2025年高三物理高考熱力學定律專題模擬試題一、單選題（共5小題，每題4分，共20分）1．下列關(guān)于熱力學定律和分子動理論的說法中，正確的是（）A．隨著科技進步，絕對零度可以通過實驗手段實現(xiàn)B．分子間的引力和斥力均隨分子間距增大而減小，且斥力減小得更快C．理想氣體等壓膨脹時，內(nèi)能一定增加，從外界吸收的熱量等于對外做功D．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反熱力學第一定律2．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程（A→B→C→A），其中A→B為等溫過程，B→C為等容過程，C→A為等壓過程。下列說法正確的是（）A．A→B過程中，氣體分子的平均動能增大B．B→C過程中，氣體的內(nèi)能不變C．C→A過程中，氣體對外界做功D．整個循環(huán)過程中，氣體向外界放出的熱量大于吸收的熱量3．某太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是一個卡諾熱機，其高溫熱源溫度為600K，低溫熱源溫度為300K。若該熱機每次循環(huán)從高溫熱源吸收1.2×10?J熱量，則對外做的最大功為（）A．3.0×103JB．6.0×103JC．9.0×103JD．1.2×10?J4．一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，下列說法正確的是（）A．氣體壓強增大，溫度升高，內(nèi)能增加B．氣體壓強增大，溫度降低，內(nèi)能減少C．氣體壓強減小，溫度升高，內(nèi)能增加D．氣體壓強減小，溫度降低，內(nèi)能減少5．如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的V-T圖像，由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C。已知A→B為等壓過程，B→C為等容過程，氣體在狀態(tài)A時的壓強為1.0×10?Pa，體積為2L，溫度為300K。則氣體在狀態(tài)C時的壓強為（）A．0.5×10?PaB．1.0×10?PaC．1.5×10?PaD．2.0×10?Pa二、多選題（共3小題，每題5分，共15分，選對但不全得3分，有錯選得0分）6．下列現(xiàn)象中，能用熱力學第二定律解釋的是（）A．空調(diào)制冷時，熱量從低溫環(huán)境傳遞到高溫環(huán)境B．一杯熱水放置一段時間后會自然冷卻C．氣體向真空膨脹時，內(nèi)能減小D．汽車發(fā)動機的效率無法達到100%7．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的p-V圖像變化過程（A→B→C→A），其中A→B為等容過程，B→C為等溫過程，C→A為等壓過程。已知狀態(tài)A的壓強p?=1.0×10?Pa，體積V?=1L，溫度T?=300K，狀態(tài)B的溫度T?=600K。下列說法正確的是（）A．狀態(tài)B的壓強p?=2.0×10?PaB．B→C過程中，氣體對外界做功C．C→A過程中，氣體的內(nèi)能減少D．整個循環(huán)過程中，氣體吸收的熱量等于對外做的功8．關(guān)于分子動理論和熱力學定律，下列說法正確的是（）A．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動B．分子間距離增大時，分子勢能可能先減小后增大C．一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時，內(nèi)能一定增加D．熱力學第二定律可表述為：不可能從單一熱源吸收熱量并全部用來對外做功而不產(chǎn)生其他影響三、實驗題（共1小題，12分）9．某實驗小組用如圖所示裝置探究一定質(zhì)量理想氣體在等壓變化過程中的規(guī)律。實驗器材包括：導(dǎo)熱性能良好的汽缸、活塞（質(zhì)量m=100g，橫截面積S=10cm2）、溫度計、刻度尺、大氣壓強傳感器等。已知大氣壓強p?=1.0×10?Pa，重力加速度g=10m/s2。（1）實驗前，活塞靜止時，汽缸內(nèi)氣體的壓強p=Pa（用已知量表示）。（2）實驗中，緩慢加熱汽缸，記錄不同溫度T時活塞到汽缸底部的距離h，得到h-T圖像如圖所示。若圖像的斜率為k，則汽缸內(nèi)氣體的壓強p=（用k、氣體摩爾數(shù)n、普適氣體常量R表示）。（3）某次實驗中，當溫度從T?=300K升高到T?=400K時，活塞上升的高度Δh=2cm。已知該過程中氣體吸收的熱量Q=50J，則氣體內(nèi)能的增加量ΔU=________J（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。四、計算題（共3小題，共53分）10．（16分）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A（p?=2.0×10?Pa，V?=1L，T?=300K）經(jīng)等容過程變化到狀態(tài)B，再經(jīng)等溫過程變化到狀態(tài)C，最后經(jīng)等壓過程回到狀態(tài)A，完成一個循環(huán)。已知狀態(tài)B的溫度T?=600K，狀態(tài)C的體積V?=2L。（1）求狀態(tài)B的壓強p?和狀態(tài)C的溫度T?；（2）判斷整個循環(huán)過程中氣體是吸熱還是放熱，并計算熱量變化量。11．（18分）如圖所示，一豎直放置的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量M=2kg，橫截面積S=20cm2，活塞與汽缸壁間無摩擦。初始時，活塞距離汽缸底部高度h?=10cm，缸內(nèi)氣體溫度T?=300K，大氣壓強p?=1.0×10?Pa，重力加速度g=10m/s2。（1）若緩慢加熱汽缸，使活塞上升到距離底部h?=20cm處，求此時缸內(nèi)氣體的溫度T?；（2）若在活塞上放置一個質(zhì)量m=1kg的重物，活塞穩(wěn)定后，溫度恢復(fù)到T?=300K，求此時缸內(nèi)氣體的體積V；（3）在（1）的過程中，若氣體內(nèi)能增加ΔU=80J，求氣體吸收的熱量Q。12．（19分）某新型量子熱機的工作原理可簡化為如圖所示的循環(huán)過程：工質(zhì)（理想氣體）從狀態(tài)A（p?=1.0×10?Pa，V?=1×10?3m3，T?=300K）經(jīng)絕熱壓縮到狀態(tài)B（V?=0.5×10?3m3），再經(jīng)等容升溫到狀態(tài)C，最后經(jīng)等溫膨脹回到狀態(tài)A。已知氣體的絕熱指數(shù)γ=1.4，普適氣體常量R=8.31J/(mol·K)。（1）求狀態(tài)B的壓強p?和溫度T?；（2）若狀態(tài)C的溫度T?=800K，求該循環(huán)過程的效率η；（3）若該熱機每次循環(huán)對外做的功W=500J，且高溫熱源溫度T?=800K，低溫熱源溫度T?=300K，判斷該熱機是否符合熱力學第二定律，并說明理由。參考答案及解析（注：實際考試中無此部分，此處僅為說明試題設(shè)計邏輯）一、單選題1．B解析：絕對零度無法達到（A錯誤）；理想氣體等壓膨脹時，溫度升高，內(nèi)能增加，吸收的熱量大于對外做功（C錯誤）；第二類永動機違反熱力學第二定律（D錯誤）。2．D解析：A→B為等溫過程，分子平均動能不變（A錯誤）；B→C為等容降溫過程，內(nèi)能減少（B錯誤）；C→A為等壓壓縮過程，外界對氣體做功（C錯誤）；循環(huán)過程中內(nèi)能變化量為0，外界對氣體做功大于氣體對外做功，故氣體放熱（D正確）。3．B解析：卡諾熱機效率η=1-T?/T?=50%，故W=ηQ?=6.0×103J。4．A解析：絕熱壓縮時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，壓強增大。5．C解析：A→B等壓過程，V?/T?=V?/T?，得V?=4L；B→C等容過程，p?/T?=p?/T?，得p?=1.5×10?Pa。二、多選題6．ABD解析：氣體向真空膨脹時內(nèi)能不變（C錯誤）。7．ABC解析：A→B等容過程，p?/T?=p?/T?，得p?=2.0×10?Pa（A正確）；B→C等溫膨脹，氣體對外做功（B正確）；C→A等壓壓縮，溫度降低，內(nèi)能減少（C正確）；循環(huán)過程中內(nèi)能變化量為0，外界對氣體做功大于氣體對外做功，故氣體放熱（D錯誤）。8．BCD解析：布朗運動是固體顆粒的運動（A錯誤）。三、實驗題9．（1）p?+mg/S=1.1×10?Pa；（2）nR/k；（3）ΔU=Q-pΔV=50J-1.1×10?×10??×0.02J=47.8J≈48J。四、計算題10．（1）等容過程：p?/T?=p?/T?，得p?=4.0×10?Pa；等溫過程：T?=T?=600K；（2）循環(huán)過程ΔU=0，W=W??+W??+W??=0+p?V?ln(V?/V?)-p?(V?-V?)=-200J+277J-200J=-123J，故Q=-W=123J，氣體吸熱。11．（1）等壓過程：h?/T?=h?/T?，得T?=600K；（2）初態(tài)壓強p?=p?+Mg/S=2.0×10?Pa，末態(tài)壓強p?=p?+(M+m)g/S=2.5×10?Pa，等溫過程p?V?=p?V?，得V?=160cm3；（3）ΔU=Q-pΔV，得Q=ΔU+pΔV=80J+2.0×10?×20×10??×0.1J=120J。12．（1）絕熱過程p?V?^γ=p?V?^γ，得p?=5.28×10?Pa；T?V?^(γ-1)=T?V?^(γ-1)，得T?=445K；（2）循環(huán)效率η=W/Q?=(Q?-Q?)/Q?=1-Q?/Q?，其中Q?=ΔU??=nC?(T