2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编33-热力学定律（含解析）.pdf

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1、五年2018-2022高考物理真题按知识点分类汇编33-热力学定 律（含解析）一、单选题1.（2022山东统考高考真题）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90。过程中，缸内气体（）I I I II:A.内能增加，外界对气体做正功B.内能减小，所有分子热运动速率都减小C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加2.（2022 辽宁 高考真题）一定质量的理想气体从状态。变化到状态6,其体积丫和热力学温度7 变化图像如图所示，此过程中该系统（）A.对外界做正功 B.压

2、强保持不变 C.向外界放热 D.内能减少3.（2022 江苏 高考真题）如图所示，一定质量的理想气体分别经历a-匕 和 a-C 两个过程，其中a f b 为等温过程，状 态 氏 c 的体积相同，则（）A.状态a 的内能大于状态bC.过程中气体吸收热量B.状态的温度高于状态cD.f c 过程中外界对气体做正功4.（2022北京 高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，沿图示路径先后到达状态6 和 c。下列说法正确的是（）A.从到从气体温度保持不变C.从 b 到 c,气体内能减小B.从“到儿 气体对外界做功D.从。到 c,气体从外界吸热5.（2022 重庆高考真题）2022年 5 月

3、 15日，我国自主研发的“极目一号”III型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（）（视为理想气体）A.吸收热量 B.压强增大 C.内能减小 D.对外做负功6.（2021山东 高考真题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶,小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（）A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量7.（2020山东 统考高考真题）一定质量的理想气

4、体从状态开始，经a b、b-c、c a三个过程后回到初始状态a,其 p 图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（%,2po）、b（2Vo,po）、c（3V0）2p）以下判断正确的是（）试卷第2 页，共 10页A.气体在ab 过程中对外界做的功小于在b-c 过程中对外界做的功B.气体在ab 过程中从外界吸收的热量大于在b-c 过程中从外界吸收的热量C.在 ca 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D.气体在ca 过程中内能的减少量大于b-c过程中内能的增加量8.（2020.天津.统考高考真题）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压

5、强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体C.对外界放热B.对外界做功D.分子平均动能变大二、多选题9.（2022全国统考高考真题）一定量的理想气体从状态经状态力变化到状态c,其过程如7-丫图上的两条线段所示，则气体在（）A.状态。处的压强大于状态c 处的压强B.由a 变 化 到 的 过 程 中，气体对外做功C.由6 变化到。的过程中，气体的压强不变D.由a 变化到6 的过程中，气体从外界吸热E.由。变化到b 的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能10.（2022 全国统考高考真题）一定量的理想气体从状态a变化到状态乩其过

6、程如P-7图上从。到 6 的线段所示。在此过程中（）A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量II.（2022.湖南.统考高考真题）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从 4 端流出，边缘部位气流从

7、B 端流出。下列说法正确的是（）涡流室 环形管 分离挡板A.4 端为冷端，B端为热端B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B 端流出的C.A 端流出的气体内能一定大于3 端流出的D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律12.（2021 全国高考真题）如图，一定量的理想气体从状态a（必，匕，”）经热力学过试卷第4 页，共 10页程 必、be、C后又回到状态4。对于必、be、恒三个过程，下列说法正确的是（)21”Po 工a 0 I 2 V/VGA.必过程中，气体始终吸热B.以 过程中，气体始终放热C.，过

8、程中，气体对外界做功D.根过程中，气体的温度先降低后升高E.从过程中，气体的温度先升高后降低13.（2021 天津高考真题）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（）A.上下乘客时，气体的内能不变 B.上下乘客时，气体从外界吸热C.剧烈颠簸时，外界对气体做功 D.剧烈颠簸时，气体的温度不变14.（2021海南

9、高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态”出发，经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线念过原点。则 气 体（）C/_1b（T TA.在状态c的压强等于在状态。的压强B.在状态的压强小于在状态c的压强C.在6 f c的过程中内能保持不变D.在a b的过程对外做功15.（2020全国高考真题）如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（）A.气体体积逐渐减小，内能增知B.气体压强逐渐增大，内能不变C.气体压强逐渐增大，放出热量D.外界对气体做功，气体

10、内能不变E.外界对气体做功，气体吸收热量16.（2018.全国.高考真题）如图，一定量的理想气体从状态“变化到状态从其过程如p-V图中从。到匕的直线所示.在此过程中PA.B.C.D.E.气体温度一直降低气体内能一直增加气体一直对外做功气体一直从外界吸热气体吸收的热量一直全部用于对外做功OV17.（2018全国高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（）A.过程中气体的压强逐渐减小B.过程中气体对外界做正功试卷第6页，共10页C.过程中气体从外界吸收了热量D.状态c、d 的内能相等E.状态d 的压强比状态6 的压强小18.（2019 海南高

11、考真题）一定量的理想气体从状态加出发，经状态N、P、。回到状态”，完成一个循环。从“到 N、从 P 到 Q 是等温过程；从 N 到 P、从 Q 到 M 是等容过程；其体积一温度图像（图）如图所示，下列说法正确的是（）-V -Q6-*TA.从 M 到 N 是吸热过程B.从 N 到 P 是吸热过程C.从 P 到。气体对外界做功D.从。到 M 是气体对外界做功E.从。到 M 气体的内能减少19.（2018全国高考真题）对于实际的气体，下列说法正确的是（）A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体体积变化时，其内能可能不变E

12、.气体的内能包括气体分子热运动的动能20.（2018 海南高考真题）如图，一定量的理想气体，由状态。等压变化到状态从再从 6 等容变化到状态c。a、c 两状态温度相等.下列说法正确的是A.从状态6 到状态c 的过程中气体吸热B.气体在状态a 的内能等于在状态c 的内能C.气体在状态的温度小于在状态a 的温度D.从状态a 到状态人的过程中气体对外做正功三、填空题21.（2022 广东高考真题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程（选填“是 或 不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调 排 放 到 室 外 环 境 的 热 量（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸

13、收的热量。22.（2022.河北.高考真题）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容 器 中 气 球 外 部 气 体 的 压 强 将（填 增大”减小”或 不变”）；温度将（填“升高”“降低”或“不变”）。I ;23.（2021河北.高考真题）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如 图 1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若 A中细沙的质量大于B 中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A 内 气 体 的 内 能 （填“大于,，“小于,，或“等于,）汽缸B内气体的

14、内能，图 2 为重新平衡后A、B 汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线（填图像中曲线标号）表示汽缸B 中气体分子的速率分布规律。各速率区间的分子数占总分子数的百分比图1图224.（2020全国统考高考真题）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有，不违背热力学第一定律、但 违 背 热 力 学 第 二 定 律 的 有。（填正确答案标号）A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热试卷第8 页，共 10页B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内2

15、 5.（2 0 1 9 全国高考真题）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体.初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界.现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同.此时，容器中空气的温度（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容 器 中 空 气 的 密 度（填“大于”“小于”或“等于“）外界空气的密度.四、解答题2 6.（2 0 2 卜江苏高考真题）如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S,与气缸底部相距L,气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为4和右。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右

16、移动距离心后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为了,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为。，求该过程中（1）内能的增加量AU；（2）最终温度T。2 7.（2 0 2 0.江苏高考真题）一定质量的理想气体从状态A 经状态8 变化到状态C,其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量。2 8.（2 0 1 8 江苏 高考真题）如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为ZO xl O ta,经历A f 8 f C fA的过程，整个过程中对外界放出6 1.4 J 热量。求该气体在A f 8过程中对外界所做的功。试卷第10页，共10页参考答案：1.C【详解】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态

17、，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有（PPo）s=mg气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。A B.气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律AU=Q+W得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；C D.气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C 正确，D 错误。故选C。2

18、.A【详解】A.理想气体从状态。变化到状态6,体积增大，理想气体对外界做正功，A 正确；B.由题图可知V=Vo+kT根据理想气体的状态方程有联立有Cp=rT可看出T增大，p 增大，B 错误；D.理想气体从状态a 变化到状态6,温度升高，内能增大，D 错误；C.理想气体从状态a 变化到状态4由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大,则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C 错误。故选Ao3.C答案第1 页，共 11页【详解】A.由于“r b的过程为等温过程，即状态a和状态匕温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态。的内能等于状态人的内能，故A错误；B.由于状态人和状态。体积相同，

19、且外 心，根据理想气体状态方程PiXb PeVeTh Tc可知又因为1 =4,故(,故B错误；C D.因为“T C过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据U =W+Q可知气体吸收热量；故C正确，D错误；故选C。4.D【详解】AB.一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态6过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律擀=C,可知气体温度降低，再根据热力学第一定律=Q+W,由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；CD.一定质量的理想气体从状态人沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根 据=c,可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一

20、定律AU=Q+W,可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。故选D。5.C【详解】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据&CT可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据U =W+Q可知气体放出热量。故选C。6.B【详解】A.由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误；B.在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态答案第2页，共11页方程2 cT气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；CD.由A B分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律

21、U=W+Q由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。故选B。7.C【详解】A.根据气体做功的表达式卬=&=夕A V可知p-丫图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在a f8过程中对外界做的功等于hfc过程中对外界做的功,A错误；B.气体从a-匕，满足玻意尔定律p K =C,所以Ta=Th所 以 山=0,根据热力学第一定律A U =Q +W可知0 =源+匕气体从b-c,温度升高，所以A t 4,0,根据热力学第一定律可知4,=。,“+啖结合A选项可知%=叫 Q ab。fc过程气体吸收的热量大于a 8过程吸收的热量，B错误；C.气体从c-a,温度降低，所以&,0,根据热力学

22、第一定律可知2“P c故 A 正确，C 错误；B.理想气体由a 变化到人的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故 B 正确；D E.理想气体由a 变化到匕的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有U=Q+W而 A U 0,W 0,Q U即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故 D 正确，E 错误；故选ABDo10.BCE答案第4 页，共 11页【详解】A.因从“到 6的p r图像过原点，由 半=c可知从“到人气体的体积不变，则从。到人气体不对外做功，选项A错误；B.因从。到人气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；CDE.因W=0,A U 0,根据热力学第一定律AU

23、=W+Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误.故选B C E o1 1.A B E【详解】A.依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从 A端流出，而边缘部份热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故 A正确；B.依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，8端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故 B正确；C.A端流出的气体分子热运动速率较小，8端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于

24、从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故 C错误;DE.该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从4端出、较高的从8端出，也符合能量守恒定律，故 D 错误，E正确。故选ABE o1 2.ABE【详解】A.由理想气体的P-V图可知，理想气体经历必过程，体积不变，则W=0,而压强增大，由=可知I,理想气体的温度升高，则内能增大，由A Un Q+W可知，气体一直吸热，故 A 正确；B C.理想气体经历C”过程为等压压缩，则外界对气体做功

25、W 0,由=知温度降低,即内能减少A Up a,即过程中气体的压强逐渐增大，A错误；B.由于过程中气体体积增大，所以过程中气体对外做功，B正确；C.过程中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程中气体放出热量，C错误；D.由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、4的内能相等，D正确；E.由理想气体状态方程空=0；温度不变，内能不变，即=(),根据AU=W+Q,可知Q(),可知Q 0,即气体吸热，选项B正确；从尸到Q气体体积变大，则气体对外界做功，选项C正确；从。到“气体体积不变，则气体既不对外界做功，外界也不对气体做功，选项D错误；

26、从。到M气体的温度降低，则气体的内能减少，选项E正确。1 9.BDE【详解】ABCE.气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故A C错误,B E正确；D.根据热力学第一定律U =W+Q可知改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发生变化时，内能可能不变，故D正确。故选BDE 2 0.BD【详解】A.内能是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和，由于答案第7页，共1 1页理想气体的不考虑分子势能内能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程pNb _ PMTh Tc可知，当Vb=Vc,pbpc时,TbTC,故 根

27、据 热 力 学 第 一 定 律AUcb=W+Q体 积 V不变，故印=0,所以。，从状态6 到状态c 的过程中气体放热，选项A 错误；B.同理，气体在状态a 的温度等于在状态c 的温度，故气体在状态a 的内能等于在状态c的内能，选项B 正确；C.由理想气体状态方程可知当pa=/彷，时，Ta 0,根据绝热情况下的热力学第一定律A U nW 可知气体内能增加,温度7 升高；气体温度T 升高，根据理想气体实验定律（=C 可知气体压强P增大。23.大 于【详解】1 对活塞分析有答案第8 页，共 11页/，=丝s因为A 中细沙的质量大于B 中细沙的质量，故稳定后有外 /%；所以在达到平衡过程中外界对气体做

28、功有叼 唯则根据 U=W+Q因为气缸和活塞都是绝热的，故有wa即重新平衡后A 气缸内的气体内能大于B 气缸内的气体内能；由图中曲线可知曲线中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线的温度较高，所以由前面分析可知B 气缸温度较低，故曲线表示气缸B 中气体分子的速率分布。24.B C【详解】A.燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；B.冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；D.制冷

29、机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。25.低 于 大 于【详解】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故AQ=O,但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大,气体对外界做功，即W 0,根据热力学第一定律可知：U=A Q+W 0,故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度.最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：P V =nRT又P 弋,，为容器内气体质量答案第9 页，共 11页联立得:PmnRT取容器外界

30、质量也为机的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界.故本题答案为：低于；大于.,、2(pnS+/)2 6.(1)=+(2)7=PQS【详解】(1)活塞移动时受力平衡ptS=p0S+f气体对外界做功卬=p,SL根据热力学第一定律解得U =Q-p0S+f)L(2)活塞发生移动前，等容过程o-A活塞向右移动了3等压过程=及4 T且匕=2耳解得7_2（g +/）Ps2 7.2 x 1 01【详解】根据p-卜图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经8到C过程中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态A到状态8为等压过程，气体对外做功为答案第1 0页，共1 1页叱=p 丫 =2仓|。5 (2-1)J=2?105J状态8 到状态C 为等容变化，气体不做功；故 A经 8 到 C 过程中气体吸收的热量为Q=叱=2?105J28.138.6J【详解】整个过程中，外界对气体做功W=WAB+WCA且由C-A 过程中，器=常 量，故此过程为等压过程，体积减小，则 C-4 外界对气体做功%=PA(%-%)=200J由热力学第一定律AU=2+W,得WA0=-(。+WCA)=-(-6 1.4J+200J)=-138.6J即气体对外界做的功为138.6 J。答案第11页，共 11页