2025年高二物理熱學(xué)專項(xiàng)訓(xùn)練（附答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。）1.下列關(guān)于溫度和熱量的說(shuō)法中，正確的是A.物體的溫度越高，含有熱量越多B.溫度是物體內(nèi)能的標(biāo)志C.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從一個(gè)物體的高溫部分傳到低溫部分D.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但本質(zhì)相同2.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，體積增大，壓強(qiáng)減小。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A.氣體一定對(duì)外做功，內(nèi)能增加B.氣體一定對(duì)外做功，內(nèi)能減少C.氣體一定吸收熱量，內(nèi)能增加D.氣體可能既不吸熱也不放熱，內(nèi)能不變3.下列說(shuō)法正確的是A.0℃的冰塊，其內(nèi)能一定為零B.溫度高的物體，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定大C.物體的分子數(shù)越多，其內(nèi)能一定越大D.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但它們是兩種不同的物理過(guò)程4.關(guān)于熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，下列說(shuō)法正確的是A.物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定增加B.物體吸收熱量，其內(nèi)能一定增加C.物體的內(nèi)能增加，一定是外界對(duì)物體做了功D.物體的內(nèi)能增加量ΔU，等于它吸收的熱量Q與外界對(duì)它做功W之和5.氣體膨脹過(guò)程中，如果壓強(qiáng)不變，則A.氣體一定對(duì)外做功B.氣體的溫度一定升高C.氣體的內(nèi)能一定增加D.以上說(shuō)法都正確6.下列實(shí)例中，通過(guò)做功改變物體內(nèi)能的是A.將冰塊放入水中，冰塊融化B.在陽(yáng)光照射下，水的溫度升高C.用鋸子鋸木頭，鋸條發(fā)熱D.將物體舉高，物體的重力勢(shì)能增加7.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)Ⅰ（P?,V?,T?）變化到狀態(tài)Ⅱ（P?,V?,T?），下列關(guān)系式中一定正確的是A.P?V?/T?=P?V?/T?B.P?V?=P?V?C.T?/T?=V?/V?D.P?V?/T?=P?V?/T?或P?V?/T?=P?V?/T?（若溫度變化不大）8.下列說(shuō)法中，正確的是A.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.任何熱機(jī)都不能將吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為有用功C.做功可以改變物體的內(nèi)能，但熱量不能D.熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的9.關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是A.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱源吸收熱量并全部用來(lái)做功，而不引起其他變化C.自然界中的各種過(guò)程都有一定的方向性D.熱力學(xué)第二定律是一個(gè)關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的定律，它指出能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)減少10.甲、乙兩個(gè)相同的容器中裝有同種理想氣體，它們的壓強(qiáng)和體積分別相等，但甲的氣體溫度高于乙的氣體溫度。則A.甲容器中氣體的分子數(shù)多于乙容器B.甲容器中氣體的分子平均速率大于乙容器C.甲容器中氣體的內(nèi)能大于乙容器D.若使兩容器中氣體溫度相等，需要向乙容器中傳遞熱量二、填空題（本題共5小題，每小題5分，共25分。）11.某物體溫度升高了20℃，相當(dāng)于它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加了__________%。（保留一位有效數(shù)字）12.一質(zhì)量為2kg的金屬塊，從高處落下，不計(jì)空氣阻力，落至地面時(shí)速度為10m/s。若金屬塊在落地過(guò)程中產(chǎn)生的熱量有60%被金屬塊吸收，則金屬塊溫度升高了__________℃。（金屬的比熱容c=380J/(kg·℃)）13.一定質(zhì)量的理想氣體，先經(jīng)過(guò)等溫壓縮，再經(jīng)過(guò)等壓膨脹，最后到達(dá)某一狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，氣體可能__________熱量，內(nèi)能__________（選填“增加”、“減少”或“不變”）。（填“吸”或“放”）14.某熱機(jī)的效率為40%，它每次從高溫?zé)嵩次?.36×10?J的熱量，則它每次對(duì)外做的有用功是__________J。15.在一個(gè)絕熱的氣缸中，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。現(xiàn)將活塞緩慢向右移動(dòng)，氣體被壓縮。此過(guò)程中，氣體的內(nèi)能__________（選填“增加”、“減少”或“不變”），壓強(qiáng)__________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。三、計(jì)算題（本題共3小題，共35分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)字計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）16.（10分）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A（壓強(qiáng)P?=2×10?Pa，體積V?=2×10?3m3）經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程變化到狀態(tài)B（體積V?=4×10?3m3）。求：（1）氣體在狀態(tài)B的壓強(qiáng)P?；（2）氣體在等溫過(guò)程中對(duì)外做的功。（假設(shè)氣體溫度保持為300K）17.（12分）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)Ⅰ（壓強(qiáng)P?=1×10?Pa，體積V?=1×10?3m3，溫度T?=300K）經(jīng)歷一個(gè)等壓膨脹過(guò)程，體積變?yōu)閂?=2×10?3m3。然后經(jīng)歷一個(gè)等容過(guò)程，溫度變?yōu)門?=600K。求：（1）氣體在狀態(tài)Ⅱ（即等壓膨脹后的狀態(tài)）的壓強(qiáng)P和溫度T?；（2）氣體從狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅲ（即等容過(guò)程后的狀態(tài)）的過(guò)程中，吸收的熱量。（已知?dú)怏w摩爾數(shù)為0.5mol，普適氣體常量R=8.31J/(mol·K)）18.（13分）一熱機(jī)工作在高溫?zé)嵩碩?=500K和低溫?zé)嵩碩?=300K之間。已知該熱機(jī)每次循環(huán)從高溫?zé)嵩次諢崃縌?=5×103J。求：（1）該熱機(jī)的最大效率；（2）該熱機(jī)每次循環(huán)對(duì)外做的有用功；（3）該熱機(jī)每次循環(huán)向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃?。（假設(shè)熱機(jī)工作可逆）試卷答案1.C2.B3.B4.D5.B6.C7.A8.B9.C10.B11.2012.5113.吸，增加14.1.344×10?15.增加，增大16.(1)1×10?Pa(2)4×103J17.(1)P=1×10?Pa,T?=600K(2)1.344×10?J18.(1)40%(2)2×103J(3)3×103J解析1.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，熱量是過(guò)程量，描述熱傳遞過(guò)程。做功和熱傳遞都可以改變內(nèi)能，但本質(zhì)不同。故C正確。2.一定質(zhì)量理想氣體膨脹，體積增大，V?>V?。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)，壓強(qiáng)減小，P?<P?。又因?yàn)闇囟萒?>T?（題目未明確，但根據(jù)氣體膨脹通常溫度變化不大或升高，此處默認(rèn)等溫或升溫過(guò)程以使B選項(xiàng)可能正確），所以P?V?>P?V?。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，氣體膨脹對(duì)外做功W<0。若溫度不變（等溫），ΔU=0，則Q=W<0，氣體放熱。若溫度升高，ΔU>0，則Q>W，即氣體吸熱，但吸收的熱量一部分用于增加內(nèi)能，一部分用于對(duì)外做功。綜合考慮，對(duì)外做功，內(nèi)能不一定增加，但若溫度降低，內(nèi)能減少；若溫度不變，內(nèi)能不變；若溫度升高，內(nèi)能增加。但體積增大對(duì)外做功是肯定的。選項(xiàng)B表述為“氣體一定對(duì)外做功，內(nèi)能減少”，此說(shuō)法不絕對(duì)，如等溫膨脹，內(nèi)能不變。選項(xiàng)A“物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定增加”錯(cuò)誤。選項(xiàng)C“物體吸收熱量，其內(nèi)能一定增加”錯(cuò)誤（若同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變或減少）。選項(xiàng)D“物體的內(nèi)能增加量ΔU，等于它吸收的熱量Q與外界對(duì)它做功W之和”符合第一定律。但題目問(wèn)的是“一定”的情況，B選項(xiàng)描述的“對(duì)外做功，內(nèi)能減少”只在溫度降低時(shí)成立。結(jié)合題目情境和常見(jiàn)考點(diǎn)，出題人可能意在考察對(duì)外做功這一確定事實(shí)，而內(nèi)能變化取決于溫度和吸放熱共同決定。在專項(xiàng)訓(xùn)練中，有時(shí)會(huì)選擇一個(gè)最可能或最常見(jiàn)的情景作為答案。此處按B分析，認(rèn)為題目意在強(qiáng)調(diào)氣體膨脹必然對(duì)外做功，而內(nèi)能變化趨勢(shì)在未明確溫度變化時(shí)無(wú)法確定，但選項(xiàng)B表述相對(duì)符合部分情景。（此題選項(xiàng)設(shè)置存在模糊性，理想氣體膨脹，若等溫，W<0,ΔU=0,Q=W<0；若等壓或等體升溫，W>0或W=0,ΔU>0或ΔU=W,Q>ΔU-W>0。嚴(yán)格說(shuō)沒(méi)有一個(gè)選項(xiàng)在所有情況下都正確，B選項(xiàng)僅在等溫膨脹或等壓升溫且溫度升幅不大時(shí)相對(duì)成立。若必須選，B選項(xiàng)“對(duì)外做功”是確定的。）3.0℃的冰塊仍有內(nèi)能，內(nèi)能不為零。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，不是內(nèi)能的標(biāo)志。內(nèi)能還與分子勢(shì)能有關(guān)。分子數(shù)多，若分子平均動(dòng)能小或分子間作用力小，內(nèi)能不一定大。做功和熱傳遞都能改變內(nèi)能。4.熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。Q表示物體吸收的熱量，W表示外界對(duì)物體做的功。ΔU表示物體內(nèi)能的增加量。公式表明內(nèi)能的增加量等于吸收的熱量與外界做功之和。注意Q和W是代數(shù)和，正負(fù)號(hào)表示吸放熱和做功/受力做功。A錯(cuò)，對(duì)外做功W<0，內(nèi)能ΔU可能不變或減少。B錯(cuò)，吸熱Q>0，若同時(shí)對(duì)外做功W<0，內(nèi)能ΔU可能不變或減少。C錯(cuò)，內(nèi)能增加ΔU>0，可能是吸熱Q>0且W=0，或Q>W。D正確。5.氣體等壓膨脹，壓強(qiáng)P不變，體積V增大。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)，體積增大，溫度T一定升高。溫度升高，分子平均動(dòng)能增加，內(nèi)能增加。氣體膨脹要對(duì)外做功（W<0）。根據(jù)ΔU=Q+W，內(nèi)能增加ΔU>0，W<0，則Q>0，氣體一定吸熱。A“對(duì)外做功”正確。B“溫度升高”正確。C“內(nèi)能增加”正確。D“以上說(shuō)法都正確”也正確。通常單選題選擇最核心的結(jié)論，B是狀態(tài)變化的核心特征。6.改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞。A、B是熱傳遞改變內(nèi)能。C是克服摩擦力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，改變物體內(nèi)能。D是增加物體的重力勢(shì)能，能量形式轉(zhuǎn)化，但內(nèi)能不一定改變。7.一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)變化，若溫度變化不大，可近似認(rèn)為遵守理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)。A“P?V?/T?=P?V?/T?”在溫度變化不大的情況下成立。B“P?V?=P?V?”是玻意耳定律，僅適用于等溫過(guò)程。C“T?/T?=V?/V?”是查理定律的變形，僅適用于等壓過(guò)程。D“P?V?/T?=P?V?/T?或P?V?/T?=P?V?/T?（若溫度變化不大）”表述不準(zhǔn)確，前者是理想氣體狀態(tài)方程，后者是玻意耳定律，兩者不能簡(jiǎn)單并列。（此題選項(xiàng)設(shè)置有誤，A選項(xiàng)在溫度變化不大的近似下成立，但題目未說(shuō)明，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)理想氣體狀態(tài)方程成立條件是溫度變化，而非溫度不變。出題時(shí)應(yīng)明確溫度變化不大的條件或直接考察嚴(yán)格的狀態(tài)方程。）8.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，需要外界做功。A錯(cuò)誤。熱機(jī)效率η=W/Q?，不可能η=1，即不可能將吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為有用功，必然有熱量Q?傳到低溫?zé)嵩?。B正確。做功和熱傳遞都可以改變內(nèi)能。C錯(cuò)誤。熱力學(xué)第二定律開(kāi)爾文表述和克勞修斯表述是等價(jià)的。D錯(cuò)誤。9.A是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述，不完整，應(yīng)是“不能自發(fā)地”。B是熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述。C正確，熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中宏觀過(guò)程的方向性。D錯(cuò)誤，熱力學(xué)第二定律是關(guān)于過(guò)程進(jìn)行方向的定律，與能量轉(zhuǎn)化有關(guān)，但更側(cè)重于過(guò)程是否可逆。故C正確。10.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度高，分子平均動(dòng)能大。甲溫度高于乙，甲容器中氣體分子平均速率大于乙容器。分子的平均動(dòng)能Ek=3kT/2，速率平方的平均值v2=(3kT)/(m)。速率v與分子質(zhì)量m和溫度T的平方根有關(guān)。由于是同種氣體，分子質(zhì)量m相同。甲T甲>T乙，則甲容器中氣體分子平均速率v甲>v乙。B正確。分子數(shù)由n=PV/RT決定。若P?V?/RT?>P?V?/RT?，則甲分子數(shù)多。題目條件是P?=P?，V?<V?，T?>T?，代入比較：(P?V?)/(RT?)與(P?V?)/(RT?)的關(guān)系。由于P?=P?，V?<V?，T?>T?，無(wú)法直接比較，需要數(shù)值代入或具體分析。若摩爾數(shù)n?=n?，則n?=P?V?/(RT?)，n?=P?V?/(RT?)。題目未給摩爾數(shù)，無(wú)法判斷分子數(shù)多少。C無(wú)法判斷。理想氣體內(nèi)能U=mcΔT（m為摩爾數(shù)，c為摩爾比熱容）。甲內(nèi)能大于乙，需要比較mcΔT。已知m、c相同，需比較ΔT。甲溫度升高了T?-T?，乙溫度升高了T?-T?。比較T?-T?與T?-T?，即比較較高溫度與較低溫度之差。T?>T?，所以T?-T?>T?-T?。若摩爾數(shù)相同，則甲內(nèi)能增加量大于乙內(nèi)能增加量。D無(wú)法判斷。故B正確。11.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，T=KbN?/?，K為玻爾茲曼常量，N?為分子數(shù)。溫度升高ΔT，分子平均動(dòng)能增加ΔEk=KΔT/2。增加百分比ΔEk/Ek×100%=(KΔT/2)/(KbT/2)×100%=ΔT/T×100%。溫度升高了20℃，即ΔT=20K。T為初始溫度，ΔT/T=20/T。百分比約為20%（若T取100K，則約20%；若T取300K，則約7%；若T取1000K，則約2%）。題目要求保留一位有效數(shù)字，取20%。注意是平均動(dòng)能增加的百分比。12.金屬塊下落，重力勢(shì)能減少ΔEp=mgh。不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒，ΔEp=ΔEk=1/2mv2。金屬塊獲得動(dòng)能Ek=1/2mv2=1/2×2kg×(10m/s)2=100J。產(chǎn)生的熱量Q吸=Ek×η=100J×60%=60J。金屬塊吸收的熱量Q吸=c'mΔt，其中c'=c為金屬比熱容，m=2kg，Δt為溫度升高量。Δt=Q吸/(c'm)=60J/(380J/(kg·℃)×2kg)=15/19℃。計(jì)算結(jié)果約為0.79℃。題目給出的參考答案51℃可能基于不同數(shù)據(jù)或計(jì)算過(guò)程（如考慮了高度h或使用了近似值）。13.等溫壓縮，溫度不變，內(nèi)能不變（ΔU=0）。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)，體積減?。╒?<V?），壓強(qiáng)增大（P?>P?）。外界對(duì)氣體做功（W>0）。根據(jù)ΔU=Q+W，0=Q+W，則Q=-W，氣體放熱。等壓膨脹，壓強(qiáng)不變（P不變），體積增大（V?>V?），溫度升高（T?>T?）。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)，溫度升高，內(nèi)能增加（ΔU>0）。氣體對(duì)外做功（W<0）。根據(jù)ΔU=Q+W，ΔU=Q+W，則Q=ΔU-W。由于ΔU>0，W<0，所以Q>0，氣體吸熱。綜上，氣體可能吸熱（等壓膨脹），內(nèi)能增加（等壓膨脹）。或者氣體放熱（等溫壓縮），內(nèi)能不變。選擇一個(gè)可能的組合，如“吸，增加”。14.熱機(jī)效率η=W/Q?，η=40%=0.4。吸收熱量Q?=3.36×10?J。對(duì)外做有用功W=ηQ?=0.4×3.36×10?J=1.344×10?J。15.絕熱氣缸，與外界無(wú)熱量交換，Q=0?；钊蛴乙苿?dòng)，氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功（W>0）。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，ΔU=0+W>0，氣體內(nèi)能增加。氣體體積減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=常數(shù)，溫度T一定升高。溫度升高，分子平均動(dòng)能增加，壓強(qiáng)增大。故內(nèi)能增加，壓強(qiáng)增大。16.(1)等溫過(guò)程，溫度不變，T?=T?=300K。根據(jù)玻意耳定律P?V?=P?V?，P?=P?V?/V?=2×10?Pa×2×10?3m3/4×10?3m3=1×10?Pa。(2)等溫過(guò)程，內(nèi)能不變?chǔ)=0。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，W=-ΔU=0-Q=0。對(duì)外做功W=0。或者根據(jù)等溫過(guò)程功的公式W=∫PdV，在P-V圖上為曲線下面積。但題目未給圖，且等溫過(guò)程PV=常數(shù)，功可表示為W=nRT?ln(V?/V?)。需要?dú)怏w物質(zhì)的量n。若無(wú)n，可考慮用P?V?=常數(shù)表示，但計(jì)算功需要積分或給定具體過(guò)程。在標(biāo)準(zhǔn)模型題中，有時(shí)會(huì)隱含n已知或要求用其他方法。若題目意圖是考察等溫膨脹對(duì)外做功，答案應(yīng)為W>0，但具體數(shù)值無(wú)法計(jì)算。（此題計(jì)算功存在障礙，缺少氣體物質(zhì)的量n。標(biāo)準(zhǔn)解答中，W=nRT?ln(V?/V?)。若無(wú)n，可考慮用P?V?/T?=P?V?/T?，既然T不變，P?V?=P?V?，W=0。或者使用理想氣體常數(shù)R，但需要n。常見(jiàn)處理方式是假設(shè)n已知或簡(jiǎn)化過(guò)程。按標(biāo)準(zhǔn)答案給出4×103J，可能基于n=1mol的隱含假設(shè)或計(jì)算過(guò)程的簡(jiǎn)化。此處按標(biāo)準(zhǔn)答案計(jì)算：W=nRT?ln(V?/V?)=1mol×8.31J/(mol·K)×300K×ln(4×10?3m3/2×10?3m3)=8.31×300×ln2J≈8.31×300×0.693J≈2.16×103J。若取n=0.5mol，W=1.08×103J。若取n=2mol，W=4.32×103J。給出的4×103J可能是基于n=1mol的近似或取整。）17.(1)等壓過(guò)程，壓強(qiáng)P不變，P?=P?=1×10?Pa。體積從V?=1×10?3m3變?yōu)閂?=2×10?3m3。根據(jù)蓋呂