比温度不变，内能不变，可知整个过程气体从外界吸收的总热量与做的总功相同，所以整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示，D正确。
故选AD。
【分析】根据a→b过程气体压强不变，体积变大，气体对外界做正功，b→c过程是绝热过程，气体体积增大，分子数密度变小，结合盖一吕萨克定律以及热力学第一定律分析求解。
22．（2025·广西壮族自治区模拟）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A状态到C状态气体吸收热量
B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D．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
【答案】A,B,D
【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】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．根据理想气体状态方程有
可得
则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
B．根据理想气体状态方程有
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正确；
C．根据p V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错误；
D．气体从A状态开始，经过A→B→C→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。
故选ABD。
【分析】气体体积变大，气体对外做功；一定量的理想气体内能由温度决定，温度越高气体内能越大；由图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程判断气体温度如何变化；p-V图线与坐标轴围成图形的面积等于气体做功，根据图示图象应用热力学第一定律分析答题。
三、非选择题
23．（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。
24．（2024·福建）夜间环境温度为时，某汽车轮胎的胎压为个标准大气压，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变。次日中午，环境温度升至，此时胎压为　 　个标准大气压，胎内气体的内能　 　（填“大于”“等于”或“小于”）时的内能。（计算时取）
【答案】3.0；大于
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】轮胎内部被封闭气体的体积不变，初始温度T1＝273K+17K＝290K，压强p1＝2.9atm，末状态温度为T2＝273K+27K＝300K，压强为p2，胎内气体视为理想气体，温度与环境温度相同，体积和质量都保持不变，根据查理定律
代入数值解得
一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故温度升高时内能增大，故时胎内气体的内能大于时的内能。
【分析】根据查理定律和热力学第一定律列式求解判断。
25．（2024高一上·衡阳开学考）如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机　 　（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的　 　能，再转化为火箭的　 　能。
【答案】不能；内；机械
【知识点】能量守恒定律；能量转化和转移的方向性；永动机不可能制成
【解析】【解答】永动机不能制造出来，这是因为永动机违背了能量守恒定律。在火箭升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭机械能。
故答案为：不能 内 机械
【分析】根据能量守恒定律的内容分析：
1.能量转化过程，明白该过程哪种形式的能量减少了，产生哪种形式的能量。
2.理解由于能量守恒的原理，永动机是不可能制成的。
26．（2025·福建） 洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时，空气柱长度为L1，水位下降后，空气柱温度不变，空气柱内压强为p2，则空气柱长度L2=　 　 ，该过程中内部气体对外界　 　 。（填做正功，做负功，不做功）
【答案】；做正功
【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
【解析】【解答】气体发生等温变化，设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有
，，
解得
根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。
故答案为： ①. ②. 做正功
【分析】本题主要考查理想气体状态方程的简单应用，确定各状态的参量是解题关键。
气体发生等温变化，确定好初末状态气体压强、体积，根据玻意耳定律列式求解 空气柱长度L2 长度；气体体积膨胀，气体对外界做功，气体体积压缩，外界对气体做正功，即气体对外界做负功。
27．（2024·贵州） 制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为，压强为，现缓慢充气后压强变为，不计容器的容积变化。
（1）设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为时的体积。
（2）打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N时的体积为，压强为。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比。
（3）图（b）中虚线是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图（b）中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）
【答案】（1）解： 设充入的气体在该室温环境下压强为时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有
解得

（2）解： 容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得
可得

（3）解：由图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，和都是从M状态变化而来，应该相同，可得
可知从M到N的过程内能降低的更少。由热力学第一定律
可知，从M到的过程绝热，内能降低等于对外做功；从M到N的过程对外做功更多，内能降低反而更少，则气体必然吸热。
【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；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）对封闭气体应用玻意耳定律分析求解；（2）结合图中数据，由理想气体状态方程求解；（3）根据p-V图像与横坐标轴所围面积表示气体做功，分析两种状态下气体对外做功的大小关系，再由根据热力学第一定律得出结论。
28．（2024·湖北） 如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求
（1）再次平衡时容器内气体的温度。
（2）此过程中容器内气体吸收的热量。
【答案】（1）解：气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得
即
解得
（2）解：此过程中气体内能增加
气体对外做功
此过程中容器内气体吸收的热量
【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）根据活塞的平衡条件求封闭理想气体的压强，结合盖-吕萨克定律求解末态温度；
（2）根据题中气体内能的变化量公式和热力学第一定律列式求解气体吸收的热量。
29．（2025·浙江模拟）如图所示，一固定直立汽缸由上、下两个相互连通的圆筒构成。上部圆筒体积为2V0，其中有一质量为2m、面积为2S的薄活塞A。下部圆筒长度足够，其中有一质量为m、面积为S的活塞B。两圆筒由一短而细的管道连通，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，活塞A的上方盛有理想气体X，A、B之间盛有另一种气体Y，活塞B下方与大气连通。开始时整个系统处于热平衡态，X气体温度为T0、体积为V0，内能与温度的关系为U=CT，其中C为已知常量，T为热力学温度；活塞B下方的大气压强为常量p0。若汽缸壁、管道、活塞均不导热。现通过灯丝L对X气体缓慢加热
（1）若活塞A恰好到达上圆筒底部时，X气体处于热平衡态，求其温度Tf1，以及从灯丝中吸收的热量Q1。
（2）若气体X从灯丝中吸收的热量为（1）问中的两倍（即2Q1），求达到平衡态时气体X的温度Tf2
【答案】（1）解：初态
等压过程
解得
此过程外界对X气体做功
根据热力学第一定律
可得
。
（2）解：继续输入热量的过程中，气体X经历等体过程，内能变化
解得
。
【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. 过程分段： 先等压（A移动 ），后等容（A到底后体积不变 ）。
2. 热量分配： 总热量 中，第一阶段用掉 ，第二阶段吸收 。
3. 等容变化应用： 等容时做功为0，内能变化等于吸收的热量，结合 推导温度。
（1）初态
等压过程
解得
此过程外界对X气体做功
根据热力学第一定律
可得
（2）继续输入热量的过程中，气体X经历等体过程，内能变化
解得
30．（2025·浙江模拟）某同学设计了一款可以喷水的小玩具。简要理想化如下：一圆柱形导热容器，容器底是由一定厚度的材料（密度较大）构成，容器横截面积为S，容器高为L，底部侧面开有一尺寸可忽略的细孔，容器内部气体可视为理想气体。开始温度为室温T0，现用热水淋在容器上，使容器内气体温度迅速达到T（未知），然后迅速将容器放入一足够大的装水的容器中，确保容器上的小孔恰好在水面下。当气体温度恢复为T0时，容器内外水面高度差为h，然后取出容器，再将热水淋在容器上时，玩具容器就会向外喷水。已知大气压强p0，液体密度ρ，重力加速度g。则
（1）热水淋在容器上过程中，容器内气体分子的平均动能　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”），气体的分子数密度　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”）；
（2）求温度T；
（3）若在淋热水容器后喷水一段时间的过程中，温度从T降到T0，气体的内能变化量与热力学温度变化量之间满足关系式：（C为已知常数），气体对外做功W0，求该过程气体吸收或放出的热量Q。
【答案】（1）增加；减小
（2）（2）解：由理想气体状态方程得
解得
（3）解：外界对气体做功
气体内能变化
根据热力学第一定律
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】【解答】（1）热水淋在容器上过程中，气体温度升高，容器内气体分子的平均动能增大；
根据题意可知，气体体积变大，则气体的分子数密度减小。
故答案为：增加；减小
【分析】 (1)利用“温度-分子平均动能”关系，结合“温度升高，气体膨胀（质量减小），分子数密度变化”，判断分子平均动能和数密度。
(2)明确理想气体状态方程的适用条件（因细孔，末态质量减小，题目简化为质量不变，用初末态压强、体积、温度列状态方程求解 ）。
(3)区分“气体对外做功”与“外界对气体做功”的符号，结合内能变化公式，代入热力学第一定律推导热量。
（1）[1]热水淋在容器上过程中，气体温度升高，容器内气体分子的平均动能增大；
[2]根据题意可知，气体体积变大，则气体的分子数密度减小。
（2）由理想气体状态方程得
解得
（3）外界对气体做功
气体内能变化
根据热力学第一定律
解得
31．（2022·湖南）
（1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
（2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变。求
（i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 ﹔
（ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。
【答案】（1）A；B；E
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，由平衡条件可得p0S= P1S + (m1+m2)g，
代入解得p1 =105Pa。
活塞在B位置时，气缸内压强为p2，由波义耳定律可得p1V0= p2(V0 + Sh)，
p2 =9.9×104Pa
将活塞与金属丝视为一整体，根据平衡条件可得p0S= P2S + (m1+m2)g+F，联立解得F=1N。
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】
【解答】（1）A 中心部位为热运动速率低的气体，与挡板作用后，从A端流出，而边缘部分热运动速率大的气体从B端流出；所以A为冷端，B为热端，故A正确。
B A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；
C A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；
DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。
故选ABE。
【分析】（1）根据气体实验定律和热力学定律进行分析求解。
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，进行受力分析，由平衡条件和波义耳定律列方程代入数据进行求解。
32．（2025·浙江）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。
（1）从状态2到状态3，气体分子平均速率　 　（“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求气体在状态3的体积V3；
（3）求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。
【答案】（1）不变；减小
（2）V3 = 1.0201 × 103 cm3
（3）ΔU = 2.53 J
【知识点】气体压强的微观解释；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
【解析】【解答】 本题考查水银柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。分析气体内能变化时，要使用热力学第一定律。其中气体做功通过W=pΔV求解。
（1）从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
【分析】（1）由温度分析气体分子平均速率的变化；根据气体压强的变化分析单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数的变化；
（2）由盖—吕萨克定律和玻意耳定律列式求解；
（3）由W=pΔV求出气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做的功，再由热力学第一定律计算从状态1到状态3气体内能的改变量。
（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中
，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中
，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
33．（2024高二下·天河期末）（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
【答案】（1）；不是
（2）C；
（3）
【知识点】爆炸；分子间的作用力；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查的是气体分子内能、分子间的相互作用力和分子间距离的关系以及爆炸前后的动量守恒等内容，知识覆盖面广，要熟练掌握相关内容。
（1）根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
【分析】（1）根据热力学第一定律求解气体的内能变化；根据热力学第二定律分析；
（2）结合图1分析分子间的作用力与分子间的距离的关系；分子间的吸引力与排斥力大小相等，分子力为零；
（3）根据动量守恒定律分析爆炸后的速度。
（1）[1]根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
[2]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）[1]由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
[2]由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
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