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2026届高考物理一轮复习特训 热力学定律
一、单选题
1．我国水下敷缆机器人如图所示，具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力.可将机器人看成质点的是( )
A.操控机器人进行挖沟作业 B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置 D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
2．下列有关热力学定律的说法正确的是( )
A.热量可以自发地从低温物体传到高温物体
B.第二类永动机是不能制造出来的，因为它违反热力学第一定律
C.做功与热传递是改变内能的两种方式
D.内能可以全部转化成机械能而不产生其他影响
3．下列哪种现象违背热力学第二定律( )
A.一杯热茶自然放置，慢慢变凉
B.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥、水自动分离
C.一滴红色颜料滴进一杯清水中，整杯水将均匀地变红
D.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能，效率达100%
4．关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A.化石能源是清洁能源；水能是可再生能源
B.人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C.在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
D.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了
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。一定质量的理想气体所经历的奥托循环的图像如图所示，在的过程中，气体吸收的热量为，在的过程中，气体放出的热量为。则在一个奥托循环中，气体对外界做的功为( )
A. B. C. D.
6．如图，U形玻璃管两端封闭竖直静置，管内水银柱把管内气体分成两部分，此时两边气体温度相同，管内水银面高度差为h。若要使左右水银面高度差变小，则可行的方法是( )
A.同时升高相同的温度 B.玻璃管竖直匀速下落
C.同时降低相同的温度 D.玻璃管竖直减速下落
7．如图所示为一定质量理想气体状态变化的图像。已知在状态A时的压强为，则( )
A.状态B时的压强为 B.状态C时的压强为
C.A→B过程中气体对外做功 D.B→C过程中气体内能减小
8．一定质量的理想气体经历了如图所示的等压状态变化过程，已知此过程中气体压强，吸收的热量，该气体在状态N时的温度和此过程中气体内能的增量分别是( )
A.400K，500J B.400K，800J C.500K，500J D.500K，800J
9．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（）、b（）、c（）以下判断正确的是( )
A.气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功
B.气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
C.在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D.气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量
10．航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，其内密封有一定质量的气体（可视为理想气体）。某次对航天服进行性能测试过程中，航天服内气体经历了三种状态，其图像如图所示，状态的体积比为。关于航天服内的气体，下列说法正确的是( )
A.过程中，单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数减少
B.过程中，每个气体分子对航天服的撞击力都变大
C.过程中外界对气体做的功大于过程中外界对气体做的功
D.过程中气体放出的热量小于过程中气体放出的热量
11．根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是( )
A.一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B.空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递
C.第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
D.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
12．定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是( )
A.a→b过程，气体对外做功，内能增加
B.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
C.b→c过程，气体对外做功，内能不变
D.c→a过程，外界对气体做功，内能增加
二、多选题
13．一定质量的理想气体，从初始状态a经状态b、c、d再回到a，它的压强p与热力学温度T的变化关系如图所示，其中ba和cd的延长线过坐标原点，状态a、d的温度相等。下列判断正确的是( )
A.气体在状态a的体积小于在状态c的体积
B.从状态d到a，气体与外界无热交换
C.从状态b到c，气体吸收的热量大于它对外界做的功
D.从状态a到b，气体吸收的热量不等于它增加的内能
14．下列说法正确的是( )
A.物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变
B.在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
C.不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功
D.物体内能的增加等于外界对物体所做的功与从外界吸收的热量之和
E.满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行
15．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )
A.第二类永动机违反了能量守恒定律
B.如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看，这两种改变方式是有区别的
16．如图所示，一横截面积为S、导热性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性良好的汽缸中，汽缸底部与装有水银的U形细管相连接，细管右端与大气相通，初始时U形管左右液面差为，对活塞施加一外力F使活塞缓慢上移一小段距离。设环境温度不变，已知大气压强为，重力加速度为g，水银密度为ρ。下列说法正确的是( )
A.活塞的质量为
B.活塞的质量为
C.活塞缓慢上移的过程中，气体对外做功，气体内能减小
D.活塞缓慢上移的过程中，气体从外界吸收热量
三、填空题
17．如图所示，一带有抽气阀门的绝热密闭容器内，有一个充有一定量气体的气球（不漏气）。将容器和球内气体均视为理想气体且二者温度总相同。在抽气泵将容器内的气体缓慢抽出的过程中，气球的体积逐渐增大，则单位时间内与气球内壁发生碰撞的气体分子个数________（填“减少”或“增加”）；气球内部气体内能变化量大小________（填“大于”“小于”或者“等于”）气球内部气体对外做功的大小。
18．一定质量的理想气体经历了的循环过程后回到状态a，其图像如图所示，其中均与V轴平行。过程气体对外界________（填“做正功”“做负功”或“不做功”）；过程气体内能________（填“一直增加”“先不变后减少”或“先不变后增加”）；过程气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。
四、实验题
19．某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
①将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则______（填“需要”或“不需要”）重做实验。
②实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在坐标系中获得直线图像，应选择______。
A.图像 B.图像 C.图像 D.图像
③选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图所示，忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为______。
五、计算题
20．水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内-一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好.设汽缸内、外压强均为大气压强.活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑.连杆的截面积忽略不计.现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：
（ⅰ）此时上、下部分气体的压强；
（ⅱ）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）.
21．一个热机理想循环的图像如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A完成一个循环过程，已知气体在状态A时的热力学温度为，图中、均为已知量，求：
（1）气体在状态B、C、D时的热力学温度、、；
（2）气体从状态A变化到状态C的过程中气体吸收的热量Q。
参考答案
1．答案：C
解析：操控机器人进行挖沟作业、监测机器人搜寻时的转弯姿态、测试机器人敷埋作业时的机械臂动作均不能忽略机器人的大小和形状，需要关注机器人本身的变化情况，因此不可以将机器人看作质点，定位机器人在敷埋线路上的位置时可以忽略机器人的大小和形状，可以将机器人视为质点.故选C.
2．答案：C
解析:A.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A错误；
B.第二类永动机是不能制造出来的，因为它违反热力学第二定律，故B错误；
C.做功与热传递是改变内能的两种方式，故C正确；
D.根据热力学第二定律可知，内能不可以全部转化成机械能而不产生其他影响，故D错误。故选C。
3．答案：D
解析:A.热茶自然变凉是热量自发地从高温物体传递到低温环境，符合热力学第二定律的表述，故A不符合题意。
B.泥水静置后分离是重力作用下颗粒沉降的过程，系统总熵可能因势能转化为热能而增加，不违背热力学第二定律，故B不符合题意。
C.颜料扩散是分子热运动导致的自发熵增过程，符合热力学第二定律，故C不符合题意。
D.热机效率达意味着所有内能完全转化为机械能而无其他影响，违背热力学第二定律中的＂不可能从单一热源吸热全部做功而不引起其他变化＂的表述，故D符合题意。
故选D。
4．答案：D
解析：A.化石能源不是清洁能源；水能是可再生能源，选项A错误；B.人类在不断地开发和利用新能源，但是能量是不可以被创造的，选项B错误；C.在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质再降低，所以还需要节约能源，选项C错误；D.能早耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了，选项D正确。故选D。
5．答案：C
解析:气体在过程中为绝热压缩，设外界对气体做的功为，气体在状态b时的内能比在状态a时多，气体在过程中吸收了的热量（该过程不涉及做功），气体从为绝热膨胀（该过程仅涉及做功），设气体对外界做的功为，气体在过程中放出的热量为（该过程不涉及做功），所以在一个奥托循环中，气体对外界做的功
由于气体从状态a出发至再次回到状态的内能不变，所以
故选C。
6．答案：A
解析：AC.假设两部分气体做等容变化，则根据
可得压强变化则；而其中
若同时升高相同的温度，则左侧气体压强增加的多，所以左侧水银面上升，右侧水银面下降，左右水银面高度差变小：同理若同时降低相同的温度，则左侧气体压强减少的多，所以左侧水银面下降，右侧水银面上升，左右水银面高度差变大，故C错误，A正确；
BD.玻璃管竖直减速下落，左边空气柱对水银柱的压强变大，体积减小，使左右水银面高度差变大，匀速下落时，压强不变，高度差不变，故BD错误。故选A。
7．答案：D
解析：A、由图示图象可知，从A到B过程气体温度不变，由玻意耳定律得：，解得：，故A错误；B、由图示图象可知，从B到C过程气体体积不变，由查理定律得：，解得：，故B错误；C、由图示图象可知，A→B过程中气体的体积减小，所以外界对气体做功，故C错误；D、由图示图象可知，B→C过程中气体的温度降低，则气体的内能减小，故D正确。故选：D。
8．答案：A
解析:气体状态M为初状态，设其体积和温度为，状态N为末状态，设其体积和温度为，由盖一吕萨克定律得代入图中相应数据，解得
在该过程中，气体对外做功
根据热力学第一定律
其中
代入数据，解得
故选A。
9．答案：C
解析：A.根据气体做功的表达式可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功，A错误；
B.气体从，满足玻意尔定律，所以
所以，根据热力学第一定律可知
气体从，温度升高，所以，根据热力学第一定律可知
结合A选项可知
所以
过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量，B错误；
C.气体从，温度降低，所以，气体体积减小，外界对气体做功，所以，根据热力学第一定律可知，放出热量，C正确；
D.理想气体的内能只与温度有关，根据可知从
所以气体从过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量，D错误。
故选C。
10．答案：D
解析：A.过程中，温度不变，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，由于温度一定，则分子运动的平均速率一定，一个分子与航天服撞击的平均作用力一定，而压强增大，则单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增多，故A错误；
B.过程中，气体压强是由于大量的气体分子无规则运动碰撞器壁产生的，是大量气体分子作用在航天服内壁单位面积上的平均撞击力增大，不是每个气体分子对航天服的撞击力都变大，故B错误；
C.根据
过程和过程气体的相同，而过程压强逐渐增大，过程压强不变，所以过程的压强较大，则过程中外界对气体做的功小于过程中外界对气体做的功，故C错误；
D.过程温度不变，所以内能不变，根据热力学第一定理
可知过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功；过程温度降低，所以
可知过程中气体放出的热量大于外界对气体做的功，结合C选项可知，过程中气体放出的热量小于过程中气体放出的热量，故D正确。
故选D。
11．答案：D
解析：AD.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A错误，D正确；B.空调的工作过程表明，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B错误；C.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。故选D。
12．答案：A
解析：AB.a→b过程是等压过程，体积变大，气体对外做功，由可知温度升高，内能增加，由热力学第一定律C.b体从外界吸收的热量大于对外做功，故A正确，B错误；C.b→c过程中气体与外界无热量交换，即又由气体体积增大可知由热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误；D.c→a过程为等温过程，可知则内能不变，故D错误。故选A。
13．答案：AC
解析：对于图像，因为ab、cd延长线经过原点，因此ab、cd分别体积恒定。因为ad过程是等温降压，因此体积变大，即，从而得到，故A正确；从d到a，气体温度不变，则内能不变。体积变小，则外界对气体做功，所以气体需要放出热量，故有热交换，故B错误；从b到c，温度升高，体积变大，因此气体吸收的热量抵消对外界做功后仍使其内能增加，故C正确；从a到b，气体等体积升温升压，气体内能的变化等于它吸收的热量，故D错误。
14．答案：ABD
解析：A.理想气体分子的平均动能由温度决定，温度发生变化，则分子的平均动能一定随之发生改变，A正确；B.压强不变，根据盖吕萨克定律有可知可知温度降低，则分子运动的平均速率减小，气体体积减小，则气体分子分布的密集程度降低，由于压强不变，则分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数增多，B正确；C.根据热力学第二定律有不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功而不引起其他变化，当外接干扰时，不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，仍然有可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，C错误；D.根据热力学第一定律有可知物体内能的增加等于外界对物体所做的功与从外界吸收的热量之和，D正确；E.根据热力学第一定律可知，一切自然界中的宏观的热现象，其物理过程的发生都具有方向性，说明在外接人为干扰的情况下，满足能量守恒定律的物理过程亦能够逆方向进行，E错误。故选ABD。
15．答案：CD
解析：A.第二类永动机违反了热力学第二定律，A错误；B.物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，因此物体的内能不一定增加，B错误；C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，分子平均速率增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，C正确；D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看，这两种改变方式是有区别的，D正确。故选CD。
16．答案：BD
解析：AB.由题意可知解得活塞质量为，选项A错误，B正确；CD.活塞缓慢上移的过程中，气体压强减小，体积变大，则气体对外做功，气体温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，选项C错误，D正确。故选BD。
17．答案：减少；大于
解析：抽气过程中，容器和球内气体的整体相当于是绝热膨胀过程，故二者温度降低，气球内部气体的密度减小，气体的平均动能减小，单位时间内与气球内壁发生碰撞的气体分子个数减少；
气球膨胀过程中，气球内部气体对外放热，也同时对外做功，所以气球内部气体内能变化量大小等于气球内气体对外做功的大小和对外放热的大小之和。
18．答案：做负功；先不变后增加；吸热
解析：由题图可知，过程气体体积减小，气体对外界做负功；
过程气体温度先保持不变后升高，由于该气体为理想气体，故气体内能先不变后增加；
过程气体温度不变，内能不变，即，由于气体的体积增大，气体对外界做功，即，根据热力学第一定律
可得
即气体吸热。
19．答案：①需要②C③b
解析：①实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气体质量不变。
②设冰糖的体积为，则气体的体积为
由玻意耳定律知
为了获得直线图像，应表示为
选择图像，故选C。
③由函数关系结合图可知
20．答案：（i）；
（ii）
解析：（i）气体发生等温变化，对上部分气体，由玻意耳定律有，解得，对下部分气体，由玻意耳定律有，解得.
（ii）稳定时，对“H”型连杆受力分析有，
得.
21．答案：（1），，；（2）
解析:(1)气体从状态A到状态B的过程，由查理定律有
解得
气体从状态A到状态C的过程，由理想气体状态方程有
解得
气体从状态A到状态D的过程，由理想气体状态方程有
解得
(2)根据图像与横轴所围面积表示功可知，气体从状态A变化到状态C的过程中气体对外做功
由于状态A与状态C的p、V乘积相等，即温度相同，所以内能相同，根据热力学第一定律，气体吸收的热量为
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