2025屆高考物理一一熱力學定律限時訓練

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一、單選題（本大題共5小題）

1.下列說法正確的是（）

A.隨著科技的發(fā)展，可以制造出一種機器，使其不消耗任何能量但能源源不斷

地對外做功

B.太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能

量都消失了

C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的

D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走

動，說明能量可以憑空產生

2.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子（如圖所示）。在陽光的照射下，小電

扇快速轉動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽。該裝置的能量轉化情況是

（）

A.太陽能一電能一機械能

B.太陽能一機械能一電能

C.電能一太陽能一機械能

D.機械能一太陽能一電能

3.電動自行車的前輪裝有發(fā)電機，發(fā)電機與蓄電池連接。當騎車者用力蹬車或

電動自行車自動滑行時，電動自行車就可以通過發(fā)電機向蓄電池充電，將其他形

式的能轉化成電能儲存起來。某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑

行。第一次關閉自動充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移變化的關系如圖中

圖線①所示；第二次啟動自動充電裝置，其動能隨位移變化的關系如圖中圖線②

所示，則第二次向蓄電池所充的電能是（）

C.300JD.500J

4.如圖所示，圓柱形汽缸內部通過活塞封閉著一定量的理想氣體，初始狀態(tài)，

汽缸內氣柱長度為乙，溫度為（，現(xiàn)將氣體加熱，氣柱長度從乙緩慢變?yōu)?的過

程中，氣體吸收熱量360J,對活塞做功100J,對于上述變化過程下列說法正確

的是（）

A.氣體壓強不斷增大

B.氣體的內能增加460J

C.氣體可能在放出200J的熱量之后恢復初始狀態(tài)

D.氣體可能在放出300J的熱量之后恢復初始狀態(tài)

5.某汽車的四沖程內燃機利用奧托循環(huán)進行工作，該循環(huán)由兩個絕熱過程和兩

個等容過程組成，如圖所示為一定質量的理想氣體所經歷的奧托循環(huán)，則該氣體

B.在a-6過程中，外界對其做的功不全用于增加內能

C.6-c過程中增加的內能大于"一a過程中減少的內能

D.在一次循環(huán)過程中吸收的熱量小于放出的熱量

二、多選題（本大題共3小題）

6.電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內部傳給溫度較高的外界空氣，

這說明了（）

A.熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

B.在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體

C.熱量的傳遞過程不具有方向性

D.在自發(fā)的條件下熱量的傳遞過程具有方向性

7.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)/開始，先經過等壓過程到狀態(tài)8,再

經過等容過程到狀態(tài)a已知從狀態(tài)"到狀態(tài)6的過程中，氣體吸收了100J的

熱量，則下列說法中正確的是（）

八p/(xl(TPa)

AB

0.61->--------1

0.3C

012P7(xl03m3)

A.氣體在狀態(tài)C時的溫度高于在狀態(tài)/時的溫度

B.從狀態(tài)/變化到狀態(tài)C的過程中氣體對外做功45J

C.氣體從狀態(tài)/變化到狀態(tài)8的過程中內能增加了40J

D.氣體從狀態(tài)8變化到狀態(tài)C的過程中放出了40J的熱量

8.如圖1是一底面積為S且導熱性能良好的圓柱形薄壁氣缸，氣缸內距其水平

底部高4處有可視為質點的卡點，氣缸上端有一密封良好且可無摩擦滑動的輕活

塞，氣缸內封閉有一定質量的理想氣體。緩慢改變氣缸內的溫度，使缸內封閉氣

體由狀態(tài)/經狀態(tài)8變化到狀態(tài)C,該過程中，活塞到氣缸底部的高度/與氣缸

內熱力學溫度7的關系如圖2所示，整個過程中缸內封閉氣體吸收的熱量為么

已知外界環(huán)境氣壓始終為P。氣缸內初始熱力學溫度為4，則（）

A.在狀態(tài)/時，缸內封閉氣體的壓強為0.5p0

B.在狀態(tài)C時，Lc=2L0

c.整個過程中，缸內封閉氣體的內能增加量為。-o.5p04s

D.直線6c的延長線一定不過坐標原點

三、實驗題（本大題共2小題）

9.“東方綠舟”內有一個綠色能源區(qū)，同學們可以在這里做太陽能和風能的研

究性實驗，某同學為了測定夏季中午單位面積上、單位時間內獲得的太陽能，制

作了一個太陽能集熱裝置，實驗器材有：①內壁涂黑的泡沫塑料箱一個，底面積

為1平方米；②盛水塑料袋一個；③溫度計一個；③玻璃板一塊（約1平方

米），如圖所示：

(b)(c)(d)

假設圖為一斜坡草地，太陽光垂直照射到草地表面，請將上述實驗器材按實驗設

計要求畫在圖中；

陽佻\

t?!?

\津地

如果已知水的比熱容C,被水吸收的熱量。與水的質量〃、水溫升高量△間的關

系是Q=cmM,則為了測定中午單位面積上、單位時間內獲得的太陽能，除了需

要測量以4外，還應測量的物理量是,本實驗會有一定誤差，試寫出一

條產生誤差的主要原因：O

10.某同學利用如圖1所示的裝置測量彈簧的彈性勢能和可看成質點的物塊與桌

面間的動摩擦因數(shù)，實驗步驟如下

①用重錘確定物塊運動到桌邊時投影到地面的位置0

②將輕彈簧一端固定在桌面邊沿的墻面上；

③推動物塊，把彈簧壓縮到P點，由靜止釋放物塊，測出物塊落地點與0點間的

水平距離X；

④通過在物塊上增減祛碼來改變物塊的質量，重復步驟③的操作

⑤根據(jù)得到的一系列的物塊質量m與水平距離x的值，作出x2-‘的圖線如圖2

m

所示.

即因2

已知重力加速度g,回答下列問題：

（1）為達到實驗目的，除已經測出的物塊的質量m和物塊落地點與0點的水平

距離x,還需要測量____________

A.彈簧的原長％

B.彈簧壓縮后物塊到桌面右邊眼的距離L

C.桌面到地面的高度H

D.彈簧壓縮前物塊到周末右邊沿的距離。

（2）根據(jù)圖2可知彈簧被壓縮到P點時彈性勢能為,物塊與桌面間的

動摩擦因數(shù)為.（用圖像中的a、b和（1）中所選物理量的符號表示結

果）

四、解答題（本大題共2小題）

11.如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內用面積S=100cm2、質量m=lkg的活

塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度300K的熱源接

觸，平衡時圓筒內氣體處于狀態(tài)A,其體積V=600cm3。緩慢推動活塞使氣體達

到狀態(tài)2,此時體積％=500cm3。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態(tài)C,

此時壓強Pc=1.4xl05pa。已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C,氣體從外界吸收熱量。=14

J;從狀態(tài)2到狀態(tài)C。氣體內能增加AU=25J；大氣壓A=L01xl05pa。

(1)求氣體在狀態(tài)C的溫度〃；

(2)求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中外界對系統(tǒng)做的功叫B。

熱源

12.圖中甲為氣壓升降椅，乙為其核心部件模型簡圖。活塞與椅面的總質量為

m,活塞橫截面積為S,汽缸內封閉一定質量的理想氣體，穩(wěn)定時氣柱長度為上,

該汽缸導熱性能良好，忽略一切摩擦。黃同學盤坐在椅面上，穩(wěn)定后缸內氣柱長

為/已知大氣壓強為P。，室內溫度為4，重力加速度為g,求：

(1)黃同學的質量M；

(2)黃同學坐穩(wěn)后，室內氣溫緩慢上升至1。84，該過程缸內氣體對外界做功

一活塞

氣缸

圖甲圖乙

參考答案

I.【答案】C

【詳解】任何機器都不能違背能量守恒定律，A錯誤；太陽輻射大量的能量，地

球只吸收了極少的一部分，但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失，一定是轉化成

了其他形式的能量，B錯誤；馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動

物的能量來源是食物中儲存的生物能，C正確；所謂的“全自動”手表內部是有

能量轉化裝置的，只有當人戴著手表活動時，才能不斷補充能量，維持手表的運

行，如果把表放在桌面上靜置一段時間，它一定會停擺的，D錯誤。

2.【答案】A

【詳解】帽子上的太陽能電池板將太陽能轉化為電能，供小電扇工作，小電扇工

作時消耗電能，將電能轉化為扇葉的機械能，故A正確。

3.【答案】A

【詳解】電動車在運動過程中的摩擦力大小不變，從題圖看出，第二次的位移是

第一次的|,故沒被轉化為內能的能量為初動能的|,由能量守恒定律得所充的

電能為|5頷=|x500J=200J,A正確。

4.【答案】D

【詳解】A.對活塞受力分析，根據(jù)平衡條件可知，氣體的壓強不變，A錯誤；

B.根據(jù)熱力學第一定律AU=W+。，其中。=360J,W=T00J,解得

AU=260J,所以，氣體的內能增加260J,B錯誤；

CD.氣體若恢復初始狀態(tài)，則內能需減小260J,此過程體積減小，外界對氣體

做功，根據(jù)熱力學第一定律，所以氣體放出的熱量一定大于260J,C錯誤，D正

確。選D。

5.【答案】C

【詳解】A.從c到d為絕熱膨脹，貝UQ=0,W<0,則AU=Q+W<0,內能減

小，即溫度降低；從d至Ua,體積不變，壓強減小，根據(jù)牛=C則溫度降低，則

狀態(tài)c的溫度高于a態(tài)溫度，所以在狀態(tài)a和c時的內能不可能相等，A錯誤；

D.根據(jù)圖像下面積即為氣體做功大小，可知圖像中a6cd圍成的圖形的面

積為整個過程氣體對外做的功且大于零，而整個過程氣體的溫度不變，則內能

不變，因此整個過程氣體從外界吸熱，因此在一次循環(huán)過程中吸收的熱量大于

放出的熱量，D錯誤；

C.因為該循環(huán)由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成，因此只有兩個等容過程

與外界有熱交換，根據(jù)以上分析可知，兩個等容過程中由于與外界無做功，因

此6-c過程中吸收的熱量即增加的內能大于d-a過程中釋放的熱量即減少的

內能，C正確；

B.在a-6過程中為絕熱壓縮，外界對氣體做功W>0,2=0,則=即

外界對其做的功全部用于增加內能，B錯誤。選C。

6.【答案】BD

【詳解】一切與熱現(xiàn)象有關的自發(fā)過程都有方向性，如熱傳導，熱量總是由高溫

物體自發(fā)地傳向低溫物體，故A、C錯誤，D正確；在一定條件下，熱量可以從

低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外界做功把熱量從低溫物體傳向高溫物

體，故B正確。

7.【答案】CD

【詳解】A.氣體在狀態(tài)。時Pc匕=0.3x105x2xl（F3pjm3=60Pa-m3,氣體在狀態(tài)"

5333

P/yA=0.6x10x1x10-Pa.m=60Pa.m,因為以K=Pc%，由理想氣體狀態(tài)方程

畢二哈,得北=及，A錯誤；

1A1C

B.因為從狀態(tài)6變化到狀態(tài)，體積不變，氣體對外不做功，從狀態(tài)力變化到狀

態(tài)。的過程中氣體對外做的功等于從狀態(tài)4變化到狀態(tài)6氣體對外做的功

533

W=pA.（1^-1^）=0.6X10X（2XW-1X10-）J=60J,B錯誤；

C.由熱力學第一定律得△U=-W+Q=-60J+100J=40J,氣體從狀態(tài)/變化到狀態(tài)

8的過程中內能增加了40J,C正確；

D.氣體在狀態(tài)C時的溫度等于在狀態(tài)/時的溫度，狀態(tài)/和狀態(tài)C內能相等，

氣體從狀態(tài)/變化到狀態(tài)6的過程中內能增加了40J,氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)

C的過程中內能減少了40J。氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)C的過程中體積不變，外

界對氣體不做功。由熱力學第一定律，氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)C的過程中放出

了40J的熱量，D正確。選CD。

8.【答案】AC

【詳解】A.由/一T圖像可知，從狀態(tài)/到狀態(tài)用缸內封閉氣體發(fā)生等容變

化，活塞位于卡點處，從狀態(tài)6到狀態(tài)G缸內封閉氣體發(fā)生等壓變化，缸內封

閉氣體的壓強恒為P。，從狀態(tài)/到狀態(tài)8,由祟=黑,可得以=0.5%，A正

確；

B.從狀態(tài)6到狀態(tài)C,由親=與，解得B錯誤；

C.從狀態(tài)8到狀態(tài)G缸內封閉氣體對外做功W=Po（4-4）S,由熱力學第一

定律，^AU=Q-W=Q-O.5PoLoS,C正確；

rq

D.從狀態(tài)8到狀態(tài)C,由牛=C（C為常量），知直線6c一定過坐標原點，D錯

誤。選AC。

9.【答案】見解析；時間T；太陽能沒有全部被水吸收（或水吸收的太陽能有

一部分損失等）

【詳解】［1］這是測定夏季中午太陽能的研究性實驗。告訴了實驗器材、實驗環(huán)

境（斜坡草地）、實驗原理（。=?！樱?，根據(jù)研究性要求設計實驗，并明確測量

物理量，指出實驗中產生誤差的主要原因，實驗圖示如圖所示

[2]需要測定單位面積上、單位時間內獲得的太陽能，除了測量水的質量、溫度

升高的高度，還需測量太陽照射的時間To

[3]產生誤差的主要原因：太陽能沒有全部被水吸收，或水吸收的太陽能還有一

部分損失等。

【詳解】設桌面距離地面的高度為H、P點距離桌面右邊沿的距離為3根據(jù)能

量守恒定律可得約-咫￡=；加片，物塊離開桌面后做平拋運動，水平方向由

1,,4HE014HEnb

X=Vot,豎直方向由8=—g〃，聯(lián)立可得爐=——匕—-則——匕=—,

2gmga

』HL=—b,解得瑪=總，〃=與，故還需要測量彈簧壓縮后物塊到桌面右

4aH4HL

邊眼的距離L、桌面到地面的高度H

【點睛】本題考查了實驗數(shù)據(jù)處理，知道實驗原理是解題的前提與關鍵，應用能

量守恒定律求出圖象的函數(shù)表達式是即可解題，要掌握應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)

的方法.

11.【答案】(1)350K；(2)11J

【詳解】(1)氣體在A狀態(tài)時，根據(jù)平衡條件有

pAS+mg=p0S

氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有

P/YA=PB^B

氣體從狀態(tài)8到狀態(tài)C發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律有

PB_=PC_

TB~TC

其中

7；=7^=T=300K

聯(lián)立以上各式解得

心=350K

(2)由于從狀態(tài)A到狀態(tài)8氣體發(fā)生等溫變化，即氣體溫度不變，因此

△UAB=0

而從狀態(tài)A到狀態(tài)C,根據(jù)熱力學第一定律有

\UAC=Q+WAC

由于狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體發(fā)生等容變化，即氣體體積不變，則可知

%c=。

因此可得

WAC=WAB+WBC=WAB

而

AUAC=AUAB+AUBC=AUBC=AU

聯(lián)立解得

叼B(yǎng)=11J

12.【答案】（1）M=；m+絡;（2）W=O.O8（PoS+ag）L

2

【詳解】（1）缸內氣體等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得=黃同學

坐上椅子以前RS=P0S+%g,黃同學坐上椅子穩(wěn)定以后p2s=A）S+〃zg+Mg,解得

黃同學的質量+幻

⑵根據(jù)蓋呂薩克定律有,嬴ZLS

3=L'S,解得〃=0.723因為氣體

To1-087；

膨脹，所以氣體對外做功W=P2S,-g4，解得印=0.08（區(qū)5+%）乙

知識歸納總結

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2025屆高考物理——熱力學定律限時訓練解析

一、單選題解析

題目概述：本題考察能量守恒定律的理解。

選項A：提出制造不消耗能量但能持續(xù)做功的機器，違背能量守恒定律，故A錯誤。

選項B：太陽輻射到宇宙空間的能量并未消失，而是轉化為其他形式的能量，故B錯誤。

選項C：“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”明顯違背能量守恒定律，C正確。

選項D：“全自動”手表仍需人體活動提供能量，不能憑空產生能量，D錯誤。

題目概述：本題考察太陽能電扇帽的能量轉化過程。

選項A：太陽能轉化為電能，再轉化為機械能驅動電扇，A正確。

選項B、C、D：均不符合實際能量轉化過程，故錯誤。

題目概述：本題考察動能定理和能量守恒定律的應用。

通過動能隨位移變化的關系圖，分析兩次滑行過程中能量的轉化與守恒。第二次滑行中，部分動能

轉化為電能儲存，剩余動能轉化為內能。通過計算得出第二次向蓄電池所充的電能為2