熱力學定律（1）——2024屆高考物理熱學知識強化營

學校：___________姓名：班級：___________考號：

一,單選題

1.熱力學第二定律表明（）

A.不可能從單一熱源吸收熱量使之全部變為有用功

B.摩擦生熱的過程是不可逆的

C.熱機中，燃氣的內能可全部用于對外做功

D.熱量不可能從溫度低的物體傳到溫度高的物體

2.某校中學生參加某電視臺的“異想天開”節目，他們提出了下列四個設想，從理論

上講可行的是（）

A.制作一個裝置從海水中吸收內能并全部用來做功

B.制作一種制冷設備，使溫度降至絕對零度以下

C.在房屋頂蓋上安裝太陽能板，可以用太陽能來解決照明和熱水問題

D.汽車尾氣中的各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發地分

離，既清潔了空氣，又變廢為寶

3.制冷機通常是按照如圖所示的逆卡諾循環來工作的，其中1一2、3-4為絕熱過

程，2-3、4-1為等溫過程.將制冷機中的封閉氣體看作理想氣體，以下判斷正確的是

（）

A.1-2的過程中氣體溫度降低

B.2-3的過程中氣體放熱

C.3-4的過程中氣體內能增加

D.1-2-3—4-1的整個循環過程中，氣體對外界做正功

4.一個系統內能增加了20J.如果系統與周圍環境不發生熱交換，周圍環境需要對系

統做的功為（）

A.40JB.-40JC.-20JD.20J

5.如圖所示，活塞將一定質量的氣體封閉在直立圓筒形導熱氣缸中，活塞上堆放細

沙，活塞處于靜止狀態，現逐漸取走細沙，使活塞緩慢上升，直到細沙全部被取走.若

活塞與氣缸之間的摩擦可忽略，在此過程中，下列說法中正確的是（）

A.氣體對外做功，氣體溫度一定變化B.氣體對外做功，內能可能不變

C.氣體壓強可能增大，內能可能不變D.氣體從外界吸熱，內能一定增大

6.如圖所示，密閉絕熱的具有一定質量的活塞上部封閉著理想氣體，下部為真空，活

塞與器壁間的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部。另一端

固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep（彈簧處于自然長

度時的彈性勢能為零），現繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經過多次往復運動

后活塞靜止，氣體達到平衡態，經過此過程（）

理想氣體

777777777777mZ777777777777777777

A.Ep全部轉換為氣體的內能

B.Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

C.Ep全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能

D.Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，一部分轉換為氣體的內能，其余部分仍為彈簧的

彈性勢能

7.關于永動機，下列說法正確的是（）

A.隨著科技的不斷發展，永動機是可以制成的

B.第一類永動機違反了熱力學第二定律

C.第二類永動機違反了熱力學第二定律

D.永動機指的是在摩擦力趨于零的條件下一直運動的機器，它不需要對外做功

8.如圖所示是某同學利用汽缸設計的汽車加速度傳感器示意圖，將汽缸水平固定在汽車上且開口

向后，內壁光滑，用活塞封閉一定質量的理想氣體，通過活塞的移動判斷汽車加速和減速的情

況。若汽缸和活塞均絕熱，汽車由勻速變為加速前進，汽缸內氣體（）

A.單位體積內的分子數變多B.分子的平均動能變大汽缸

C.單位時間分子撞擊活塞的次數變少D.內能變大

9.二十大報告提出了“推動綠色發展，促進人和自然和諧發展”的理念，以下做法中

不符合這個理念的是（）

A.把燃氣熱水器換成太陽能熱水器B.空調的溫度調得越低越好

C.隨手關閉長時間不用的電器D.出行盡可能選擇公共交通工具

10.在合理節約能源的同時，還要大力開發新能源，下列能源中不屬于新能源的是（）

A.天然氣B.核能C.太陽能D.地熱能

n.作為新能源，從環保角度來看，氫氣具有的突出特點是（）

A.在自然界里存在氫氣B.氫氣輕，便于攜帶

C.燃燒氫氣無污染D.氫氣燃燒發熱量高

二、多選題

12.如圖是一定質量的理想氣體的p-T圖像，氣體經afbfc一。完成一次循環，

關于氣體的變化過程，下列說法正確的是（）

A.氣體在。狀態時的體積匕小于在c狀態時的體積匕

B.a過程氣體分子數密度變大

C.b^c過程外界對氣體做的功等于氣體放出的熱量

D.若a-〃過程氣體吸熱300J,cfa過程放熱400J,則cfa過程外界對氣體做功

100J

13.一定質量的理想氣體從狀態A變化到狀態3,再變化到狀態C,最后變化到狀態

A,其變化過程的2-T圖像如圖所示，A3的反向延長線通過坐標原點平行于T

軸，C4平行于2軸.已知該氣體在狀態3時的體積為4xl（T3m3,在狀態C時的體積為

6xl(T3m3,則下列說法正確的是()

“/(xlCTPa)

;二N：

?9

/*

，I

orlk

A.從狀態A到狀態B的過程中，氣體分子熱運動的平均動能減小

B.從狀態B到狀態C的過程中，外界對氣體做的功為200J

C.從狀態A經狀態B到狀態C的過程中，氣體從外界吸收的熱量為200J

D.從狀態A經狀態3到狀態C,最后又回到狀態A,在整個過程中氣體從外界吸收的

熱量大于向外界放出的熱量

參考答案

1.答案：B

解析：可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為有用功，但是會引起其他的變化，A

錯誤；根據熱力學第二定律可知，機械能轉化為內能的過程具有方向性，是不可逆過

程，B正確；機械能可以全部轉化為內能，而內能不可以全部轉化為機械能，C錯

誤；熱量不可能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體，若有外界做功，熱量可以從低溫

物體傳遞到高溫物體，比如冰箱，D錯誤.

2.答案：C

解析：根據熱力學第二定律知，在不產生其他影響時，內能不能全部轉化為機械能，

因此從海水中吸收內能并全部用來做功而不產生其他影響是不可能實現的，A錯誤；

絕對零度是溫度的極值，使溫度降至絕對零度以下是不可能的，B錯誤；在房屋頂蓋

上安裝太陽能板，利用太陽能來解決照明和熱水問題是可以的，C正確；有害氣體和

空氣不可能自發地分離，違反熱力學第二定律的方向性，D錯誤.

3.答案：B

解析：1-2的過程為絕熱過程，故Q=0,氣體體積減小，故外界對氣體做正功，

W>0,根據熱力學第一定律AU=W+Q可知，AU>9,氣體內能增大，溫度升高，

A錯誤；2-3的過程為等溫過程，故△[/=(),氣體體積減小，故外界對氣體做正功，

W<0,根據熱力學第一定律AU=W+Q可得Q<0,即氣體放熱，B正確；3-4的過

程為絕熱過程，故Q=0,氣體體積增大，故外界對氣體做負功，W<0,根據熱力學

第一定律AU=W+Q可知AU<0,物體內能減小，C錯誤；p-V圖線與橫軸圍成圖

形的面積表示做功的大小，由于1-2一3曲線與橫軸圍成圖形的面積大于3-4-1曲

線與橫軸圍成圖形的面積，且1—2一3過程氣體做負功，3—4一1過程氣體做正功，

故整個過程氣體對外界做負功，D錯誤.

4.答案：D

解析：一個系統內能增加了20J,則AU=20J,如果系統與周圍環境不發生熱交換，

則Q=0,由AU=Q+W得W=20J,即周圍環境需要對系統做的功為20J,故D正

確.

5.答案：B

解析：逐漸取走細沙，使活塞緩慢上升，則氣體壓強減小，體積增大，氣體對外做

功，根據￡上=。可知，溫度可能不變，內能可能不變，故A、C錯誤，B正確；氣缸

T

是導熱的，可以與外界進行熱交換，細沙減少時，氣體膨脹，對外做功，同時氣體從

外界吸熱，內能可能不變，故D錯誤.

6.答案：D

解析：由題可知，繩子斷開，活塞最終靜止后的位置高于初始位置，丸的部分能量轉

化為活塞的重力勢能、氣體的內能，剩余能量仍為彈簧的彈性勢能，故選項D正確，

ABC錯誤。

7.答案：C

解析：第一類永動機指不需要外界輸入能量，能夠不斷向外輸出能量的機器，它違反

了能量守恒定律，是不可能制成的，B錯誤；第二類永動機指從單一熱源吸收熱量全

部用來對外做功，不產生其他影響的機器，它違反了熱力學第二定律，也是不可能制

成的，C正確；無論是哪種永動機，要么違反能量守恒定律，要么違反熱力學第二定

律，因此都是不可能制成的，A錯誤；無論哪種永動機都需要對外做功，D錯誤.

8.答案：C

解析：本題考查受力分析及熱力學定律。設大氣壓強為P。，汽缸內氣體壓強為p,活塞橫截面積

為S,對活塞進行受力分析，如圖所示，當汽車勻速時，由平衡關系有,解得p=z，當

汽車加速前進時，加速度。方向向左，由牛頓第二定律有為S-pS=7W，可知汽缸內氣

體壓強變小，體積變大，單位體積內的分子數變少，A錯誤；由熱力學第一定律有AU=Q+W,

由于汽缸和活塞均絕熱，故。等于零，體積變大，W為負值，故內能變小，溫度降低，分子平均

動能也變小，B、D錯誤；由以上分析可知，汽缸內氣體單位體積內分子數變少，分子平均動能變

小，故單位時間內分子撞擊活塞次數變少，C正確。

I

9.答案：B

解析：A.把燃氣熱水器換成太陽能熱水器可減少二氧化碳的排放，符合綠色發展理

念，選項A不符合題意；

B.空調的溫度調得越低越消耗電能，不符合綠色發展理念，選項B符合題意；

C.隨手關閉長時間不用的電器節約電能，符合綠色發展理念，選項C不符合題意；

D.出行盡可能選擇公共交通工具，符合綠色發展理念，選項D不符合題意。

故選B。

10.答案：A

解析：A.天然氣在不久之后就將不復存在，屬于常規能源，不屬于新能源，故A錯；

B.核能屬于新能源，故B對；

C.太陽能屬于新能源，故C對；

D.地熱能屬于新能源，故D對。

題意選不屬于新能源的答案，故選A。

11.答案：C

解析：作為新能源，氫的優點是發熱量高，燃燒后生成物是水，所以僅僅從環保方面

講它造成的污染幾乎沒有.故選：C

12.答案：AD

解析：根據°=可知P-T圖線上某狀態與原點連線的斜率與體積成反比，則氣體

在a狀態時的體積匕小于在c狀態時的體積匕，選項A正確；af沙過程氣體的體積

不變，則分子數密度不變，選項B錯誤；bfc過程氣體溫度不變，內能不變，體積

變大，氣體對外做功，根據熱力學第一定律可知，氣體對外做的功等于氣體吸收的熱

量，選項C錯誤；af5過程體積不變，若該過程氣體吸熱300J,則內能增加300

J,Afc過程氣體內能不變，則cfa過程氣體內能減少300J,若cfa過程放熱400

J,根據AU=W+Q,可知cfa過程外界對氣體做功100J,選項D正確.

13.答案:AC

解析：從狀態A到狀態5的過程中，氣體的溫度降低，氣體分子的平均動能減小，A

正確；從狀態5到狀態C的過程中，氣體的壓強不變，溫度升高，則氣體體積增大，

氣體對外做功