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第65 讲 热力学定律与能量守恒定律
目录
01 课标达标
练.................................................................................................................................................................................2
题型01 热力学第一定律..........................................................................................................................................2
题型02 热力学第二定律.......................................................................................................................................4
题型03 热力学第一定律与气体图像的综合....................................................................................................5
题型04 与气体实验定律的综合问题................................................................................................................10
02 核心突破练.....................................................................................................................................................11
03 真题溯源练.....................................................................................................................................................17
1
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01 热力学第一定律
1.（2025·黑龙江·二模）膨化食品包装袋内充入氮气可防止食物氧化，食品在运输过程中，随
周围环境温度升高包装袋会明显膨胀，若包装袋的材料导热良好，包装袋内的气体可视为理
想气体，以下分析正确的是（ ）
A．包装袋膨胀是因为内部气体分子数增加
B．包装袋膨胀过程中，外界对包装袋内气体做负功
C．包装袋内的所有气体分子运动的速率均变大
D．包装袋内气体的内能增加量小于气体吸收的热量
2.（2025·天津·一模）游客去高海拔景区旅游时，多数会出现高原反应，而通过吸氧可以缓解高原反应。如
图是一种便携式氧气罐，某游客按压该氧气罐喷出气体的过程中（假定罐内气体可视为理想气体且温度保
持不变），下列说法正确的是（ ）
A．罐内每个气体分子的动能都不变
B．外界对罐内气体做功
C．罐内气体的压强不变
D．罐内气体吸收的热量在数值上等于气体对外界做的功
3．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，将一只气球放到绝热密闭的升温箱中缓慢加
热，随温度的升高，气球缓慢膨胀，气球内气体压强增大，将气体视为理想气体，且气球不
漏气，下列说法正确的是（ ）
2
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A．气球内所有气体分子的动能都增大
B．气球内气体对外做的功大于气球内气体吸收的热量
C．气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大
D．箱内气体及气球内气体总内能增加量等于从加热器上吸收的热量
4．（2025·江苏·模拟预测）走马灯在秦汉时称蟠螭灯，灯内点上蜡烛，产生气流使叶轮带动
轮轴转动，烛光将内筒上骑马的图案投射到外面屏上，灯转动时看起来好像几个人骑马你追
我赶，故名走马灯。则（ ）
A．冷空气进入灯内后所有分子的动能均增大
B．空气流动的动能等于空气的内能
C．热空气离开灯后体积膨胀温度升高
D．蜡烛燃烧产生的内能大于气流对叶轮做的功
02 热力学第二定律
5.下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )
A．气体向真空的自由膨胀是可逆的
B．效率为100%的热机是不可能制成的
C．机械能转变为热能的实际宏观过程是不可逆过程
D．热量可以自发地从高温物体传向低温物体而不引起其他变化
3
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6.根据热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．热量只能从高温物体向低温物体传递
B．一个宏观状态所对应的微观态越多，越无序，熵越小
C．符合能量守恒定律的宏观过程都可以自发地实现
D．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
7.（多选）下列说法正确的是（ ）
A．空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
B．在完全失重的情况下气体对容器壁的压强减小为零
C．红色的恒星温度高于蓝色的恒星
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
03 热力学第一定律与气体图像的综合
8.（2025·河南开封·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历四个过程
回到原状态，其
图像如图所示。下列说法正确的
是（ ）
A．
气体对外界做正功
B．
气体的内能增加
C．
气体向外界放热
D．
气体对外界做正功
9.（2025·湖北·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a 经过绝热膨胀到状态b，再经等容变
4
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化到状态c，最后通过等温压缩回到状态a。甲、乙两同学画了该过程的
图像（如图所
示），下面的分析正确的是（ ）
A．甲图的
图像符合题意
B．状态a 到b 过程中气体对外做的功等于b 到c 过程中气体吸收的热量
C．状态b 的温度比状态c 的温度高
D．整个过程外界对气体做功，气体向外界放热
10.（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历
过程回
到原状态，其
图像如图所示，其中
、
与
轴平行，
、
与
轴平行，
的
延长线过原点
。下列判断正确的是（ ）
A．
过程，气体温度升高，内能的增加量大于气体从外界吸收的热量
B．
过程，气体体积增大，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功
C．
过程，气体温度降低，气体向外界放出的热量大于内能的减少量
D．气体从状态
开始，经历
回到原状态的过程中，气体体积先减小后增大
5
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11．（2025·广东·三模）小李用打气筒给自行车轮胎充气，他快速下压打气筒的活塞，打气筒
内的气体（未进入轮胎）从状态
变化到状态
、
图像如图所示。此过程可视为绝热
过程，关于此过程中打气筒内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体向外界放热
B．气体的内能不变
C．外界对气体做的功大于气体增加的内能
D．单位时间内气体分子对活塞的撞击次数增大
12．（2025·山东济南·二模）如图所示，一定质量的理想气体经历了
的等温过程。在
该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外界做的功大于
B．气体从外界吸收的热量小于
C．所有分子热运动速率都不变
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积的撞击次数减少
6
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13．（2025·山东聊城·三模）如图所示是一定质量的理想气体由状态
变化至状态
的
图像。气体可以经过程①由状态
缓慢变化至状态
，再经过程②由状态
缓慢变化至状态
；气体亦可经过程③由状态
缓慢变化至状态
。已知①、②、③分别为等温、等容、绝热
过程。下列说法正确的是（ ）
A．过程①气体吸收热量
B．过程③气体的内能不变
C．过程②吸收的热量大于过程①放出的热量
D．过程③单位时间内气体分子对器壁单位面积的撞击次数逐渐减少
04 与气体实验定律的综合问题
14．（2025·陕西西安·模拟预测）如图所示，竖直固定在水平桌面上的导热良好的汽缸粗细均
匀，内壁光滑，上端开口，下端封闭。一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，汽
缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。现往活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，汽缸内气体温
度始终不变，弹簧始终处于伸长状态且在弹性限度内。关于汽缸内的气体，下列说法正确的
是（ ）
A．气体的压强增大
B．气体的压强不变
7
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C．弹簧的弹性势能减小
D．气体从外界吸收热量
15．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，内部底面积为S，
外界大气压强为
。汽缸壁内有卡口
和b，a、b 间距为
，a 距缸底的高度为
。为了使
卡口不损坏，活塞对其的弹力不能超过
。活塞只能在a、b间上下移动，其下方密封有一
定质量的理想气体，内能
为已知常量，
为气体的热力学温度。已知活塞质量为
为重力加速度，活塞厚度可忽略。活塞和汽缸壁均绝热，不计一切摩擦。开始时活
塞处于静止状态，汽缸内气体压强为
，温度为
。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，
直至b 卡口即将损坏。
(1)求此时汽缸内气体的压强
和温度
；
(2)求此过程中气体从电热丝吸收的热量
。
16．（2025·山东潍坊·三模）某同学利用铝制空饮料罐制作的简易温度计如图所示，接口处插
入一根透明吸管后用蜡密封，并在吸管内引入一小段长度可忽略的油柱。罐口外部吸管的长
度为
，当外界温度为
时，油柱恰好位于吸管的最右侧，当外界温度缓慢
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降低到
时，油柱恰好位于外部吸管的最左侧。已知外界大气压强恒为
，
吸管的厚度不计、横截面积为
，罐内气体可视为理想气体。
(1)求该饮料罐内部的体积V；
(2)若该温度计的油柱从外部吸管的最右侧缓慢移动到最左侧的过程中，封闭气体的内能减少
1.2J，求该过程中密封气体放出的热量Q。
17．（2025·湖北十堰·模拟预测）如图所示，放在水平面上的密闭导热气缸被一厚度不计的活
塞分隔成容积均为
的上下两部分，上方是真空，下方封闭有某种理想气体，环境温度为
。
已知活塞的质量为
、横截面积为S，重力加速度为
，活塞可在气缸内无摩擦滑动而不漏
气。
(1)若环境温度缓慢升高，求活塞对气缸顶部的压力大小等于它的重力时的环境温度
；
(2)在环境温度从
缓慢升高到
的过程中，若理想气体的内能增加量为
，求该过程中气
体从外界吸收的热量
。
18.（2025·江西九江·三模）如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一
部分理想气体，活塞导热良好且能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大
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气压强恒为
的空气中，开始时气体的温度为T，活塞与容器底的距离为h，当环境温度变
化时，气体从外界吸收热量Q 后，活塞缓慢上升d 后再次平衡。下列判断正确的是（ ）
A．气体压强始终为
B．外界气体的温度升高了
C．气体对外做功的数值为
D．此过程中的密闭气体的内能增加了
1.（2025·天津·二模）（多选）越来越多的体育爱好者喜欢潜水运动，潜水者在水中呼出的气体，从水下几
米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的气体视为理想气体，则在这一
过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体分子的平均动能保持不变
B．单位时间内与气泡壁碰撞的气体分子数减少
C．气体体积变大，压强减少，对外做功
D．气体减少的内能小于它对外做的功
2．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4 个过程组成：
为等压过程，
为绝热过程，
为等压过程，
为绝热过程。下列说法
正确的是（ ）
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A．
过程中，气体内能增加
B．
过程中，气体内能不变
C．
过程中，气体吸收热量
D．整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用
所围的面积表示
3．（2025·江苏·模拟预测）1816 年斯特林发明了一种高效率的外燃发动机，发动机内封闭一
定质量理想气体，从状态a 依次经过状态b、c 和d 后再回到状态a 的过程中，压强p 随密度
ρ 变化图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a→b 气体的内能增大
B．b→c 气体向外界放热
C．c→d 外界对气体做功
D．一个循环过程，气体从外界吸收热量
4.（2025·天津·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 经过等容、等温、等压三个过程，先后达到
状态b、c ，再回到状态a。下列说法正确的是（ ）
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A．在过程ab 中外界对气体做功
B．在过程ab 中气体的内能不变
C．在过程ca 中气体的温度降低
D．在过程ca 中气体从外界吸热
5．（2025·甘肃白银·模拟预测）如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用
活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体），活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时
活塞静止，活塞到汽缸底部的距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M 的物体轻放到活
塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为
，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。下列说法正确的是（ ）
A．缸内气体最终的压强为
B．活塞下降的高度
C．该过程中封闭气体的内能增大
D．该过程中封闭气体内能的变化量
6．（2025·陕西安康·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，经历
三个过程回到初始状态。已知理想气体的内能与系统的热力学温度成正比，
a 状态系统的热力学温度为
，内能为
。下列关于系统这一系列变化过程的描述，正确
的是（ ）
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A．系统从
的过程中从外界吸热
B．系统从
的过程中从外界吸热
等于
过程中系统向外界放热
C．系统从
的过程是等温变化的过程
D．系统全过程的变化中对外界做功
7．（2025·甘肃平凉·模拟预测）一定质量的理想气体经过如图所示的循环过程，其中
与横
轴平行，
与纵轴平行，
为等温过程，
为绝热过程，下列说法正确的是
（ ）
A．
过程气体单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数增大
B．
过程气体从外界吸收热量
C．
过程气体内能不变
D．
一个完整循环过程气体要向放出热量
8.（2025·广东佛山市·模拟预测）一定质量的理想气体从状态
开始，经历等温变化
、
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等压变化
、等容变化
的循环过程回到状态
，其
图像如图甲所示，图
中
、
为已知量，且已知状态
的压强为
，
过程外界对气体做的功为
。
(1)求状态
的压强；
(2)在图乙中画出整个过程的
图线（规范要求：标出
、
、
及箭头方向）；
(3)整个过程气体是吸热还是放热，吸收（放出）的热量是多少？
9（2025·广东省湛江市高三一模）瓷器是中国古代劳动人民的重要创造，被誉为中华文明的瑰宝。如图所
示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27℃，压强为
1.0×105Pa，升高温度，当窑内气压达到3.0×105Pa 时，气窑上方的单向排气阀开始排气，之后使气窑内气
体压强保持3.0×105Pa 不变，继续升温，当窑内气体温度逐渐升高至1327℃后保持不变，连续烧制8~10 小
时完成烧制。已知气体内能U 与温度的关系为U＝αT，α 为已知正常数。求：
（1）单向排气阀开始排气时，窑内气体温度t 为多少摄氏度；
（2）封闭在窑内的气体从烧制前到窑内气压刚达到3.0×105Pa 的过程中吸收的热量Q；
（3）此次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比。
10.（2025·广东省佛山市顺德区二模）如图所示，在锅炉外壁紧贴着导热性能良好且右壁开孔与大气相通
的气缸，气缸右壁内侧装有压力传感器，用于监控锅炉外壁的温度、锅炉未工作时，活塞与锅炉外壁距离
为0.3m、与传感器距离为0.2m，活塞左侧封闭温度为300K、压强为105Pa 的空气，此时压力传感器的示
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数为0。已知大气压强为105Pa，活塞横截面积为10-2m2，不计活塞与气缸壁的摩擦，锅炉工作时温度缓慢
升高。
（1）当锅炉的温度为T1时，活塞刚好接触压力传感器，求T1；
（2）锅炉外壁温度T 从300K 逐渐增大，求压力传感器示数F 与T 的关系式；
（3）活塞从气缸图示位置移动到最右侧刚接触到压力传感器的过程中，气体吸收了300J 的热量，求该过
程中气体内能变化多少？
1.（2025·江苏·高考真题）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。
当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（ ）
A．内能迅速增大
B．温度迅速升高
C．压强迅速增大
D．体积迅速膨胀
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（ ）
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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．（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内
气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（ ）
A．对外做功，内能不变
B．向外放热，内能减少
C．分子的平均动能变小
D．吸收的热量等于内能的增加量
4．（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
5．（2025·河北·高考真题）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体
积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（ ）
A．对外做功
B．向外界传递热量
C．分子的数密度增大
D．每个分子的速率都增大
6．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为
。
卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎
内气体压强p 随体积V 线性变化如图所示，温度
为
时，体积
和压强
分别为
、
；当胎内气体温度升高到
为
时，体积增大到
为
，
气体可视为理想气体。
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(1)求此时胎内气体的压强
；
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q 为
，求胎内气体的内能增加量
。
7．（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
8．（2025·山东·高考真题）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温
装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。
大气压强为
，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为
，等于最大静摩擦力。
用调温装置对封闭气体缓慢加热，
时，气柱高度为
，活塞开始缓慢上升；继续
缓慢加热至
时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不
变，直到降温至
时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至
时，保持温度
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不变，活塞不再下降。求：
(1)
时，气柱高度
；
(2)从
状态到
状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
9．（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，
体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1 的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子
放进T2 = 303 K 的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h 保持不变，气体达到状
态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状
态3。已知从状态2 到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1 到状态3，气体吸收热量4.56
J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强
的影响。
(1)从状态2 到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时
间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）；
(2)求气体在状态3 的体积V3；
(3)求从状态1 到状态3 气体内能的改变量ΔU。
10．（2024·贵州·高考真题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了
探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C
18
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分别是塑料容器的充气口、喷水口，B 是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装
入一定质量的水，此时容器内的气体体积为
，压强为
，现缓慢充气后压强变为
，不
计容器的容积变化。
(1)设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为
时的体积。
(2)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M 变化到状态N，其压强
p 与体积V 的变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N 时的体积为
，压强为
。
求气体在状态N 与状态M 时的热力学温度之比。
(3)图（b）中虚线
是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p 与体积V 的
变化关系图线，试判断气体在图（b）中沿实线从M 到N 的过程是吸热还是放热。（不需要
说明理由）
19
