2025屆高考物理-熱力學(xué)定律限時訓(xùn)練（含解析）

2025屆高考物理一一熱力學(xué)定律限時訓(xùn)練

學(xué)校:姓名:班級:考號：

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(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽。該裝置的能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)閉自動充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移變化的關(guān)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(guān)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(nèi)部通過活塞封閉著一定量的理想氣體，初始狀態(tài)，

汽缸內(nèi)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(nèi)能增加460J

C.氣體可能在放出200J的熱量之后恢復(fù)初始狀態(tài)

D.氣體可能在放出300J的熱量之后恢復(fù)初始狀態(tài)

5.某汽車的四沖程內(nèi)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(zhì)量的理想氣體所經(jīng)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(nèi)能

C.6-c過程中增加的內(nèi)能大于"一a過程中減少的內(nèi)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(nèi)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(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)/開始，先經(jīng)過等壓過程到狀態(tài)8,再

經(jīng)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(nèi)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(dǎo)熱性能良好的圓柱形薄壁氣缸，氣缸內(nèi)距其水平

底部高4處有可視為質(zhì)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(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。緩慢改變氣缸內(nèi)的溫度，使缸內(nèi)封閉氣

體由狀態(tài)/經(jīng)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(nèi)熱力學(xué)溫度7的關(guān)系如圖2所示，整個過程中缸內(nèi)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(nèi)初始熱力學(xué)溫度為4，則（）

A.在狀態(tài)/時，缸內(nèi)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(nèi)封閉氣體的內(nèi)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(nèi)有一個綠色能源區(qū)，同學(xué)們可以在這里做太陽能和風(fēng)能的研

究性實驗，某同學(xué)為了測定夏季中午單位面積上、單位時間內(nèi)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(nèi)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(shè)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(shè)

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(zhì)量〃、水溫升高量△間的關(guān)

系是Q=cmM,則為了測定中午單位面積上、單位時間內(nèi)獲得的太陽能，除了需

要測量以4外，還應(yīng)測量的物理量是,本實驗會有一定誤差，試寫出一

條產(chǎn)生誤差的主要原因：O

10.某同學(xué)利用如圖1所示的裝置測量彈簧的彈性勢能和可看成質(zhì)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(zhì)量，重復(fù)步驟③的操作

⑤根據(jù)得到的一系列的物塊質(zhì)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?zāi)康模呀?jīng)測出的物塊的質(zhì)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(jié)

果）

四、解答題（本大題共2小題）

11.如圖所示，導(dǎo)熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=lkg的活

塞封閉一定質(zhì)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(nèi)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(nèi)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(zhì)量為

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

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

為/已知大氣壓強為P。，室內(nèi)溫度為4，重力加速度為g,求：

(1)黃同學(xué)的質(zhì)量M；

(2)黃同學(xué)坐穩(wěn)后，室內(nèi)氣溫緩慢上升至1。84，該過程缸內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)部是有

能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為電能，供小電扇工作，小電扇工

作時消耗電能，將電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(xué)第一定律AU=W+。，其中。=360J,W=T00J,解得

AU=260J,所以，氣體的內(nèi)能增加260J,B錯誤；

CD.氣體若恢復(fù)初始狀態(tài)，則內(nèi)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(xué)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)能大于d-a過程中釋放的熱量即減少的

內(nèi)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(nèi)能，B錯誤。選C。

6.【答案】BD

【詳解】一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)過程都有方向性，如熱傳導(dǎo)，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(xué)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(nèi)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(nèi)能相等，

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

C的過程中內(nèi)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(xué)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(nèi)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(nèi)封閉氣體發(fā)生等壓變化，缸內(nèi)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(nèi)封閉氣體對外做功W=Po（4-4）S,由熱力學(xué)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(shè)計實驗，并明確測量

物理量，指出實驗中產(chǎn)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(nèi)獲得的太陽能，除了測量水的質(zhì)量、溫度

升高的高度，還需測量太陽照射的時間To

[3]產(chǎn)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(shè)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(guān)鍵，應(yīng)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(yīng)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(xué)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(luò);（2）W=O.O8（PoS+ag）L

2

【詳解】（1）缸內(nèi)氣體等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得=黃同學(xué)

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

黃同學(xué)的質(zhì)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

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2025屆高考物理——熱力學(xué)定律限時訓(xùn)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(zhuǎn)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(chǎn)生能量，D錯誤。

題目概述：本題考察太陽能電扇帽的能量轉(zhuǎn)化過程。

選項A：太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動電扇，A正確。

選項B、C、D：均不符合實際能量轉(zhuǎn)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(yīng)用。

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

轉(zhuǎn)化為電能儲存，剩余動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。通過計算得出第二次向蓄電池所充的電能為2