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14.2 热力学定律专项训练
2027 届高考物理一轮复习
一、单选题
1．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的
说法正确的是（ ）
A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低
B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大
C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强
D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变
2．一定质量的理想气体从状态Q 等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S。其p-V 图像如图所示，则（
）
A．Q→R 过程中，气体内能减小
B．Q→R 过程中，气体对外做功
C．R→S 过程中，气体内能不变
D．R→S 过程中，气体温度降低
3．如图所示，一足够长的绝热气筒内固定有导热隔板，导热隔板将气筒分为A、B 两部分，A、B 两部分装
有等量相同的理想气体，B 上面的活塞绝热且质量不计，活塞与气筒无摩擦。初始时，两部分气体体积相
等、温度均为
。现通过电阻丝对
内气体缓慢加热，使B 内气体的体积变为原来的两倍。下列说法
正确的是（ ）
A．B 的压强小于大气压
B．A 的温度高于B 的温度
C．最后A 的温度是
D．A 气体吸收的热量等于B 气体对外做的功
4．攀登珠峰是登山界的终极挑战之一，涉及高昂的费用、严格的身体条件以及复杂的后勤保障。某团队
携带一定数量的氧气瓶攀登珠峰，若登山过程中某氧气瓶内氧气（视为理想气体）的体积、质量均不变，
温度降低，则登山过程中该氧气瓶内的氧气（ ）
A．内能增大
B．对外做功
C．压强减小
D．吸收热量
5．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸，开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，用活塞封闭
一定质量的理想气体。现环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由h 变为H，已知大气压恒定，活塞
与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，则下列说法正确的是（ ）
A．气体压强增大
B．气体对外做功，内能增大
C．气体放出热量
D．单位时间撞击器壁单位面积的气体分子数增多
6．一定质量的理想气体从状态
开始，经过一个循环
，最后回到初始状态
，其
图像
如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．
过程，气体温度不变
B．
过程，单位时间单位面积气体分子撞击器壁的次数增大
C．
过程，气体温度降低，并且向外界放出热量
D．在一个循环
过程中，气体吸收的热量等于放出的热量
7．如题图所示，相通的容器甲、乙间装有阀门K， 容器甲中充满气体， 容器乙内为真空， 整个系统与
外界没有热交换。打开阀门K 后，甲中的气体进入乙中，最终达到平衡，则（ ）
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子平均动能增加，内能增加
C．气体体积变大，压强降低
D．乙中气体可能自发地全部退回到甲中
二、多选题
8．在如图所示的
图像中，一定质量的理想气体从状态a 出发，经历
的循环过程
回到状态a。已知气体在状态d 下的压强为
。（ ）
A．气体在状态c 下的压强
B．气体在状态c 下的压强
C．整个过程气体放热，放出的热量为
D．整个过程气体放热，放出的热量为
9．如图所示，竖直静止放置、粗细均匀、导热性能良好的玻璃管上端开口，管内用水银封闭一定质量的
理想气体，现改变环境温度，对于管内气体，下列说法正确的是（ ）
A．升高环境温度，气体内能的增加量小于其吸收的热量
B．升高环境温度，气体内能的增加量大于其吸收的热量
C．降低环境温度，气体内能的减少量小于其放出的热量
D．降低环境温度，气体内能的减少量大于其放出的热量
10．如图为常用于快递包装的减震垫，垫上布满了圆柱形、导热性能良好的薄膜气泡，每个气泡内充满体
积为
、压强为
的理想气体。物品平放在气泡上，气泡被压缩至稳定的过程中（室温恒定），则
（ ）
A．薄膜气泡内压强是由于大量气体分子对薄膜频繁碰撞产生的
B．若外界对气体做功为W，气体放出热量为Q，则Q=W
C．若气泡内气体分子个数为N，则每个气体分子的体积为
D．某个气泡内气体体积减小了
，则这个气泡内气体压强变化量为
三、实验题
11．为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据
如下。
a、打开阀门K、使管A、容器C、容器B 和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n 的位置；
b、关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m 的位置。这时测得两管水银面高度差为19.0cm，该过程封
闭气体向外界放热为
；
c、打开K，把被测固体放入C 中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K；
d、向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m 处，这时测得两管水银面高度差为38.0cm，该过程封闭气体向
外界放热为
；
已知容器C 和管A 的总体积为
，外界大气压强为
，环境温度不变，实验装置导热性
能良好。求：
(1)b 过程中，被阀门K 封闭的这部分气体，气体分子动能________（选填“均不变”、“均增大”、“均
减小”或“增大和减小均有”），单位时间撞击单位面积容器壁的分子数________（选填“增大”、“减
小”或“不变”）；
(2)被测固体的体积；
(3)比较b 与d 两个过程中的放热
与
的大小关系，并给出必要的文字说明与定量的分析过程加以证
明。
12．某实验小组成员用如图1 所示装置研究气体等温变化的规律。注射器内用活塞封闭一定质量的气体，
气体通过橡胶软管连接压强传感器。
(1)关于实验要点，下列说法正确的是________（多选，填正确选项序号）。
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，防止漏气并减小摩擦
C．要保证大气压不变
D．注射器是否水平放置，对实验结论没有影响
(2)实验通过正确操作，获得多组注射器内封闭气体的体积V 和压强p 的测量值，并通过计算机拟合得到
图像，如图2 所示的实线图像，在压缩气体的过程中，注射器内封闭气体会________（填“吸热”或
“放热”）。若保持封闭气体质量不变重新实验，实验时无意中用手握住了注射器，则实验测得的多组气
体压强和气体体积，计算机拟合得到
图像可能是图2 中的________（填“a”“b”或“c”）。
(3)为了直观地观察p 随V 变化的规律，根据实验测得多组气体压强p 及对应的气体体积V，分别作
图像和
图像，经过多次测量，将所测数据绘制在坐标图上，橡胶软管内气体体积不可忽略，可能得
到的是图中的________（填正确选项序号）。
A．
B．
C．
D．
四、解答题
13．如图所示，一竖直放置导热性能良好的气缸上端开口，用质量为m 的活塞将一定质量的理想气体封闭
在汽缸中，活塞距气缸底部的距离为h，现往活塞上缓慢加细沙，活塞下降
。已知外界大气压强恒为
，气缸的横截面积为S，初始时气缸内气体的温度为
，重力加速度为g，气缸不漏气，活塞与气缸壁
无摩擦。
(1)若活塞下降过程中环境温度不变，求所加细沙的总质量；
(2)缓慢升高环境温度，直至活塞回到初始位置，已知理想气体的内能公式为
（k 为常数，可以认为
是已知量），那么气缸在上升过程中从外界吸收多少热量？
14．如图所示为某同学自制的简易温度计（标有温度刻度），在一个水平放置的空铝制饮料罐中插入一根
粗细均匀的透明吸管，吸管中的气体不可忽略，接口处用蜡密封，吸管中有一小段油柱（长度可以忽
略），吸管上的A 点标有
，B 点标有
。已知吸管的横截面积为S，油柱位于A 点时封闭气体的体积
为
，内能为
，外界大气压恒为p0，封闭气体可视为理想气体，理想气体的内能与热力学温度成正比。
若环境温度变化使油柱从A 点缓慢移到B 点，关于此过程，求：
(1)油柱移动的距离；
(2)封闭气体从外界吸收的热量。
15．如图所示，一汽缸固定在水平桌面上，汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞横截面积为
。活塞与汽缸壁导热良好，活塞可在汽缸中无摩擦滑动，轻绳跨过定滑轮将活塞和地面上质
量为
的重物连接。开始时绳子刚好伸直且张力为零，活塞离缸底距离为
，温度
，
外界大气压强
。取重力加速度
，缓慢降低缸内气体的温度，不计绳与滑轮间的摩
擦，求：
(1)重物刚好离开地面时，缸内气体的温度
；
(2)缸内气体的温度缓慢降低到
时，活塞对封闭气体做的功
。
16．如图所示，P、Q 是两个质量和厚度均不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，
其面积分别为S1=5cm2、S2=1cm2，它们之间用一根长为
、质量m=2kg 细杆连接，静止时汽缸中气体的温
度T1=600K，活塞P 下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，已知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸
内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。
(1)求活塞静止时汽缸内气体的压强；
(2)若缸内气体的温度逐渐降为T2=300K，且该过程中缸内气体的内能减小16J，求：
a.活塞下移的距离h；
b.气体放出的热量Q。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
C
C
B
C
C
BC
AC
AB
11．(1) 增大和减小均有 增大
(2)500cm3
(3)
12．(1)BD
(2) 放热 a
(3)D
13．(1)
(2)
【详解】（1）初态由平衡得
末态由平衡得
由等温变化
，其中
可得
（2）由等压变化
得
对封闭气体可列出表达式
即
解得
14．(1)
(2)
【详解】（1）分析可知此过程为等压过程，根据盖-吕萨克定律有
其中T ₀=(273+7）K、
解得
油柱移动的距离
联立得
（2）因为理想气体的内能与热力学温度成正比，则有
解得
此过程，气体对外做的功为
由热力学第一定律得
解得
15．(1)
(2)
【详解】（1）重物刚好离开地面时，对活塞受力分析，得
解得
该过程为等容变化，根据查理定律，
解得
（2）当温度小于270 K 时，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律，得
解得
活塞移动的距离
活塞对封闭气体做的功
16．(1)1.5×105Pa
(2)a.
，b.-20.8J，放出热量20.8J
【详解】（1）对两个活塞的整体受力分析可得
解得p=1.5×105Pa
（2）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则
其中
，
解得
活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得
其中
解得Q=-20.8J
即放出热量为20.8J。
