2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)：熱力學(xué)定律 歷年真題卷含答案解析

熱力學(xué)定律

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個

選項中，只有一項是符合題目要求的

1.（2020.山東.高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a—b、b—c、

CT。三個過程后回到初始狀態(tài)a,其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態(tài)的坐標(biāo)分

別為。（Vo,2po）、b（2Vo,”o）、c（3Vo,2pG以下判斷正確的是（）

A.氣體在a—b過程中對外界做的功小于在b-c過程中對外界做的功

B.氣體在a—b過程中從外界吸收的熱量大于在b-c過程中從外界吸收的熱量

C.在CT。過程中，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

D.氣體在CT。過程中內(nèi)能的減少量大于。-C過程中內(nèi)能的增加量

2.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷狀態(tài)變化，其圖線如圖所示，變化順序為

aTbfcfdia,圖中ab段延長線過坐標(biāo)原點，力線段與p軸垂直，曲線段與

/軸垂直，則（）

A.cfd,壓強(qiáng)不變、外界對氣體做功、氣體放出熱量

B.壓強(qiáng)減小、外界對氣體做功、氣體吸收熱量

C.a->b,壓強(qiáng)減小、外界對氣體做功、氣體吸收熱量

D.bfc,壓強(qiáng)增大、氣體對外界做功、同時放出熱量

3.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A緩慢地變化到狀態(tài)8,狀態(tài)A的

壓強(qiáng)是狀態(tài)8的壓強(qiáng)的2倍，A-B過程中下列說法正確的是（)

A.氣體一定對外做功B.外界可能對氣體做功

C.氣體一定放出熱量D.氣體一定吸收熱量

4.新冠肺炎疫情期間，某班級用于消毒的噴壺示意圖如圖甲所示。儲氣室內(nèi)氣

體可視為理想氣體，在噴液過程中儲氣室內(nèi)溫度保持不變，噴液全過程儲氣室內(nèi)

氣體在P-V圖像中的變化圖線如圖乙所示，A、8是雙曲線上的兩點。下列說法

正確的是（）

乙

A.氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能一定大于在狀態(tài)3的內(nèi)能

B.圖中RtAOAC和RtAOBD的面積一定相等

C.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8的過程中，氣體吸收的熱量大于氣體做的功

D.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8的過程中，氣體分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積

上的碰撞次數(shù)不變

5.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)8、。和。后再回到

狀態(tài)A。其中，A—B和C—O為等溫過程，8—C和?！狝為絕熱過程（氣體與

外界無熱量交換）。這就是著名的“卡諾循環(huán)”、下列說法正確的是（）

A.A-3過程中，氣體從外界吸熱并全部用來對外做功，所以違反了熱力學(xué)第

二定律

B.過程中，氣體分子的平均動能減小

C.。一。過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少

D.0TA過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化

6.如圖所示，固定在地面上的水平氣缸內(nèi)由活塞封閉著一定量的氣體，氣體分

子之間的相互作用力可以忽略。假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不

變，若用外力尸將活塞緩慢地水平向右拉動，則在拉動活塞的過程中，下列說

法正確的是（）

，，，，，，，，.,，，,，，，，3，，，，，，，，，，，，，＞'，，，＞，，，,

A.氣體做等溫膨脹，氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少

B.氣體做等溫膨脹，分子的平均動能不變，氣體的壓強(qiáng)不變

C.氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能變大

D.氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，此過程違反熱力學(xué)第二定律

7.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的ATB—C—OTA循環(huán)，該過程每個

狀態(tài)均可視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。對此氣體，下列說法正確的是（）

01234T

A.A-8的過程中，氣體對外界放熱，內(nèi)能不變

B.B-C的過程中，氣體的壓強(qiáng)增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多

C.的過程中，氣體的壓強(qiáng)不變，氣體從外界吸熱

D.0TA的過程中，氣體的壓強(qiáng)減小，分子的平均動能減小，單位體積內(nèi)的分

子數(shù)不變

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個

選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有

選錯的得0分

8.（2021.海南.高考真題）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。出發(fā)，經(jīng)過等容

過程到達(dá)狀態(tài)力，再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c,直線改過原點。則氣體（）

C/

八

fU—>----\b

C）T

A.在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)

B.在狀態(tài)人的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)

C.在6-。的過程中內(nèi)能保持不變

D.在a的過程對外做功

9.（2021.全國.高考真題）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)“（小匕，幻經(jīng)熱力

學(xué)過程她、兒、以后又回到狀態(tài)a。對于外、be、或三個過程，下列說法正確

的是（）

p/p。

2

1a\'

■±----?

012勿匕

A."過程中，氣體始終吸熱

B.c、a過程中，氣體始終放熱

C.四過程中，氣體對外界做功

D.左過程中，氣體的溫度先降低后升高

E.bc過程中，氣體的溫度先升高后降低

10.（2021.天津.高考真題）列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關(guān)，車廂底

部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活寒、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量

的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時氣缸內(nèi)氣體的

體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化

較快，氣體與外界來不及熱交換。若氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過

程中（）

A.上下乘客時，氣體的內(nèi)能不變B.上下乘客時，氣體從外界吸熱

C.劇烈顛簸時，外界對氣體做功D.劇烈顛簸時，氣體的溫度不變

三、非選擇題：共6小題，共54分，考生根據(jù)要求作答

11.（2021.河北.高考真題）兩個內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸

內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢

倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣

體的內(nèi)能（填“大于”“小于”或，等于“）汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新

平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線（填圖像中曲線標(biāo)

號）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。

12.（2019?全國?高考真題）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱

性能良好，空氣可視為理想氣體.初始時容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大

于外界.現(xiàn)使活塞緩慢移動，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同.此時，容器中

空氣的溫度（填“高于""低于''或"等于"）外界溫度，容器中空氣的密

度（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度.

13.（2019?江蘇?高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A-8的等壓過

程，B-C的絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），其中過程中內(nèi)能減少

900J.求N-8一。過程中氣體對外界做的總功.

14.一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，如圖所示水平放置?；钊?/p>

質(zhì)量加=20kg,橫截面積S=100cm2,活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動且不漏氣，開始

使汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離A=9cm,離汽缸口的距離L2=6cm。汽缸

內(nèi)氣體溫度為27℃,大氣壓強(qiáng)為1.0xl()5pa?，F(xiàn)將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎

直位置，待穩(wěn)定后對汽缸內(nèi)氣體加熱，使活塞緩慢上升到上表面剛好與汽缸口相

平，已知g=10m/s2,外界溫度不變，活塞厚度不計。求:

(1)此時氣體的溫度為多少?

(2)在活塞緩慢上升到上表面剛好與汽缸口相平的過程中，氣體膨脹對外做功,

同時吸收Q=370J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能多大?

%L2

15.某同學(xué)估測室溫的裝置如圖所示，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,

氣缸導(dǎo)熱性能良好。室溫時氣體的體積乂=66mL,將氣缸豎直放置于冰水混合物

中，穩(wěn)定后封閉氣體的體積匕=60mL。不計活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室

內(nèi)大氣壓。。=1.0*10唧，阿伏加德羅常數(shù)、=6.0x1023（取T=f+273K）

（1）求室溫是多少；

（2）若已知該氣體在1.0xl05pa、0℃燈時的摩爾體積為22.4L/mol,求氣缸內(nèi)氣

體分子數(shù)目M（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）若已知該氣體內(nèi)能U與溫度T滿足U=0.037（J）,則在上述過程中該氣體向

外釋放的熱量。。

16.如圖所示，用活塞將熱力學(xué)溫度為n氣體封閉在豎直汽缸里，活塞的質(zhì)量

為〃?、橫截面積為S,活塞到汽缸底部的距離為人現(xiàn)對缸內(nèi)氣體緩慢加熱一段

時間，使活塞上升!后立即停止加熱。已知氣體吸收的熱量Q與其溫度差△T的

關(guān)系為T（中左為正的常量），大氣壓強(qiáng)為po,重力加速度大小為g,活

塞汽缸均用絕熱材料制成，缸內(nèi)氣體視為理想氣體，不計一切摩擦。求：

（1）停止加熱時，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)〃和熱力學(xué)溫度T；

（2）加熱過程中氣體內(nèi)能改變量△U。

答案及解析

I.【答案】c

【解析】A.根據(jù)氣體做功的表達(dá)式W=&=pSx=p.AV可知P-V圖線和體積橫

軸圍成的面積即為做功大小，所以氣體在afb過程中對外界做的功等于。-c過

程中對外界做的功，A錯誤；

B.氣體從滿足玻意爾定律PV=C,所以

Ta=Tb

所以AU“〃=O,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知

0=勰+口

氣體從bfc,溫度升高，所以根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知

△〃=2,+%

結(jié)合A選項可知

心=啖<0

所以

Qbi>Qab

6fC,過程氣體吸收的熱量大于8過程吸收的熱量，B錯誤；

C.氣體從era,溫度降低，所以AU"<0,氣體體積減小，外界對氣體做功，

所以叱“>o,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知2,,<o,放出熱量，c正確；

D.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，根據(jù)可知從

1砥」甌I

所以氣體從c-“過程中內(nèi)能的減少量等于hfc過程中內(nèi)能的增加量，D錯誤。

2.【答案】A

【解析】由理想氣體狀態(tài)方程可知

V

由題圖可知，連接我的直線的斜率小，所以。對應(yīng)的溫度低，。對應(yīng)的溫度高。

A.crd過程，氣體壓強(qiáng)p不變而體積V變小，由理想氣體狀態(tài)方程（=C可知

氣體溫度降低，理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故內(nèi)能減少，做功與否只與體積變

化有關(guān)，體積減小外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W,氣體放熱，

故A正確；

B.j”過程，氣體體積V不變，壓強(qiáng)p變小,不做功，由理想氣體狀態(tài)方程華=C

可知，氣體溫度降低，氣體放熱，故B錯誤；

C.afb過程，氣體壓強(qiáng)減小而體積增大，對外做功，氣體的壓強(qiáng)與體積倒數(shù)

成正比，則壓強(qiáng)與體積成反比，氣體發(fā)生的是等溫變化，氣體吸熱，故c錯誤；

D.6fc?過程溫度升高，由圖像可知，同時壓強(qiáng)增大，且體積也增大，對外做功，

吸熱，故D錯誤。

3.【答案】A

【解析】AB.氣體由A-8過程中，體積變大，所以一定對外做功，A正確，B

錯誤；

CD.由于不知道A、8狀態(tài)下的體積關(guān)系，所以無法確定A、3狀態(tài)的溫度高低，

也就無法判斷內(nèi)能增加還是減小，所以無法判斷吸熱還是放熱。

4.【答案】B

【解析】A.由于該雙曲線為等溫線，則氣體在狀態(tài)A、8時的分子平均動能相

等，又由于氣體為理想氣體，則氣體的分子勢能可忽略不計，所以氣體在狀態(tài)A

的內(nèi)能一定等于在狀態(tài)B的內(nèi)能，選項A錯誤；

B.由題意可知，圖線為等溫曲線，由理想氣體狀態(tài)方程9=C可得

pV=CT

由于C是常量，溫度T保持不變，則“V為定值，則圖中放△OAC和放△。3。

的面積相等，選項B正確；

C.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8的過程中，氣體的體積增大，氣體對外界做功，由熱

力學(xué)第一定律得氣體從外界吸收熱量，又由于AU=Q+W=o,則氣體吸收的熱量

等于氣體對外界所做的功，選項C錯誤；

D.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)8的過程中氣體的壓強(qiáng)減小，則氣體分子單位時間內(nèi)對

器壁單位面積上的碰撞次數(shù)減少，選項D錯誤。

5.【答案】B

【解析】A.過程中，溫度不變內(nèi)能不變，故氣體從外界吸熱并全部用來

對外做功，該過程必然有外界的作用，因此產(chǎn)生了其他影響，不違背熱力學(xué)第二

定律，A錯誤；

B.5-C為絕熱過程，體積增大對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能減小

溫度降低，故氣體分子的平均動能減小，B正確；

C.過程，溫度不變，體積減小壓強(qiáng)增大，從微觀上來看，單位時間內(nèi)碰

撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，c錯誤；

D.0TA為絕熱過程，體積減小，外界對氣體做功，故內(nèi)能增大，溫度升高，

分子平均動能增大，氣體分子的速率分布曲線會發(fā)生變化，D錯誤。

6.【答案】A

【解析】AB.因氣缸導(dǎo)熱，氣體的溫度不變，氣體體積變大，則壓強(qiáng)減?。粴?/p>

體的體積增大，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，則氣體分子單位時間對氣缸壁單位

面積碰撞的次數(shù)將變少，選項A正確，B錯誤；

C.由于氣體壓迫活塞，故氣體對外做功，則由熱力學(xué)第一定律可知，因溫度不

變，內(nèi)能不變，則氣體應(yīng)吸熱，且吸收的熱量等于對外做功，選項c錯誤；

D.氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，但要引起氣體的變化，此過程

不違反熱力學(xué)第二定律，選項D錯誤。

7.【答案】D

【解析】A.A-B的過程中溫度不變，內(nèi)能不變，體積膨脹對外界做功，由熱

力學(xué)第一定律得氣體從外界吸熱才可能保持內(nèi)能不變，故A錯誤；

B.8一。的過程中體積不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，溫度升高，分子的平

均動能增大，壓強(qiáng)增大，故B錯誤；

c.C-O過程的直線過原點，壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小，外

界對氣體做功，氣體放熱才可能內(nèi)能減小，故c錯誤；

D.0TA的過程中氣體的體積不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，溫度減小，壓

強(qiáng)也減小，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，故分子的平均動能減小，故D正確。

8.【答案】AC

【解析】AB.根據(jù)

V=-T

P

可知，因直線訛過原點，可知在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)，b點與原

點連線的斜率小于c點與原點連線的斜率，可知在狀態(tài)b的壓強(qiáng)大于在狀態(tài)c的

壓強(qiáng)，選項A正確，B錯誤；

C.在6一c的過程中溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，選項C正確；

D.在af匕的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對外做功，選項D錯誤。

9.【答案】ABE

【解析】A.由理想氣體的P-V圖可知，理想氣體經(jīng)歷ab過程,體積不變，則卬=0,

而壓強(qiáng)增大，由=可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由AU=0+W

可知，氣體一直吸熱，故A正確；

BC.理想氣體經(jīng)歷ca過程為等壓壓縮，則外界對氣體做功卬＞0,由=知

溫度降低，即內(nèi)能減少AU＜0,由AU=Q+W可知，。＜0,即氣體放熱，故B正

確，C錯誤；

DE.由pV=〃RT可知，P-V圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度，匕狀態(tài)和c狀態(tài)

的坐標(biāo)面積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大，故歷過程的溫度先升高后降低，

故D錯誤，E正確；

10.【答案】AC

【解析】AB.上下乘客時氣缸內(nèi)氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化,

溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，體積變化緩慢，沒有做功，故沒有熱交換，故A

正確，B錯誤；

CD.劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣

體經(jīng)歷絕熱過程，外界對氣體做功，溫度升高，故C正確，D錯誤。

11.【答案】大于①

【解析】［1］對活塞分析有〃=整

S

因為A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，故穩(wěn)定后有“〉/%；所以在達(dá)到平

衡過程中外界對氣體做功有叼〉叱，

則根據(jù)AU=W+Q

因為氣缸和活塞都是絕熱的，故有

即重新平衡后A氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能；

⑵由圖中曲線可知曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲

線②的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B

中氣體分子的速率分布。

12.【答案】低于大于

【解析】由題意可知，容器與活塞絕熱性能良好，容器內(nèi)氣體與外界不發(fā)生熱交

換，故△?=(),但活塞移動的過程中，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，則容器內(nèi)氣體正在

膨脹，體積增大，氣體對外界做功，即W<0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知：

△U=AQ+W<0,故容器內(nèi)氣體內(nèi)能減小，溫度降低，低于外界溫度.

最終容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)和外界氣體壓強(qiáng)相同，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT

又P弋,為容器內(nèi)氣體質(zhì)量

Pm

聯(lián)立得：p-

nRT

取容器外界質(zhì)量也為機(jī)的一部分氣體，由于容器內(nèi)溫度T低于外界溫度，故容

器內(nèi)氣體密度大于外界.

13.【答案】W=1500J

【解析】由題意可知，8過程為等壓膨脹，所以氣體對外做功為:

叱=一尸（％-匕）

BfC過程：由熱力學(xué)第一定律得：W2=\U

則氣體對外界做的總功為：卬=-（叱+叱）

代入數(shù)據(jù)解得：W=1500J.

14.【答案】（1）Ti=600K；（2），U=280J

【解析】（1）當(dāng)汽缸水平放置時，有

5

/?o=l.OxlOPa,Vo=LiS,To=（273+27）K=300K

當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時，活塞的受力分析如圖所示，有

ptS=p0S+mf>

解得p=1.2x105入

此時+⑷s

由理想氣體狀態(tài)方程得竽=旦的尹竺

2（）,I

解得T,=600K

（2）從開始到汽缸口向上，未加熱穩(wěn)定時，由玻意耳定律得

pnL,S=p,LS

解得人呼=7.5cm

加熱過程，氣體做等壓變化，外界對氣體做功為

W=-PiS(L1+4-L)=-90J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律*U=W+Q

解得-U=280J

15.【答案】（1）300.3K（或27.3C）；（2）1.6xl（）2i個；