文档文本内容
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
第64 讲 热力学定律与能量守恒定律
目录
01 考情解码•命题预警..............................................................................................................................2
02 体系构建•思维可视..............................................................................................................................3
03 核心突破•靶向攻坚..............................................................................................................................4
考点一 热力学第一定律 ..........................................................................................................4
知识点1 热力学第一定律........................................................................................................4
知识点2 热力学第一定律与气体图像的综合应用.............................................................4
知识点3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用.....................................................4
考向1 热力学第一定律的基本应用.........................................................................................5
考向2 热力学第一定律与气体图像的综合问题
...............................................................6
考向3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用
......................................................8
考点二 热力学第二定律 .......................................................................................................10
知识点1 热力学第二定律.......................................................................................................10
知识点2 热力学第一、第二定律的比较..............................................................................10
考向 热力学第二定律的应用..................................................................................................11
04 真题溯源•考向感知............................................................................................................................12
1
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
考点
要求
考频
2025 年
2024 年
2023 年
热力学第一定律
理解
高频
2025•浙江
2025•重庆
2025•甘肃
2024•天津
2024•贵州
2024•海南
2023•福建
2023•广东
2023•山东
热力学第二定律
简单应用
低频
2025•浙江
2024•浙江
2023•浙江
考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以选择题和计算题出现较多，选择题的难度较为简
单，计算题难度相对较高。
3.备考建议：重点关注热力学第一定律和气体实验定律在图像问题和计算题中的综合应用问题
4.命题情境：多以理想气体的图像作为问题的载体考查热力学第一定律的内容，同时以日常生活中与能量
有关的问题为命题的情景。
复习目标：
1.理解和掌握热力学第一定律和第二定律。
2.能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。
2
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者
从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变
能量守恒定律
违背了
第二类永动机
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而 其他影响
热量不能 地从低温物体传到高温物体
两类表述
热力学第二定律
违背了
第一类永动机
ΔU=
表达式
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做的 的和
内容
热力学第一定律
做功
内能的改变
热力学定律与
能量守恒定律
3
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
考点一 热力学第一定律
知识点1 热力学第一定律
1．对热力学第一定律的理解
(1)做功和热传递在改变系统内能上是 的。
(2) 过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。
(3) 过程是系统与外界之间内能的转移。
2．热力学第一定律的三种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对
物体做的功等于物体放出的热量。
3．公式ΔU＝W＋Q 中符号法则的理解
物理量
W
Q
ΔU
＋
对物体做功
物体 热量
内能
－
对外界做功
物体 热量
内能
知识点2 热力学第一定律与气体图像的综合应用
处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路：
1.根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关
系。
2.在pV 图像中，图线与V 轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
3.结合热力学第一定律判断有关问题。
知识点3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用
求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路：
4
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
考向1 热力学第一定律的基本应用
例1 如图所示，玻璃杯盖上杯盖时密封良好，初始时杯内气体压强等于外界大气压强，杯内气体视为理想
气体，现将玻璃杯放入消毒柜高温消毒，杯内封闭气体的温度缓慢升高，关于此过程下列说法正确的是（
）
A．外界对杯内气体做功
B．杯内气体从外界吸收热量
C．杯内所有气体分子的运动速率均增大
D．杯内气体分子单位时间内碰撞单位面积器壁的次数减少
【变式训练1-1·变载体】如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活
塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间
无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。设气体在定容下的比热容为
c1，在定压下的比热容为c2，则（ ）
5
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
A．Q1>Q2
B．Q1<Q2
C．c1>c2
D．c1=c2
【变式训练1-2·变情境】海底火山活跃的海域，火山附近的海水加热形成水蒸气从而产生气泡。气泡从海
底浮上水面的过程中，温度下降，压强减小，体积减小。若气泡中的水蒸气不液化，且可视作一定质量的
理想气体。下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气对外做功，内能增加
B．水蒸气对外做功，内能减小
C．水蒸气放出的热量大于内能的减少量D．水蒸气放出的热量小于内能的减少量
【变式训练1-3·变情境】曾同学去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高
海拔地区时出现了严重的鼓包（体积膨胀）现象，如图所示。假设零食袋里密封的气体可视为理想气体，
从低海拔地区到高海拔地区的过程中温度保持不变，高海拔地区的大气压强显著小于低海拔地区的大气压
强，下列说法正确的是（ ）
A．袋内气体的压强增大
B．零食袋中气体分子的平均动能减小
C．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体从外界吸收了热量
D．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，外界对气体做正功
考向2 热力学第一定律与气体图像的综合问题
例2 一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的变化过程p−V 图像如图所示，AB 与横轴平
行，BC 与纵轴平行，ODC 在同一直线上。已知A状态温度为400K，从A状态至B状态气体吸收了320J 的
热量，下列说法正确的是（ ）
A．B 状态的温度为600K
B．从C状态到D状态的过程中，气体温度不变
6
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
C．从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了240J
D．从A状态至D状态整个过程中，气体对外做功17.5J
【变式训练2-1·变考法】一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初
始状态a，其p−1
V 图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．在a→b过程中，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
B．在b→c过程中，气体向外界放热
C．在c→a过程中，气体吸收的热量小于( p1+ p2)(V 1−V 2)
2
D．气体在a→b→c→a一个循环过程中吸收的热量等于( p2−p1)(V 1−V 2)
2
【变式训练2-2·变考法】一定质量的理想气体从状态a 变化到状态c，其过程如p-T 图像所示。在该过程中
（ ）
A．a 到b 过程中，气体体积不变
B．a 到b 过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功
C．b 到c 过程中，外界对气体做功
D．b 到c 过程中，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
【变式训练2-3·变考法】一定质量的理想气体从状态a开始，经历变化过程a→b →c→d到达状态d的
V −T关系图像如图所示。已知气体在状态a时的压强为p1，图线ba、cd 的延长线均过坐标原点，下列说
法正确的是（ ）
7
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
A．理想气体在状态d时的压强为4 p1
B．b→c过程气体的温度升高，所有分子的速率都增大
C．理想气体在状态c时单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数是状态b时的2 倍
D．a→b→c→d变化过程气体从外界吸收的热量等于内能的增加量
考向3 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用
例3 建筑工地上工人用液态金属浇筑一个金属立柱时，由于工艺缺陷在柱体内部浅层形成了一个不规则的
空腔，为修补空腔需要测出空腔的体积，在金属立柱上打一个小孔，用细管将空腔内部与一个封闭的汽缸
相连通（如图所示）、做好密封使空腔、汽缸、细管内部组成一个密闭的空间。汽缸上部由横截面积
S =10cm
2的活塞密封，初始状态汽缸内封闭的气体体积为10L。现对活塞施加一个竖直向下的变力F，使
活塞缓慢下移，当汽缸内气体体积变为7L 时，外力F 的大小为20N，上述过程中外力F 做的功W1＝28J。
已知外界环境温度不变，金属立柱、空腔及汽缸导热性良好，不计活塞质量、活塞与汽缸间的摩擦力、细
管中气体的体积，大气压强p0=1.0×10
5 Pa。求：
(1)金属立柱内空腔的体积；
(2)汽缸内气体体积由10L 变为7L 的过程中，封闭气体与外界热交换是吸热还是放热，热量是多少？
【变式训练3-1·变载体】如图，下端开口的薄壁圆柱形容器（导热性能良好）竖立在水面上，其上部封闭
有一定质量的理想气体。当环境温度为T1时，容器底部与水面间的高度差为h1，容器内外水面间的高度差
为h2；当环境温度升高到T2（未知）时，容器上升的高度为h，此过程中气体从环境中吸收的热量为Q。
容器的横截面积为S，已知大气压强始终保持p0不变，水的密度为ρ，当地的重力加速度为g。【提示：环
境温度升高过程中，因薄壁管浮力忽略不计，且薄壁管受重力和大气压力不变，则可判断管内气体发生的
什么变化。】求：
8
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
(1)初状态时容器内部气体压强p；
(2)环境温度T2；
(3)环境温度从T1升高到T2过程中，气体内能的变化量ΔU。
【变式训练2-2·变考法】如图所示，固定的汽缸内有一自由移动的“T”型活塞，质量为m= 4 kg，活塞体
积、与汽缸间的摩擦均可忽略不计，距汽缸底部h=0.6 m处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）。
初始时，封闭气体温度为T 1=300K，活塞距离汽缸底部为h1=0.9 m，两边水银柱存在高度差。已知汽缸
横截面积为S =2×10
−3 m
2，活塞竖直部分长为h2= 0.72m，大气压强为p0=1×10
5Pa，重力加速度
g=10 m/s
2。求：
(1)初始时，汽缸内封闭气体的压强为多大；
(2)若气体的内能与热力学温度成正比，初始时该气体内能U 1=2100J，现使气体温度缓慢降低，当两水银
面相平时气体对外放出的热量。
【变式训练2-3·变载体】玩具气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时，
内部压强增大，撤除外力后压缩气体迅速膨胀，推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变
化及功能转化。实验时把枪管水平固定，枪管一端封闭，另一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，
横截面积为S =2cm
2，其简化结构如题图1 所示。通过传感器测量，绘制出子弹速度v 与封闭气柱长度x 的
函数关系曲线，如题图2 所示。子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为x1=20cm，此时封闭气体温度为
T 1=300K，压强为p1=2.0×10
5Pa。当子弹速度最大时，封闭气柱长度为x2=30cm。塑料子弹质量为m
＝2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为p0=1.0×10
5Pa。
(1)子弹速度达到最大时，封闭气体的温度T 2为多少？
9
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
(2)子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功W 0为多少？
(3)已知枪管内封闭气体内能U 与热力学温度T 满足（U = βT，式中β =3.2×10
−2J/K，则
①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度vm0；
②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得vm =22m/s，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过
程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？
考点二 热力学第二定律
知识点1 热力学第二定律
1.热力学第二定律的含义
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的 性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方
面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温
膨胀过程。
2．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的 性，进而使人们认识到自然界中
进行的涉及热现象的宏观过程都具有 性。
知识点2 热力学第一、第二定律的比较
1.热力学第一、第二定律的比较
热力学第一定律
热力学第二定律
定律揭
示的
问题
从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改
变量三者的定量关系
自然界中出现的宏观过程是有 性的
机械能
和内能
的转化
当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内
能
内能不可能在不引起其他变化的情况
下完全变成机械能
热量的
传递
热量可以从高温物体 传向低温物体
说明热量不能 地从低温物体传向
高温物体
两定律
的关系
在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础
2.两类永动机的比较
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却能不断地
从单一热源吸收热量，使之完全变成
10
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
对外做功的机器
功，而不产生其他影响的机器
不可能
制成的原因
违背 定律
不违背能量守恒定律，违背 定
律
考向 热力学第二定律的应用
例4 某科技馆展示了一款新型节能空调。该空调制冷时，通过压缩机做功消耗电能，将热量从室内传递到
温度更高的室外环境。在此过程中，部分电能转化为压缩机的机械能。下列判断正确的是（ ）
A．热量从低温环境传递到高温环境的过程可以自发进行，无需外界干预
B．空调工作时，室内与外界组成的系统总熵可能保持不变
C．通过压缩机做功使热量从低温环境传至高温环境的过程，不违反热力学第二定律
D．部分电能转化为机械能，说明能量转化不具有方向性
【变式训练4-1】对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量能从高温物体传递给低温物体，
而不能从低温物体传递给高温物体
B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小
D．第一类永动机违反了热力学第二定律
【变式训练4-2·变载体】如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的
管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱
体外。下列说法正确的是（ ）
A．热量可以自发地从低温的冰箱内传到高温的冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律
D．电冰箱的工作效率可达到100%
【变式训练4-3·变情境】全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心2025 年4 月21 日联合发布《2025
11
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
年全球新能源发电年景预测报告》。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用
率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表
述正确的是（ ）
A．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到100%
B．因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题
C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
D．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
1．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被
压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（ ）
A．分子热运动的平均动能增加
B．内能减小
C．压强减小
D．对外界做正功
2．（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
3．（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
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
12
关注公众号：
高分冲刺
陆陆
~
取：最新版“中考高考
领
-
复
”
总
习~~~
4．（多选）（2024·海南·高考真题）一定质量的理想气体从状态a 开始经ab、bc、ca 三个过程回到原状态，
已知ab 垂直于T 轴，bc 延长线过O 点，下列说法正确的是（ ）
A．bc 过程外界对气体做功
B．ca 过程气体压强不变
C．ab 过程气体放出热量
D．ca 过程气体内能减小
13
