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第48 讲 热力学定律与能量守恒定律
目录
01 课标达标练
题型01 热学基础
题型02 热力学定律
题型03 能量守恒定律
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 热学基础
1.下列说法正确的是（ ）
A．0℃的物体中的分子不做无规则热运动
B．气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果
C．运动物体中分子的热运动比静止物体中分子的热运动更激烈
D．布朗运动就是分子的无规则运动
2.下列现象中不能用分子动理论解释的是（ ）
A．墙内开花墙外香
B．压紧的两块铅块会“粘”在一起
C．阳光透过窗户照射房间，阳光下看到灰尘飞舞
D．在一杯水中放一勺盐，过一段时间后，整杯水会变咸
3.下列有关分子动理论的说法正确的是（ ）
A．物体是由大量分子组成的
B．树叶漂浮在湘江水面上来回晃动，这种运动是布朗运动
1
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C．分子间只存在斥力
D．温度越低，分子热运动越剧烈
4.中国某大学教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它在弹性和吸油能力方面令人惊喜，这种被称为
“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的1
6
。设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m
3），摩尔质量为M
（单位为kg/mol），阿伏伽德罗常量为N A，则下列说法不正确的是（ ）
A．a千克气凝胶所含的分子数N = a
M N A
B．气凝胶的摩尔体积V mol= M
ρ
C．每个气凝胶分子的体积V 0= M
N A ρ
D．每个气凝胶分子的直径d =
3√
N A ρ
M
5.如图所示，体积相同的两个容器，装有质量相等的氧气，其中甲图容器内的温度是20℃，乙图容器的温
度是50℃。下列说法正确的是（ ）
A．乙图容器内所有分子的速率都要大于甲图
B．乙图容器中氧气分子的热运动比甲图剧烈
C．容器中气体分子的速率分布情况是无规律的
D．气体分子能够充满容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
6.（多选）中国某大学制备出了一种超轻气凝胶，这种固态材料在弹性和吸油能力方面令人惊喜，被称为
“全碳气凝胶”。设该气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏伽德
罗常量为NA，则下列说法正确的是（ ）
A．a 克气凝胶所含的分子数N = a
M N A
2
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B．气凝胶的摩尔体积V mol= M
ρ
C．每个气凝胶分子的体积V 0= M
N A ρ
D．每个气凝胶分子的直径d =
3√
M
N A ρπ
7.下列各图为教材中图像的简化示意图，则（ ）
A．由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高
B．图乙水中小炭粒每隔30s 时间位置的连线表示了小炭粒做布朗运动的轨迹
C．由图丙可知，当分子间的距离r<r0时,分子间的作用力F>0，即表现为引力
D．由图丁可知，在r 由r1变到r2的过程中分子力做正功
8.如图所示，若一分子a固定于坐标原点O，另一分子b从x轴上P点沿x轴向O点运动，当b运动到Q点时，
两分子间的分子力为零，规定两分子相距无穷远时它们的分子势能为零。下列说法正确的是（ ）
A．b运动到Q点时，分子势能大于零
B．b从P点运动到Q点的过程中，a、b间引力一直增大
C．b从P点运动到Q点的过程中，两分子之间只存在引力作用
D．b从P点运动到Q点的过程中，分子力先减小后增大再减小
9.2025 年3 月，中国科学院物理研究所研制出二维金属材料（单原子层金属）。科研人员将金属铋在
280℃的高温下熔化，之后通过范德华挤压技术给金属施压，经数小时冷却后就得到了二维金属，则金属
铋在（ ）
A．熔化的过程中，分子热运动的平均动能一直增加
B．熔化的过程中，温度不变但内能增加
C．温度升高时，每个分子的动能均增大
D．冷却后，所有分子都停止热运动
3
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10.如图甲所示，两分子A、B从相距r1处静止释放，分子间的分子势能随距离变化的关系如图乙所示，整
个运动只考虑分子间的作用力。则两分子释放后（ ）
A．间距r2时，有最大速度
B．间距r2时，有最大加速度
C．间距r3时，有最大速度
D．间距r3时，有最大加速度
11.小明用棉绳自制一简易自动浇水装置，该装置利用（ ）
A．毛细现象
B．虹吸现象
C．重力的作用
D．大气压的作用
12.关于固体和液体材料的特点，下列说法正确的是（ ）
A．没有确定几何形状的固体一定是非晶体
B．显示各向同性的固体一定是非晶体
C．试管中的液体不浸润试管壁，就不能产生毛细现象
D．玻璃碎片尖端在火上烧熔会变钝，是由于表面张力作用
13.下图所示的“饮水鸟”是一种神奇的玩具，只要面前放一杯水，小鸟就可以不停地“喝水”。小鸟体内
装有某种纯液体，鸟的头部和腹部液面上方只有该液体处于“饱和”状态的蒸汽。已知该液体为甲、乙中
的一种，液体甲和乙处于饱和状态的蒸汽的压强随温度变化如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
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A．饮水鸟体内应该填充液体甲
B．饮水鸟处于直立状态时，头部温度一定低于腹部
C．饮水鸟做功所需的能量主要来源于面前水的内能
D．饮水鸟“喝水”时，颈部液体回流，重心降低，使得小鸟重新直立起来
14.如图所示，高空科研探测气球悬停空中，其配备智能温控系统可精准调控气球内部气体温度。气球第一
次悬停时调节温控系统，使气球内部气体迅速升温并维持恒定，气球上升一段距离后第二次悬停，此时探
测到外界空气压强变为第一次悬停处的5
6
，温度变为第一次悬停处的8
9
。已知气球体积始终为V ，运动过
程中气球内外压强始终相等，第一次悬停处外界空气密度为ρ，气体密度与压强、温度关系满足p
ρT =常
量。第二次悬停相比于第一次悬停气球内气体质量减少了（ ）
A．1
16 ρV
B．15
16 ρV
C．7
27 ρV
D．20
27 ρV
15.一定质量的理想气体按照如图所示的过程从状态a 变化到状态b，其p—V 图像是一条直线。已知气体在
状态a 时的温度为T0，则该气体在从状态a 变化到状态b 过程中的最高温度为（ ）
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A．145
72 T 0
B．121
72 T 0
C．95
72 T 0
D．89
72 T 0
16.2024 年4 月，世界上规模最大、效率最高的压缩空气储能站在山东并网发电。如图为压缩空气储能装
置示意图，电力系统负荷低谷时，关闭储气室的出气阀门，利用多余电能驱动压缩机，将大气压入储气
室。已知储气室的容积为V，初态内部气体压强为2 p0，充气结束时储气室压强达到120 p0。已知外部大
气压强恒为p0，充气过程中，储气室内、外温度相等且不变，则此过程中被压缩进入储气室的外部气体体
积为（ ）
A．118V
B．120V
C．122V
D．124V
17.如图所示，两端封闭内径均匀的玻璃管竖直放置，内有一段水银柱把玻璃管内空气分为上下两段气柱。
现使温度逐渐升高，则在此过程中玻璃管内的水银柱（ ）
A．会向上移动
B．会向下移动
C．不会移动
D．如何移动跟上下两部分气柱的长度有关
18.“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，
随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后罐便紧贴在皮肤上，造成局部充血，从而发挥治疗作用。
下列说法不正确的是（ ）
A．加热罐内空气可排出部分空气
B．罐倒扣在皮肤上后，罐内空气温度降低，外界压强大于罐内压强
C．罐倒扣在皮肤上后，罐内空气温度降低、压强变大
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D．“拔火罐”运用了气体热胀冷缩的原理
19.一定质量的理想气体的p−V 图像如图所示，气体由状态A 变化到状态B，再变化到状态C，下列说法正
确的是（ ）
A．tA=tB=tC
B．tA=tC>tB
C．若tA=−3℃，则tB=−4℃
D．若tA=−3℃，则tB=87℃
02 热力学定律
20.关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．若系统A 和系统B 之间达到热平衡，则它们的温度一定相同
C．当墨水均匀扩散到整杯清水后，经过足够长的时间，墨水和清水也可能自动分开
D．随着科学技术的发展，汽车热机的效率可达到100%
21.下列哪种现象违背热力学第二定律（ ）
A．一杯热茶自然放置，慢慢变凉
B．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥、水自动分离
C．一滴红色颜料滴进一杯清水中，整杯水将均匀地变红
D．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能，效率达100%
22.2022 年4 月16 号上午，神舟13 号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落，气闸舱是实验舱中供航天员进入
太空或由太空返回用的气密性装置。气闸舱的工作原理简化图如图所示，座舱A 充满一定质量的理想气
体，座舱B 内为真空。打开阀门k，气体会自发扩散至B 中，气体最终达到平衡，整个系统不漏气且与外
界没有热交换，下列说法正确的是（ ）
A．平衡后，气体系统的熵值在增加
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B．座舱A 中气体自发扩散过程中，气体对外做功，内能减小
C．平衡后，座舱B 中气体可能自发的全部回到座舱A 中
D．平衡后，气体分子单位时间内，与器壁单位面积的碰撞次数增加
23.（多选）下列关于热力学温标的说法中正确的是（ ）
A．热力学温标是一种更为科学的温标
B．热力学温标的零度为−273.15℃，叫绝对零度
C．气体温度趋近于绝对零度时其体积为零
D．在绝对零度附近气体已液化
24.一定质量的理想气体经历A →B→C过程，整个过程气体体积V 与热力学温度T的关系图像如图所示，
则（ ）
A．气体在状态A的压强大于在状态B的压强
B．A →B过程，气体向外界放热
C．B→C过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少
D．B→C过程，气体内能的增加量等于气体从外界吸收的热量
03 能量守恒定律
25.（多选）关于能量和能量守恒，下列表述正确的是（ ）
A．能量可以从一种形式转化为另一种形式
B．能量可以从一个物体转移到另一个物体
C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭
D．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律
26.（多选）在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，
因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7 倍。空调在工作时达到设定温度就
停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而
运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运
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行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（ ）
A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律
B．变频空调运行中做功少，转化能量多
C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电
D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能
27.浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的记录，
弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅为空气密度的1
6
，设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，
阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是（ ）
A．a 千克气凝胶所含分子数为N = a
M N A
B．气凝胶的摩尔体积为V mol= M
ρ
C．每个气凝胶分子的体积为V 0= M
N A ρ
D．每个气凝胶分子的直径为d =
3√
N A ρ
M
28.空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好
的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为p0，温度为T 0，加热一段
时间后气体温度升高到T 1，此过程中气体吸收的热量为Q，则（ ）
A．此过程内胆中气体的内能增加量小于Q
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B．升温后内胆中气体的压强为p0T 0
T 1
C．升温后内胆中所有气体分子的动能都增大
D．此过程内胆中气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力变大
29.N2分子在不同温度（0
°C和100
°C）下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速
率内的分子数占总分子数的百分比，我们可获取的正确信息为（ ）
A．图甲对应t =100
°C，图乙对应t =0
°C
B．随着温度的升高，每一个N2分子的速率都增大
C．随着温度的升高，N2分子中速率小的分子所占的比例几乎不变
D．同一温度下，N2分子的速率分布呈现出“中间多，两头少”的规律
30.（多选）如图是容器内某理想气体分子运动示意图，有关该气体分子运动的说法正确的是（ ）
A．容器内各种速率的分子分布有“中间多，两头少”的特征
B．占总分子比例极大值的速率会随温度的升高而增大
C．容器内所有分子的动能均随温度的升高而增大
D．因分子无规则运动，分子间距不断改变，分子力的大小也不断变化
31.一分子固定在原点O 处，另一分子可在x 轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距
x 的变化规律如图所示，曲线ab 与cd 的交点为e，则下列说法正确的是（ ）
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A．x> x0的情况下，x越大，分子力越小
B．x< x0的情况下，x越小，分子力越大
C．x< x0的情况下，x越大，分子势能越大
D．x> x0的情况下，x越大，分子势能越小
32.如图所示，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段液柱。用手
捂住烧瓶，会观察到液柱缓慢向外移动。在该过程中，烧瓶内的气体（ ）
A．压强变小
B．向外放热
C．温度不变
D．内能增加
33.利用所学知识，对于下面四副图片及相应的描述，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是王亚平太空授课中的液桥实验，在太空失重环境下，液体表面不存在表面张力
B．图乙中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．图丙实验现象说明薄板材料一定是非晶体
D．图丁中饮水小鸭“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如
此循环往复，小鸭不停地点头“喝”水，此现象违背了能量守恒定律
34.（多选）利用所学知识判断下列图片及相应描述正确的是（ ）
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A．甲图中用粗棉线可实现自动浇水，利用了毛细现象
B．乙图中将一滴墨水滴入清水中，用显微镜可观察到墨水分子的运动
C．丙图中用热针接触涂蜡固体后，蜡熔化区域呈现圆形，则该固体一定为非晶体
D．丁图为固体熔化过程中温度随加热时间的变化，1 一定为非晶体，2 一定为晶体
35.图甲为1593 年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙。导热的硬质玻璃泡a内封有一定
质量的理想气体，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。b管的体积
与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，由b管上的刻度可以直接读出环境温度。下列说法正确的
是（ ）
A．环境温度升高时，b管中液面上升
B．该温度计的刻度是不均匀的
C．若外界大气压变大，温度计测量值偏小
D．若水槽中的水少量蒸发，温度计测量值偏小
36.一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，有人设计了三种方案，使气体经过每种方案
后压强仍为p0，这三种方案是（ ）
①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积
②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀
③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温
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可以断定
A．①不可能
B．②不可能
C．③不可能
D．①、②、③都可能
37.如图甲所示是一个简易的气温计，竖直放置的空铝罐中插入一根内部粗细均匀的透明吸管，接口用蜡密
封，在吸管内吸入一小段油柱（长度可以忽略），不计大气压的变化。已知铝罐的容积是357cm
3，吸管内
部横截面积为0.3cm
2，吸管的有效长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm。关于这个简易气
温计，下列说法正确的是（ ）
A．温度缓慢变化的过程中，封闭气体的压强保持不变
B．若给吸管上标刻温度值，则刻度是不均匀的
C．该气温计能测量的最高气温为28.5℃
D．若以图乙所示方式使用按图甲标刻好的气温计，则测量值将比实际值偏小
38.（多选）如图，一定质量的理想气体从状态A 经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下
列说法正确的是（ ）
A．pA< pB< pC
B．pA> pB> pC
C．A 到B 过程单位体积内的气体分子个数增大
D．B 到C 过程单位体积内的气体分子个数增大
39.（多选）如图为一定质量的理想气体从状态a 经状态b 变化到状态c 的V-T 图像。则下列说法正确的是
（ ）
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A．状态c 的压强是状态a 压强的2 倍
B．状态b 到状态c 过程，气体向外界放出热量
C．状态a 到状态b 过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数减少
D．状态a 到状态b 过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量
40.一定质量的理想气体从初始状态A，经历A→B→C→D→A，最后回到状态A，其V−T 图像如图所示，CD
与横轴平行，DA 与纵轴平行。下列说法正确的是（ ）
A．从状态A 到状态B，气体的压强减小
B．从状态B 到状态C，气体吸收的热量等于增加的内能
C．从状态C 到状态D，气体放出的热量大于减少的内能
D．从状态D 到状态A，外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量
41.一定质量的理想气体从状态a开始依次经历了a→b→c→d →a四个过程回到状态a，整个过程中的
T −V 图像如图所示。其中bc平行于T轴，cd平行于V 轴，da的反向延长线通过坐标原点O，则下列说法
正确的是（ ）
A．a→b→c过程，气体的压强先增大后减小
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B．b→c过程，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数减少
C．c→d过程，气体从外界吸收热量
D．d →a过程，气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大
42.如图所示，电水壶中装有温度为0℃的水，现对水加热使其温度从0℃上升到4℃，此过程中水的体积随
着温度的升高反而减小，这种现象称为“反常膨胀”。在水“反常膨胀”的过程中，体积虽然减小，但所
有水分子间的总势能是增大的，关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．每个水分子的动能均增加
B．分子力对水分子做正功
C．整壶水的内能增加
D．水温从0℃上升到4℃，这说明热量可以自发地从低温物体传到高温物体
43.（2023·海南·高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C．分子势能在r0处最小
D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
44.（2025·四川·高考真题）如图1 所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a
处。将汽缸置于恒温冷水中，如图2 所示，活塞自发从a 处缓慢下降并停在b 处，然后保持汽缸不动，用
外力将活塞缓慢提升回a 处。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。则（ ）
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A．活塞从a 到b 的过程中，汽缸内气体压强升高
B．活塞从a 到b 的过程中，汽缸内气体内能不变
C．活塞从b 到a 的过程中，汽缸内气体压强升高
D．活塞从b 到a 的过程中，汽缸内气体内能不变
45.（2025·北京·高考真题）我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着
易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（ ）
A．压强变小
B．对外界不做功
C．内能保持不变
D．分子平均动能增大
46.（多选）（2025·全国卷·高考真题）如图，一定量的理想气体先后处于V −T图上a、b、c三个状态，
三个状态下气体的压强分别为pa、pb、pc，则（ ）
A．pa= pb
B．pa= pc
C．pa> pb
D．pa< pc
47.（多选）（2025·甘肃·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态A 经等容过程到达状态B，然后经等
温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法
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正确的是（ ）
A．A→B 过程为吸热过程
B．B→C 过程为吸热过程
C．状态A 压强比状态B 的小
D．状态A 内能比状态C 的小
48.（多选）（2025·河南·高考真题）如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N 密封成两部
分，活塞P 与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P 左、右两侧理想气体的温度分别为T 1和T 2，体积
分别为V 1和V 2，T 1<T 2,V 1<V 2。则（ ）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将左移
C．保持T 1、T 2不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将右移
D．保持T 1、T 2不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将左移
49.（多选）（2023·新课标卷·高考真题）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧
连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h 三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分
中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f 中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后
（ ）
A．h 中的气体内能增加
B．f 与g 中的气体温度相等
C．f 与h 中的气体温度相等
D．f 与h 中的气体压强相等
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