2026年高考物理一輪考點復習熱力學定律與能量守恒（學生版+解析）

第33講熱力學定律與能量守恒

學習目標

?.知道改變內能的兩種方式，理解熱力學第一定律.

2.知道與熱現象有關的宏觀物理過程的方向性，了解熱力學第二定律.3.掌握能量守恒定律及其應

用.

夯實基礎

考點一熱力學第一定律的理解及應用

1.熱力學第一定律的理解

不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的,而且給出了內能的變化量和做功與

熱傳遞之間的定量關系.

2.對公式AU=Q+W符號的規定

符號IVQ△U

+外界對物體做功物體吸收熱量內能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內能減少

3.幾種特殊情況

(1)若過程是絕熱的，則。=%W=\U,外界對物體做的功等于物體內能的增加量.

(2)若過程中不做功，即卬=去則。=業，物體吸收的熱量等于物體內能的增加量.

(3)若過程的初、末狀態物體的內能不變，即AU=O,則卬+。=0或1丫=-Q.外界對物體做的功等于

物體放出的熱量.

考點二熱力學第二定律的理解

I.熱力學第二定律的理解

(1)“自發地''指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助.

(2)“不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產生熱力學

方面的影響.如吸熱、放熱、做功等.

2.熱力學第二定律的實質

熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性,進而使人們認識到自然

界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性」

特別提醒熱量不可能自發他從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低

溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的

等溫膨脹過程.

3.熱力學過程方向性實例:

①高溫物體就^襄低溫物體

小通能自發地完全轉化為加

?功不能自發地且不能完全轉化為熱

③氣體體積％擢［掰］湍氣體體枳匕(較大)

④不同氣體4和8擢履魂》混合氣體AB

4.兩類永動機的比較

第一類永動機第二類永動機

不需要任何動力或燃料，卻能不斷從單一熱源吸收熱量，使之完全變成

地對外做功的機器功，而不產生其他影響的機器

不違背能量守恒定律，但違背熱力學

違背能量守恒定律,不可能制成

第二定律,不可能制成

考點三熱力學定律與氣體實驗定律綜合問題

1.熱力學定律與氣體實驗定律問題的處理方法

(1)氣體實驗定律研究對象是一定質量的理想氣體。

(2)解決具體問題時，分清氣體的變化過程是求解問題的關鍵，根據不同的變化，找出與之相關的氣體狀

態參量，利用相關規律解決。

(3)對理想氣體,只要體積變化，外界對氣體(或氣體對外界)就要做功，如果是等壓變化,W=pM/;只要溫

度發生變化,其內能就發生變化。

(4)結合熱力學第一定律AU=W+Q求解問題。

2.與理想氣體相關的熱力學問題的分析方法

對一定量理想氣體的內能變化吸熱還是放熱及外界對氣體如何做功等問題，可按下面方法判定：

(1)做功情況看體積

體積V減小—外界對氣體做歡一＞W＞0;

休枳V增大一氣休對外界做4一卬＜0;

無阻礙地自由膨脹-w=o。

（2）內能變化看溫度

溫度r升高->內能增加一>AU>O；

溫度/降低—內能減少-AUvO。

（3）吸熱還是放熱，一般題目中會告知，或由熱力學第一定律AU=Q+W,知道卬和AU后確定。。

例題精析‘

［例題1］空氣彈簧是一種廣泛應用于商業汽車、巴士、高鐵及建筑物基座的減震裝置.，其基本結構

和原理如圖所示，在導熱良好的汽缸和可自由滑動的活塞之間密封著一定質量的理想氣體，若

外界溫度保持不變，緩慢增大重物的質量，下列說法正確的是（）

A.汽缸內氣體的壓強始終等于外界大氣壓

B.汽缸內氣體的內能一定變大

C.汽缸內氣體一定從外界吸熱

D.汽缸內氣體對汽缸底部單位時間內撞擊的分子數增多

［例題2］拔火罐是一種以罐（導熱性良好）為工具，利用燃火、抽氣等方法產生負壓，使之吸附于

體表，造成局部瘀血，以達到通經活絡、行氣活血、消腫止痛、祛風散寒等作用的中醫療法。

封閉氣體質量變化不計，可以看作理想氣體?；鸸蕖拔钡狡つw上的短時間內（體積變化可不

計），封閉氣體（）

A.溫度降低，壓強減小B.溫度升高，壓強增大

C.吸收熱量，內能增大D.放出熱量，內能減小

［例題3］密閉容器中封閉一定質量的理想氣體，氣體從狀態1到狀態2,一次經過過程A,一次經

過過程8,其P-V圖像如圖所示。則對比A、8過程，二列說法正確的是（）

A.系統增加的內能4過程大于B過程B.系統升高的溫度A過程小于3過程

C.系統吸收的熱量4過程大于8過程D.系統對外做的功A過程等于B過程

［例題4］如圖所示，?定質量的理想氣體的循環由下面4個過程組成：Qib為等壓過程，brc為

絕熱過程，CTd為等壓過程，dTQ為絕熱過程。下列說法正確的是（）

A.a—b過程中，氣體內能增加

B.b-c過程中，氣體內能不變

C.cid過程中，氣體吸收熱量

D.整個過程中，氣體從外界吸收的總熱量可以用abed所圍的面積表示

［例題5］如圖甲所示，內壁光滑的柱形汽缸內被活塞封閉了一定質量的理想氣體，當封閉氣體的溫

度To=3OOK時，封閉氣體的體積%=6x10-3m3?，F對汽缸內的氣體緩慢加熱，當封閉氣體

的溫度上升至7；=500K時，活塞恰好到達汽缸口，V-T圖線如圖乙，該過程中缸內氣體吸收

的熱量Q=600Jo已知活塞的質量m=2kg,橫截面積S=1x10-2m2,外界大氣壓p（）=1x

52

10Pa,取g=10m/so求：

(1)缸內氣體的壓強〃；

⑵活塞到達汽缸口時封閉氣體的體積匕；

(3)該過程中封閉氣體內能的增量AU。

［例題6］一定質量的理想氣體，由狀態A經狀態B變為狀態C,其中4到B過程為等壓變化，B到

。過程為等容變化。已知匕=0.3m3,TA=TC=300K,TR=400Ko求：

(1)氣體在狀態8時的體積大小；

(2)發力t8過程氣體吸收熱量為Qi，8-C過程氣體放為熱量為Qz，求4-8過程中氣體詆外所做

的功。(用Qi、Qz表示)

［例題7］濟南的突泉是中國著名的風景名勝，泉水一年四季恒定在18℃左右。嚴冬，水面上水氣

裊裊，像一層薄薄的煙霧，一邊是泉池幽深，波光粼粼，一邊是樓閣彩繪，雕梁畫棟，構成了

一幅奇妙的人間仙境。在水底有很多小孔冒出微小氣泡，可以看到氣泡在緩慢上升過程中體積

逐漸變大且沒有破裂。假設初始時小氣泡(可視為理想氣體)體積匕=5.0x10?7m3,氣泡上

升過程中內外壓強相同。已知泉水水深ho=2m,大氣壓強po=1.0xl()5pa,水的密度。=

1.0x103kg/m3,重力加速度g取lOm/s2。

(1)求氣泡到達水面時的體積匕;

(2)已知氣泡上升過程中對外界做功2X10-2卜判斷氣泡是吸熱還是放熱，并求出熱量的數值。

［例題8］(24-25高三下?浙江諸暨?適考)如圖甲所示，潛水鐘倒扣沉入水中，鐘內存有一定量的空氣

供潛水員呼吸。現將潛水鐘簡化為橫截面積SE.Onf、高度上=3.0m的薄壁圓筒，如圖乙所

示，筒內裝有體積可以忽略的電熱絲和溫度傳感器(圖中未畫出)?，F將開口向下的圓筒由水

面上方緩慢豎直吊放至水下某?深度，此時圓筒內的液面與水面的高度差/?=5.0m,該過程傳

感器顯示筒內氣體溫度始終為7?尸300K。接著通過電熱絲對筒內氣體加熱，同時逐漸豎直向上

提升圓筒，使圓筒內液面與水面的高度差始終保持。值不變，當圓筒提升AL=40cm時，傳感

器顯示筒內氣體溫度為乃。已知筒內氣體的質量保持不變，其內能與溫度的關系式為

其中:LOxlW/K,大氣壓強為〃尸I.OxQPa,水的密度片1.0x103/1/,重力加速度

j?=10m/s2o

（1）在圓筒緩慢向下吊放過程中，筒內氣體的內能（“增大”、“不變”、“減小”），筒內氣體

的分子數密度（“增大”、“不變”、“減小”）；

（2）求筒內氣體的溫度乃；

（3）求圓筒提升過程中筒內氣體吸收的熱量Q。

題型專練

題型1熱力學第一定律的應用

1.如圖所示，密封包裝的食品袋從低海拔運送到高海拔地區的過程中，會發生膨脹現象，若此過

程中溫度不變，袋內空氣視為理想氣體，下列說法正確的是（）

A.袋內空氣對外界做功，內能減小

B.袋內空氣分子的平均動能減小

C.袋內空氣壓強減小

D.袋內空氣向外界放熱

2.為精準掌握某高溫鍋爐外壁溫度變化，技術人員于鍋爐外壁鑲嵌底部水平、開口向上的圓柱形

導熱汽缸。汽缸內有質量不計、橫截面積為1（X）cm?的活塞封閉理想氣體，活塞上方警報器通

過輕繩懸掛質量為10kg的重物。當缸內氣體溫度為240K時，活塞與缸底相距12cm；溫度緩

慢升高，活塞上升8cm時接觸重物；輕繩拉力為零時警報器報警。已知鍋爐房內空氣壓強

5

p0=l.Ox10Pa,重力加速度g取lOm/s。，不計活塞厚度及活塞與缸壁間的摩擦。下列說法

正確的是()

\\\\、\\\

警報器

H

A.從初始狀態到活塞接觸重物，氣體對外做功為80J

B.瞥報器報警時，鍋爐外壁溫度與初始溫度比值為4

6

C.活塞接觸重物時，氣體壓強比初始值增大1000Pa

D.報警后溫度繼續升高，氣體體枳變化量與溫度變化量比值恒為/m3/k

3.圖甲為我國某電動轎車的空氣減震器(由活塞、足夠長汽缸組成，活塞底部固定在車軸上)。

該電動轎車共有4個完全相同的空氣喊震器，圖乙是空氣減震器的簡化模型結構圖，導熱良好

的直立圓筒形汽缸內用橫截面積S=20cm2的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能元摩擦滑

動，并通過連桿與車輪軸連接。封閉氣體初始溫度=300K、長度L】=17cm、壓強p1=

3.0x106Pa,重力加速度g取10m/s2。

(1)為升高汽車底盤離地間隙，通過氣泵向汽缸內充氣，讓汽缸緩慢上升AL=10cm,此過程中氣體

溫度保持不變，求需向一個汽缸內充入與缸內氣體溫度相同、壓強p°=L0xl()5pa的氣體的體

積；

(2)在(1)問情況下，當車輛載重時，相當于在汽缸頂部加一物體A,汽缸下降，穩定時汽缸內氣

體長度變為乙2=24cm,氣體溫度變為&=320K,若該過程中氣體放出熱量Q=18J,氣體壓強隨

氣體長度變化的關系如圖丙所示，求該過程中一個汽缸氣體內能的變化量。

題型2熱力學第二定律的應用

4.某個冬天的早晨，小紅打開家里的制暖空調，為使制暖效果更佳，她關閉門窗，一段時間后房

間內升高至25℃并保持恒溫。房間內的氣體可視為質量不變的理想氣體，若將一杯裝有花粉

的10C水置于該房間內，則下列說法正確的是()

A.制暖空調機工作時，熱量從低溫物體傳遞給高溫物體

B.制暖空調機開始工作后，房間內氣體的內能始終保持不變

C.待空調穩定后，花粉的運動激烈程度會減弱

D.花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了花粉分子在不停地做無規則運動

5.如圖所示，開II向上的豎直玻璃管內用一段水銀柱封閉著一定質量的理想氣體?，F將玻璃管保

持開口豎直向上拿到室外，并停留較長一段時間，此為過程一；然后再把玻璃管緩慢轉動至水

T,此為過程二；接著再將玻璃管保持水平拿回室內，并停留較長一段時間，此為過程三；最

后把玻璃管緩慢轉動至豎直開口向上，水銀柱回到初始位置，此為過程四。已知室外溫度高于

室內溫度，室外大氣壓強等于室內大氣壓強，水銀無漏出。關于此次操作，下列說法正確的是

()

A.過程四氣體從外界吸熱

B.過程二氣體分子密集程度減小

C.過程二氣體從外界吸收熱量，使之完全變成功，而沒產生其他影響

D.氣體經歷上述四個過程回到原狀態，氣體對外界做的功為0

6.如圖所示，電冰箱由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器四個部分組成一個密閉的連通系統，制

冷劑在連通系統內循環流經這四個部分。各部分的溫度和壓強如圖所示，則下列說法正確的是

()

低溫低一皿低溫高

壓液體￡紗管八壓液體",=9.73atm.

pJ=0.93atm,q=37℃

/j=-28℃

箱內f=15℃環境z=30°C

p4=1.45atm,

G=-18℃

低詞巴客低盤高〃門Z2am

壓氣體12^=壓氣體5

A.冷凝器向環境散失的熱量一定大于蒸發器從冰箱內吸收的熱量

B.該過程實現了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞

C.制冷劑在蒸發器中的狀態可以看成理想氣體

D.制冷劑在通過冷凝器的過程中分子勢能和分了?動能都降低

題型3與氣體圖像的綜合問題

7.一定質量的氣體經歷一系列狀態變化，其〃一上圖像如圖所示，變化順序為"Tbic—dTa,圖

中"線段延長線過坐標原點，〃線段與〃軸垂直，曲線段與上軸垂直.氣體在此狀態變化過

程中（）

1

V

A.過程，氣體放出的熱量小于內能的減少量

B.A—c過程,氣體對外做功.內能減小

C.c—d過程，溫度降低，氣體一定放出熱量

D.〃一〃過程，溫度不變，氣體吸熱

8.如圖所示給出了一定量的理想氣體經過一系列變化過程ATATC—OTA最終回到初始狀態的

p-V圖像，其中力一8、的變化過程為等溫變化過程，B-C、DTA的變化過程為等容變

化過程，下列說法正確的是（）

A.A-B的過程理想氣體從外界吸收熱量對外做功，且吸收的熱量等于理想氣體對外做的功

B.B-C的過程理想氣體從外界吸收熱量，理想氣體的內能增大

C.CT。的過程外界對理想氣體做功，理想氣體向外界放熱

D.0-4的過程理想氣體從外界吸熱，理想氣體的內能增大

9.一定質量的理想氣體從A狀態開始，經過A-BTC-O-M,最后回到初始狀態A,各狀態參

量如圖所示。下列說法正確的是()

A.A狀態到。狀態氣體吸收熱量

B.8狀態到。狀態氣體分子的平均動能增大

C.5-C過程氣體對外做功大于C-Q過程外界對氣體做功

D.氣體在整個過程中從外界吸收的總熱量可以用ABCD的面積來表示

題型4與氣體實驗定律的綜合問題

10.絕熱的活塞與汽缸之間封閉一定質量的理想氣體,汽缸開口向上置于水平面上，活塞與汽缸壁

之間無摩擦，缸內氣體的內能Up=72J,如圖甲所示。已知活塞面積S=5x10-4m2,其質

量為m=2kg,大氣壓強％=1.0x1()5Pa,重力加速度g=10m/s2o如果通過電熱絲給封閉

氣體緩慢加熱，活塞由原來的P位置移動到Q位置，此過程封閉氣體的V-7圖像如圖乙所示，

且知氣體內能與熱力學溫度成正比。求：

Q

p

電熱絲

(TOTO

甲

(1)封閉氣體最后的體積;

(2)封閉氣體吸收的熱量;

11.如圖1所示，一質量為a=lkg、導熱性能良好的汽缸放置在水平地面上，右端開口，汽缸壁內

設有卡II,用一質量不計、面積為S'lOOcn?的活塞，密封一定質量的理想氣體，活塞厚度可

忽略且能無摩擦滑動。開始時氣體處于溫度7>300K、體積匕=50()cm3的狀態4?，F用一細線

豎直懸掛活塞，待穩定至如圖2所示狀態8,此時活塞恰好到達氣缸內的卡口處，活塞與卡口

無相互作用力。隨后將氣缸內氣體加熱至溫度為7>330K的狀態C,從狀態A到狀態B的過

程中氣體吸收熱量0.5J,從狀態4到狀態C的過程中氣體內能共增加了12.6J,大氣壓

所LOlxgPa,求：

⑴氣體從狀態A到狀態B過程，分子平均動能(選填“增大”、“減小”或“不變”)，器壁單

位面積所受氣體分子的平均作用力(選填“變大”、“變小”或“不變)

(2)在狀態C的壓強〃3；

(3)由狀態A到狀態C過程中一共從外界吸收熱量Q。

12.(24-25高三下?江西新余?二模)一定質量的理想氣體由狀態MtN變化的p-V圖像為如圖所示

的直線。已知氣體在此過程中的最高熱力學溫度Tmax=320K,此時氣體壓強為2.0x105Pa,

氣體內能的變化滿足AU=SAT,常展6=1000J/K,求：

(2)氣體在狀態M時的熱力學溫度小及此過程中氣體從外界吸收的熱最Q。

第33講熱力學定律與能量守恒

學習目標

1.知道改變內能的兩種方式，理解熱力學第一定律.

2.知道與熱現象有關的宏觀物理過程的方向性，了解熱力學第二定律3掌握能量守恒定律及其應

用.

夯實基礎

考點一熱力學第一定律的理解及應用

1.熱力學第一定律的理解

不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的,而且給出了內能的變化量和做功與

熱傳遞之間的定量關系.

2.對公式AU=Q+W符號的規定

符號WQ△U

+外界對物體做功物體吸收熱量內能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內能減少

3.幾種特殊情況

(1)若過程是絕熱的，則Q=。，W=\U,外界對物體做的功等于物體內能的增加量.

(2)若過程中不做功，即卬=&,則。=坨，物體吸收的熱量等于物體內能的增加量.

(3)若過程的初、末狀態物體的內能不變，即△(/=(),則W+Q=O或VV=-Q.外界對物體做的功等于

物體放出的熱量.

考點二熱力學第二定律的理解

1.熱力學第二定律的理解

(1)“自發地''指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助.

(2)“不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產生熱力學

方面的影響.如吸熱、放熱、做功等.

2.熱力學第二定律的實質

熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性,進而使人們認識到自然

界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性」

特別提醒熱量不可能自發他從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低

溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的

等溫膨脹過程.

3.熱力學過程方向性實例:

①高溫物體/懿喘叔甯合低溫物體

小通能自發地完全轉化為加

?功不能自發地且不能完全轉化為熱

③氣體體積％擢［掰］湍氣體體枳匕(較大)

④不同氣體4和8擢履魂》混合氣體AB

4.兩類永動機的比較

第一類永動機第二類永動機

不需要任何動力或燃料，卻能不斷從單一熱源吸收熱量，使之完全變成

地對外做功的機器功，而不產生其他影響的機器

不違背能量守恒定律，但違背熱力學

違背能量守恒定律,不可能制成

第二定律,不可能制成

考點三熱力學定律與氣體實驗定律綜合問題

1.熱力學定律與氣體實驗定律問題的處理方法

(1)氣體實驗定律研究對象是一定質量的理想氣體。

(2)解決具體問題時，分清氣體的變化過程是求解問題的關鍵，根據不同的變化，找出與之相關的氣體狀

態參量，利用相關規律解決。

(3)對理想氣體,只要體積變化，外界對氣體(或氣體對外界)就要做功，如果是等壓變化,W=pM/;只要溫

度發生變化,其內能就發生變化。

(4)結合熱力學第一定律AU=W+Q求解問題。

2.與理想氣體相關的熱力學問題的分析方法

對一定量理想氣體的內能變化吸熱還是放熱及外界對氣體如何做功等問題，可按下面方法判定：

(1)做功情況看體積

體積V減小—外界對氣體做歡一＞W＞0;

休枳V增大一氣休對外界做4一卬＜0;

無阻礙地自由膨脹-w=o。

(2)內能變化看溫度

溫度r升高->內能增加一>AU>O；

溫度/降低—內能減少-AUvO。

(3)吸熱還是放熱，一般題目中會告知，或由熱力學第一定律AU=Q+W,知道卬和AU后確定。。

例題精析.

［例題9］空氣彈簧是一種廣泛應用于商業汽車、巴士、高鐵及建筑物基座的減震裝置，其基本結構

和原理如圖所示，在導熱良好的汽缸和可自由滑動的活塞之間密封著一定質量的理想氣體，若

外界溫度保持不變，緩慢增大重物的質量，下列說法正確的是()

A.汽缸內氣體的壓強始終等于外界大氣壓

B.汽缸內氣體的內能一定變大

C.汽缸內氣體一定從外界吸熱

D.汽缸內,(.體對汽缸底部單位時間內撞擊的分子數增多

【答案】D

【來源】2025屆天津市和平區高三下學期第二次模擬物理試卷

【詳解】A.設活塞的質量為時,根據平衡條件可得pS=p0S+(M+m)g

可知汽缸內氣體的壓強大于外界大氣壓，故A錯誤；

BC.由于汽缸導熱良好，外界溫度保持不變，則汽缸內氣體的溫度保持不變，汽缸內氣體的內能

不變；緩慢增大重物的質量，汽缸內氣體的壓強增大，根據pV=C,可知氣體體積減小，外界對氣

體做正功，根據熱力學第一定律AU=W+QM知，汽缸內氣體從外界放熱，故BC錯誤；

D.由于汽缸內氣體的溫度保守不變，氣體分子平均動能不變，而汽缸內氣體的壓強增大，根據壓

強微觀意義可知，汽缸內氣體對汽缸底部單位時間內撞擊的分子數增多，故D正確。

故選D,

［例題10］拔火罐是一種以罐（導熱性良好）為工具，利用燃火、抽氣等方法產生負壓，使之吸附于

體表，造成局部瘀血，以達到通經活絡、行氣活血、消腫止痛、祛風散寒等作用的中醫療法。

封閉氣體質量變化不計，可以看作理想氣體?；鸸蕖拔钡狡つw上的短時間內（體積變化可不

計），封閉氣體（）

A.溫度降低，壓強減小B.溫度升高，壓強增大

C.吸收熱量，內能增大D.放出熱量，內能減小

【答案】AD

【來源】2025屆甘肅省白銀市會寧縣第一中學高三下學期二模物理試題

【詳解】AB.在剛開始的短時間內，認為火罐內部氣體體積不變，由于火罐導熱性良好，所以火

罐內氣體溫度迅速降低，根據理想氣體狀態方程岸可知氣體壓強減小，在外界大氣壓的作用

下火罐“吸”在皮膚上，A正確，B錯誤；

C.氣體溫度迅速降低，則氣體內能減小，AU<0,因體積變化不計，即W=0,根據熱力學第一定

律AU=W+Q,可得QvO,即氣體向外放熱，C錯誤，D正確。

故選ADo

［例題11］密閉容器中封閉一定質量的理想氣體，氣體從狀態1到狀態2,一次經過過程4,一次經

過過程B,其P-V圖像如圖所示。則對比A、8過程，二列說法正確的是（）

A.系統增加的內能A過程大于B過程B.系統升高的溫度A過程小于3過程

C.系統吸收的熱量4過程大于8過程D.系統對外做的功4過程等于B過程

【答案】C

【來源】2025屈內蒙古自治區烏蘭察布市高三下學期第二次模擬考試物理試題

【詳解】AB.設狀態1的溫度為A，狀態2的溫度為R；氣體從狀態1到狀態2,由題圖可知,

p1=P2,匕V/，根據理想氣體狀態方程竽=竽，可得7;〈72；可知A過程和8過程系統升高

T1T2

的溫度相等，均為AT=T2—TI

對于一定質量的理想氣體，內能只跟溫度有關，所以A過程和8過程系統增加的內能相等，故AB

錯誤；

CD.根據p-P圖像叮橫軸圍成的面積表示做功的大小，由題圖可知，系統對外做的功A過程大于

B過程；根據熱力學第一定律可得AU=-W+Q

由于A過程和8過程系統增加的內能相等，可知系統吸收的熱量4過程大于8過程，故C正確，D

錯誤。

故選Co

［例題12］如圖所示，一定質量的理想氣體的循環由下面4個過程組成：a-6為等壓過程，brc為

絕熱過程，c-d為等壓過程，d-Q為絕熱過程。下列說法正確的是（）

A.a—b過程中，氣體內能增加

B.b->c過程中，氣體內能不變

C.c-d過程中，氣體吸收熱量

D.整個過程中，氣體從外界吸收的總熱量可以用abed所圍的面積表示

【答案】AD

【來源】2025屆湖北省武漢市高三下學期四月調研考試物理試題

【詳解】A.a為等壓過程，體枳增大，根據崇=G」J知溫度升高，氣體內能增加，A正確；

B.bre為絕熱過程，由圖可知體枳增大，氣體對外界做功，根據熱力學第一定律AU=Q+W“J

知內能減小，B錯誤；

C.erd為等壓過程，體積減小，外界對氣體做功；根據牛=?？芍獪囟冉档?，內能減少，根據熱

力學第一定律AU=Q+W可知氣體放出熱量，C錯誤；

D.p-V圖像與V軸圍成的面積代表功，而整個過程回到a狀態時氣體與初態相比溫度不變，內

能不變，可知整個過程氣體從外界吸收的總熱量與做的總功相同，所以整個過程中，氣體從外界吸

收的總熱量可以用abed所圍的面積表示，D正確。

故選ADo

［例題13］如圖甲所示，內壁光滑的柱形汽缸內被活塞封閉了一定質量的理想氣體，當封閉氣體的溫

度To=3OOK時，封閉氣體的體積％=6x10-3m3。現對汽缸內的氣體緩慢加熱，當封閉氣體

的溫度上升至7\二500K時，活塞恰好到達汽缸口，P-T圖線如圖乙，該過程中缸內氣體吸收

的熱量Q=600J。已知活塞的質量m=2kg,橫截面積S=1x10-2m2,外界大氣壓的=1x

105Pa,取g=10m/s2o求：

(1)缸內氣體的壓強p；

(2)活塞到達汽缸口時封閉氣體的體積匕；

(3)該過程中封閉氣體內能的增量AU。

【答案】(1)1.02x105Pa

(2)10x10-3m3

(3)192J

【來源】2025屆福建省龍巖市高三下學期二模物理試題

【詳解】(1)選活塞為研究對象，有pS=p0S+mg

解得缸內氣體的壓強為p=1.02x105Pa

(2)對汽缸內的氣體緩慢加熱，封閉氣體等壓膨脹，由蓋一呂薩克定律可得黑=3

丁0T

解得匕=10x107m3

(3)活塞上升的距離h=”^=0.4m

外界對氣體做功W=-pSh.=-408J

對封閉氣體由熱力學第一定律AU=W+Q

可得該過程中封閉氣體內能的增量AU=192J

［例題14］一定質量的理想氣體，由狀態A經狀態4變為狀態C,其中A到6過程為等壓變化，3到

C過程為等容變化。已知以=0.3m3,TA=TC=300K,TB=400Ko求：

(1)氣體在狀態8時的體積大?。?/p>

(2)設力―8過程氣體吸收熱量為Qi，8-C過程氣體放為熱量為Q?，求A-8過程中氣體/外所做

的功。(用Qi、Qz表示)

【答案】(1)%=O-4-m3

⑵W=QLQ2

【來源】2025屆四川省樂山市高三下學期三模考試物理試題

【詳解】⑴根據氣體等壓變化規律，有?=富

TATB

解得力=0.4m3

(2)因為北=丁「故力t8增加的內能與8TC減小的內能相同，設力->8氣體對外做功為W,有

=QI-W

BtC過程有AU8c=Qz

則有W=QLQZ

［例題15］濟南的突泉是中國著名的風景名勝，泉水一年四季恒定在18℃左右。嚴冬，水面上水氣

裊裊，像一層薄薄的煙霧，一邊是泉池幽深，波光粼粼，一邊是樓閣彩繪，雕梁畫棟，構成了

一幅奇妙的人間仙境。在水底有很多小孔冒出微小氣泡，可以看到氣泡在緩慢上升過程中體積

逐漸變大且沒有破裂。假設初始時小氣泡(可視為理想氣體)體積匕=5.0x10-7m3,氣泡上

升過程中內外壓強相同。已知泉水水深為)=2m,大氣壓強po=1.0xl()5pa,水的密度。=

1.0x103kg/m3,重力加速度g取lOm/s2。

(1)求氣泡到達水面時的體積匕;

(2)已知氣泡上升過程中對外界做功2X10-2卜判斷氣泡是吸熱還是放熱，并求出熱量的數值。

【答案】(l)6.0xl0-7m3

(2)吸熱,2x10-2J

【來源】2025屆安徽省淮北市、淮南市高三下學期第二次質量檢測物理試卷

【詳解】(I)氣泡在垢深度時，壓強為pi=pg/io+p°

解得pi=1.2x105Pa

水溫不變，根據玻意耳定律有Pi%=Po%

解得眩=6.0x10-7m3

(2)溫度不變，內能不變，根據熱力學第一定律有

△U=W+Q

體積變大，氣泡上升過程中對外界做功，則有W=-2xl0-2j

解得氣泡從外界吸收熱量Q=2x10-2j

［例題16］（24-25高三下?浙江諸暨?適考）如圖甲所示，潛水鐘倒扣沉入水中，鐘內存有一定量的空氣

供潛水員呼吸?，F將潛水鐘簡化為橫截面積S=4.0m2、高度L=3.0m的薄壁圓筒，如圖乙所

示，筒內裝有體積可以忽略的電熱絲和溫度傳感器（圖中未畫出）。現將開口向下的圓筒由水

面上方緩慢豎直吊放至水下某一深度，此時圓筒內的液面與水面的高度差該過程傳

感器顯示筒內氣體溫度始終為7>3OOK。接著通過電熱絲對筒內氣體加熱，同時逐漸豎直向上

提升圓筒，使圓筒內液面與水面的高度差始終保持/?值不變，當圓筒提升AZ/MOcm時，傳感

器顯示筒內氣體溫度為72。己知筒內氣體的質量保持不變，其內能與溫度的關系式為UY7，

其中其l.OxlO^/K,大氣壓強為AFl.OxllPa,水的密度p=l.Oxl（）3kg/m3,重力加速度

2

^=10m/so

（1）在圓筒緩慢向下吊放過程中，筒內氣體的內能（“增大”、“不變”、“減小”），筒內氣體

的分子數密度（"增大”、"不變”、"減小”）；

（2）求筒內氣體的溫度，；

（3）求圓筒提升AL過程中筒內氣體吸收的熱量Q。

【答案】（1）不變增大

（2）36OK

（3）8.4x105J

【來源】浙江省諸暨市2024-2025學年高三下學期5月適應性考試（二模）物理試題

【詳解】（1）口］在圓筒緩慢向下吊放過程中，筒內氣體的溫度不變，筒內氣體的內能不變；

⑵在圓筒緩慢向下吊放過程中，筒內氣體的壓強增大，體積減小，筒內氣體的分子數密度增大。

（2）設圓筒到達某?深度時筒內空氣長度L，此過程等溫變化，由玻意耳定律p°SL=

（Po+pgh）sh

解得〃=2.0m

圓簡向上提升過程為等壓變化，由蓋-呂薩克定律守=空署

解得R=360K

(3)在圓筒豎百提升AL的過程中，設氣體對外做功為W,則有W=-(po+pgh)SAL

解得W=-2.4x105J

內能變化AU=/cAT

解得-6x1OSJ

由熱力學第一定律AU=Q+W

解得Q=8.4x105J

題型1熱力學第一定律的應用

13.如圖所示，密封包裝的食品袋從低海拔運送到高海拔地區的過程中，會發生膨脹現象，若此過

程中溫度不變，袋內空氣視為理想氣體，下列說法正確的是()

A.袋內空氣對外界做功，內能減小

B.袋內空氣分子的平均動能減小

C.袋內空氣壓強減小

D.袋內空氣向外界放熱

【答案】C

【來源】2025屈北京市豐臺區高三下學期二模物理試題

【詳解】A.食品包裝袋會發生膨脹，氣體體積變大，則袋內空氣對外界做功，氣體膨脹過程中溫

度不變，內能不變，故A錯誤；

B.氣體膨脹過程中溫度不變，所以袋內空氣分子的平均動能不變，故B錯誤；

C.根據華=

溫度不變，體積變大，所以壓強減小，故c正確；

D.根據熱力學第一定律AU=Q+W

溫度不變，則AU=O

體積變大，則WV0

所以Q>0

袋內空氣一定對外界吸熱，故D錯誤。

故選Co

14.為精準掌握某高溫鍋爐外壁溫度變化，技術人員于鍋爐外壁鑲嵌底部水平、開口向上的圓柱形

導熱汽缸。汽缸內有質量不計、橫截面積為100cm?的活塞封閉理想氣體，活塞上方警報器通

過輕繩懸掛質量為10kg的重物。當缸內氣體溫度為240K時，活塞與缸底相距12cm；溫度緩

慢升高，活塞上升8cm時接觸重物；輕繩拉力為零時警報器報警。已知鍋爐房內空氣壓強

Po=l.Ox105Pa,重力加速度g取lOmH,不計活塞厚度及活塞與缸壁間的摩擦。下列說法

正確的是()

\\\\、\\\

[I警報器

H

A.從初始狀態到活塞接觸重物，氣體對外做功為80J

B.警報器報警時，鍋爐外壁溫度與初始溫度比值為:

C.活塞接觸重物時，氣體壓強比初始值增大1000Pa

D.報警后溫度繼續升高，氣體體積變化量與溫度變化量比值恒為/m3/k

【答案】AB

【來源】2025屆河北省部分校高三下學期5月模擬沖刺卷物理試題

【詳解】A.氣體對外做功W=p°AV,AV=8x100cm3=8x10-4m3

則W=1.0x105x8x10-4J=80J

選項A正確；

B.缸內氣體溫度緩慢升高的過程中，到活塞剛好接觸重:物，缸內氣體發生等壓變化，V2=

(H+h)S,V1=HS

由蓋一呂薩克定律有今=今

‘1/2

代入數據解得72=400K

活塞剛好接觸重物到輕繩拉力剛好為零的過程中，缸內氣體發生等容變化，由力的平衡條件有p=

smg

Po+下

由查理定律有黑=提

,2Z3

代入數據解得4=440K

溫度比值愛=半

選項B正確；

C.活塞接觸重物前，氣體壓強始終等于p。，未增大，選項C錯誤；

33

D.報警時V=20x100x10-6=2x10-m,T2=440K

報警后，氣體進行等壓變化，則］=筆

即比值為竺="二=」一m3/K

△T440220000,

選項D錯誤。

故選ABo

15.圖甲為我國某電動轎車的空氣減震器(由活塞、足夠長汽缸組成，活塞底部固定在車軸上)。

該電動轎車共有4個完全相同的空氣減震器，圖乙是空氣減震器的簡化模型結構圖，導熱良好

的直立圓筒形汽缸內用橫截面積S=20cm2的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑

動，并通過連桿與車輪軸連接。封閉氣體初始溫度n=300K、長度17cm、壓強小=

(1)為升高汽車底盤離地間隙，通過氣泵向汽缸內充氣，讓汽缸緩慢上升AL=10cm,此過程中氣體

溫度保持不變，求需向一個汽缸內充入與缸內氣體溫度相同、壓強Po=l.Oxl()5pa的氣體的體

積；

(2)在(1)問情況下，當車輛載重時，相當于在汽缸頂部加一物體A,汽缸下降，穩定時汽缸內氣

體長度變為心2=24cm,氣體溫度變為T2=320K,若該過程中氣體放出熱量Q=18J,氣體壓強隨

氣體長度變化的關系如圖丙所示，求該過程中一個汽缸氣體內能的變化量。

【答案】(1)6.0x10-3m3

(2)180J

【來源】2025屆湖南省長沙市雅禮中學高三下學期一?？荚囄锢碓囶}

【詳解】(1)(1)設充入的氣體體積為V,以充入后全部氣體為研究對象

由玻意耳定律可得p[]S+p0V=Pi(L]+AL)S

代入數據解得V=2=6.0x10-3m3

Po

(2)在(1)問情況下，汽缸下降穩定后，設壓強為P2

由理想氣體狀態方程有源乎出=嚕

T1T2

代入數據解得P2=3.6x106Pa

結合圖像可得此過程中外界對氣體做功W=空S(Li+AL-42)

代入數據解得W=198J

由熱力學第?定律得AU=W-Q=198J-18J=180J

題型2熱力學第二定律的應用

16.某個冬天的早晨，小紅打開家里的制暖空調，為使制暖效果更佳，她關閉門窗，一段時間后房

間內升高至25c并保持恒溫。房間內的氣體可視為質量不變的理想氣體，若將一杯裝有花粉

的10℃水置于該房間內，則下列說法正確的是()

A.制暖空調機工作時，熱量從低溫物體傳遞給高溫物體

B.制暖空調機開始工作后，房間內氣體的內能始終保掙不變

C.待空調穩定后，花粉的運動激烈程度會減弱

D.花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了花粉分子在不停地做無規則運動

【答案】A

【來源】2025屆廣東省汕頭市高三下學期二模物理試題

【詳解】A.制暖空調機工作時，因為電機工作電流做功，熱量從低溫物體傳到高溫物體，故A正

確；

B.制暖空調機開始工作后，房間內氣體溫度升高，內能增大，故B錯誤；

C.待空調穩定后，房間內溫度升高，裝花粉的水溫度升高，花粉做布朗運動激烈程度會增加，故

C錯誤；

D.花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了水分子在不停地做無規則運動，故D錯誤。

故選Ao

17.如圖所示，開口向上的豎直玻璃管內用一段水銀柱封閉著一定質量的理想氣體?，F將玻璃管保

持開口豎直向上拿到室外，并停留較長一段時間，此為過程一；然后再把玻璃管緩慢轉動至水

平，此為過程二；接著再將玻璃管保持水平拿回室內，并停留較長一段時間，此為過程三；最

后把玻璃管緩慢轉動至豎直開口向上，水銀柱回到初始位置，此為過程四。已知室外溫度高于

室內溫度，室外大氣壓強等于室內大氣壓強，水銀無漏出。關于此次操作，下列說法正確的是

()

A.過程四氣體從外界吸熱

B.過程二氣體分子密集程度減小

C.過程二氣體從外界吸收熱量，使之完全變成功，而沒產生其他影響

D.氣體經歷上述四個過程回到原狀態，氣體對外界做的功為0

【答案】B

【來源】2025屆山東省齊魯名校大聯考高三下學期模擬預測物理試題

【詳解】A.過程四氣體溫度不變，壓強增大，體積減小，氣體內能不變，外界對氣體做功，由熱

力學第一定律AU=Q+W,可知氣體對外放熱，故A錯誤；

B.過程二氣體溫度不變，壓強減小，體積增大，分子密集程度減小，故B正確；

C.根據熱力學第二定律內容可知，過程二氣體從外界吸收熱量，使之完全變成功，而沒產生其他

影響是不可能發生的，故C錯誤；

D.氣體經歷題中所述的四個過程回到原狀態，氣體對外界做功不為0,故D錯誤。

故選B.,

18.如圖所示，電冰箱由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器四個部分組成一個密閉的連通系統，制

冷劑在連通系統內循環流經這四個部分。各部分的溫度和壓強如圖所示，則下列說法正確的是

)

低溫低一皿低溫高

壓液體變及“色要體A=9.73atm.

p《93atm,-5

/j=-28℃

℃

箱內Q.15P環境1=30

p4=I.45atm,

四通閥

/4=-18℃

低溫福型區」Pi=12.2atm,

低盤高

/,=47℃

壓氣體壓氣體

A.冷凝器向環境散失的熱量一定大于蒸發器從冰箱內吸收的熱量

B.該過程實現了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞

C.制冷劑在蒸發器中的狀態可以看成理想氣體

D.制冷劑在通過冷凝器的過程中分子勢能和分子動能都降低

【答案】ABD

【來源】2022屆河北省張家口市高三下學期第三次模擬考試物理試題

【詳解】A.根據熱力學第一定律，可知

Qi（從低溫物體吸收的熱量）+W（壓縮機對系統做功）=Q2（向高溫物體釋放的熱量）

A正確；

B.這一過程不是自發完成的，蒸發器和冷凝器兩處的熱交換方向都是從高溫物體向低溫物體，整

個過程實現了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，符合熱力學第二定律，B正確；

C.制冷劑在蒸發器中雖然是氣體狀態，但是不滿足遠離液化的狀態，不能看成理想氣體，C錯

誤；

D.在冷凝器中制冷劑溫度降低，分子平均動能降低，分子間距從氣體過渡到液體，分子勢能降

低，D正確。

故選ABD。

題型3與氣體圖像的綜合問題

19.一定質量的氣體經歷一系列狀態變化，其〃一§圖像如圖所示，變化順序為a-bTC-dT”，圖

中油線段延長線過坐標原點，〃線段與〃軸垂直，曲線段與1軸垂直.氣體在此狀態變化過

A.1一。過程，氣體放出的熱量小于內能的減少量

B.力一c過程，氣體對外做功，內能減小

C.c-d過程，溫度降低，氣體一定放出熱量

D.過程，溫度不變：氣體吸熱

【答案】CD

【來源】2025屆湖北省黃岡市新春縣實驗高級中學高三下學期一模物理試題

【詳解】D.由題圖可知，〃一人過程，氣體發生等溫變化，氣體壓強減小而體積增大，所以氣體對

外做功,因為溫度不變，所以內能不變，根據AU=W+Q

可知，氣體從外界吸熱，故DiF確：

B.由理想氣體狀態方程華=。

可知p=C*

斜率A=cr

連接。、〃的直線比連接。、。的直線的斜率小，所以〃的溫度低，過程，溫度升高，所內能

增加，故B錯誤；

C.CTd過程，氣體壓強不變而體積變小，所以外界對氣體做功，由理想氣體狀態方程華=C1可

知，氣體溫度降低，根據AU=W+Q

可知，因為W>0,△(/<0

所以QV0

即氣體放熱，故C正確；

A.d-a過程，氣體體積不變，壓強變小，所以氣體做功為零，由理想氣體狀態方程牛=C可知，

氣體溫度降低，據AU=W+Q

可知，氣體放出的熱量等于內能的減少量，故A錯誤。

故選CDo

20.如圖所示給出了?定量的理想氣體經過一系列變化過程最終回到初始狀態的

圖像，其中4—氏C—Q的變化過程為等溫變化過程，B-C、的變化過程為等容變

化過程，下列說法正確的是（）

A.A-4的過程理想氣體從外界吸收熱量對外做功，且吸收的熱量等于理想氣體對外做的功

B.8-C的過程理想氣體從外界吸收熱量，理想氣體的內能增大

C.C-D的過程外界對理想氣體做功，理想氣體向外界放熱

D.0TA的過程理想氣體從外界吸熱，理想氣體的內能增大

【答案】ACD

【來源】2025屆山東省青島市平度市高三下學期高考模擬檢測（二）物理試卷

【詳解】A.4-8的過程為等溫膨脹過程，氣體的內能不變，氣體對外做功，根據熱力學第?定律

可知，理想氣體從外界吸收熱量對外做功，且吸收的熱量等于理想氣體對外做的功，選項A正

確；

B.8-C的過程氣體體積不變，氣體不對外做功，外界也不對氣體做功，溫度降低，內能減小，根

據熱力學第一定律可知，氣體放熱，則理想氣體向外界放出的熱量等于理想氣體的內能減小量，選

項B錯誤；

C.C-。的過程氣體等溫壓縮，內能不變，根據熱力學第一定律可知，外界對理想氣體做功，理

想氣體向外界放熱，選項c正確：

D.的過程氣體等容升溫，氣體不對外做功，外界也不對氣體做功，根據熱力學第一定律可

知，理想氣體從外界吸熱，理想氣體的內能增大，選項D正確。

故選ACD,

21.一定質量的理想氣體從A狀態開始，經過ATB—CTO-M,最后回到初始狀態A,各狀態參

量如圖所示。下列說法正確的是（)

A.A狀態到C狀態氣體吸收熱量

B.8狀態到C狀態氣體分子的平均動能增大

C.B-C過程氣體對外做功