25.选择性必修3 第三章 热力学定律(教师版) -【高中物理】2023年高考真题按章分类

【 高中物理 】 2023年高考真题·按章分类 册 章 单选题 多选题 实验题 解答题 必修一 1.第一章 运动的描述 2 2.第二章 匀速直线运动的研究 4 1 2 3.第三章 相互作用--力 8 2 4.第四章 运动和力的关系 3 3 必修二 5.第五章 抛体运动 5 1 1 6.第六章 圆周运动 1 1 2 7.第七章 万有引力与宇宙航行 12 3 1 8.第八章 机械能守恒定律 10 4 3 4 必修三 9.第九章 静电场及其应用 6 2 10.第十章 静电场中的能量 4 8 1 3 11.第十一章 电路及其应用 1 10 12.第十二章 电能 能量守恒定律 1 3 13.第十三章 电磁感应与电磁波初步 1 选必一 14.第一章 动量守恒定律 1 5 1 15 15.第二章 机械振动 1 1 4 16.第三章 机械波 9 5 17.第四章 光 11 2 2 2 选必二 18.第一章 安培力与洛伦兹力 8 2 9 19.第二章 电磁感应 11 4 6 20.第三章 交变电流 4 3 1 1 21.第四章 电磁振荡与电磁波 22.第五章 传感器 1 2 选必三 23.第一章 分子动理论 1 1 24.第二章 气体、固体和液体 6 1 5 25.第三章 热力学定律 1 4 4 1 26.第四章 原子结构与波粒二象性 7 3 1 27.第五章 原子核 10 1 【 高中物理 】 2023年高考真题-按章分类 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 1个单选题 + 4个多选题 + 4个填空题 + 1个解答题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2023高考·天津)如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体(　　) A.对外做功 B.内能减小 C.吸收热量 D.压强不变 二、多选题 2.(2023高考·山东)一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是(  ) A.初始状态下，气体的体积为 B.等压过程中，气体对外做功 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 D.两个过程中，气体的内能增加量都为 3.(2023高考·全国)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 4.(2023高考·全国)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是(　　) A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩 C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 5.(2023高考·全国)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是(  ) A.气体的体积不变，温度升高 B.气体的体积减小，温度降低 C.气体的体积减小，温度升高 D.气体的体积增大，温度不变 E.气体的体积增大，温度降低 三、解答题 6.(2023高考·河北)如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。 (1)求温度变化过程中氮气对外界做的功； (2)求葫芦的容积； (3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。 7.(2023高考·广东)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为.已知和.求： (1)的表达式； (2)的表达式； (3)到过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 8.(2023高考·浙江)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 (1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力________(选填“增大”、“减小”或“不变”)； (2)求气体在状态C的温度Tc； (3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 9.(2023高考·浙江)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。 (1)在状态B的温度； (2)在状态C的压强； (3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。 四、填空题 10.(2023高考·福建)一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能 (填“增加”“减少”或“不变”)，气体对外界 (填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体 (填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”)。 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 1个单选题 + 4个多选题 + 4个填空题 + 1个解答题 【参考答案】 1.B 由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，A错误。爬山过程中温度降低，则气体内能减小，B正确。根据热力学第一定律可知爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，C错误。爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有可知气体压强减小，D错误。 2.AD 令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为等容过程为状态二等压过程为状态三由理想气体状态方程可得解得体积增加了原来的，C错误。等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确。等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为解得A正确B错误。 3.AD 当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，可知h的体积也被压缩压强变大，对活塞受力分析，根据平衡条件可知，弹簧弹力变大，则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动左边活塞。故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确。未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析则分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有由题意可知，因弹簧被压缩，则，联立可得B错误。在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气体压强相等，根据理想气体状态方程对h气体分析可知联立可得C错误。对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确。 4.ACD 对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，A正确。根据理想气体状态方程可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，B错误。根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，C正确。根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，D正确。根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，E错误。 5.ABD 气体的体积不变温度升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，A正确。气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体对外放热，B正确。气体的体积减小温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误。气体的体积增大温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律可知即气体吸收热量，D正确。气体的体积增大温度降低则气体的内能降低，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，E错误。 6.【答案】(1) 由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有解得。 (2) 设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有联立以上各式并代入题给数据得。 (3) 设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。根据盖一吕萨克定律有其中联立以上各式并代入题给数据得个。 7.【答案】(1) 由题可知，根据玻意耳定律可得解得。 (2) 根据理想气体状态方程可知解得。 (3) 根据热力学第一定律可知其中，故气体内能增加。 8.【答案】(1)不变；增大 圆筒导热良好，则气体从状态A缓慢推动活塞到状态B，气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。 (2)350K 状态A时的压强温度TA=300K；体积VA=600cm3；C态压强；体积VC=500cm3；根据解得TC=350K。 (3)11J 从B到C气体进行等容变化，则WBC=0，因从B到C气体内能增加25J可知，气体从外界吸热25J，而气体从A到C从外界吸热14J，可知气体从A到B气体放热11J，从A到B气体内能不变，可知从A到B外界对气体做功11J。 9.【答案】(1)330K 根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有解得。 (2) 从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则解得根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有解得。 (3) 根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为由热力学第一定律有解得。 10.【答案】不变 完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变； 做正功；吸热对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律因为，可知因W＜0则Q＞0所以气体从外界吸收热量。 2 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【 高中物理 】 2023年高考真题·按章分类 册 章 单选题 多选题 实验题 解答题 必修一 1.第一章 运动的描述 2 2.第二章 匀速直线运动的研究 4 1 2 3.第三章 相互作用--力 8 2 4.第四章 运动和力的关系 3 3 必修二 5.第五章 抛体运动 5 1 1 6.第六章 圆周运动 1 1 2 7.第七章 万有引力与宇宙航行 12 3 1 8.第八章 机械能守恒定律 10 4 3 4 必修三 9.第九章 静电场及其应用 6 2 10.第十章 静电场中的能量 4 8 1 3 11.第十一章 电路及其应用 1 10 12.第十二章 电能 能量守恒定律 1 3 13.第十三章 电磁感应与电磁波初步 1 选必一 14.第一章 动量守恒定律 1 5 1 15 15.第二章 机械振动 1 1 4 16.第三章 机械波 9 5 17.第四章 光 11 2 2 2 选必二 18.第一章 安培力与洛伦兹力 8 2 9 19.第二章 电磁感应 11 4 6 20.第三章 交变电流 4 3 1 1 21.第四章 电磁振荡与电磁波 22.第五章 传感器 1 2 选必三 23.第一章 分子动理论 1 1 24.第二章 气体、固体和液体 6 1 5 25.第三章 热力学定律 1 4 4 1 26.第四章 原子结构与波粒二象性 7 3 1 27.第五章 原子核 10 1 【 高中物理 】 2023年高考真题-按章分类 选择性必修第三册 第三章 热力学定律 1个单选题 + 4个多选题 + 4个填空题 + 1个解答题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2023高考·天津)如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体(　　) A.对外做功 B.内能减小 C.吸收热量 D.压强不变 1.B 由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，A错误。爬山过程中温度降低，则气体内能减小，B正确。根据热力学第一定律可知爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，C错误。爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有可知气体压强减小，D错误。 二、多选题 2.(2023高考·山东)一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是(  ) A.初始状态下，气体的体积为 B.等压过程中，气体对外做功 C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 D.两个过程中，气体的内能增加量都为 2.AD 令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为等容过程为状态二等压过程为状态三由理想气体状态方程可得解得体积增加了原来的，C错误。等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确。等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为解得A正确B错误。 3.(2023高考·全国)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 3.AD 当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，可知h的体积也被压缩压强变大，对活塞受力分析，根据平衡条件可知，弹簧弹力变大，则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动左边活塞。故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确。未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析则分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有由题意可知，因弹簧被压缩，则，联立可得B错误。在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气体压强相等，根据理想气体状态方程对h气体分析可知联立可得C错误。对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确。 4.(2023高考·全国)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是(　　) A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩 C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 4.ACD 对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，A正确。根据理想气体状态方程可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，B错误。根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，C正确。根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，D正确。根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，E错误。 5.(2023高考·全国)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是(  ) A.气体的体积不变，温度升高 B.气体的体积减小，温度降低 C.气体的体积减小，温度升高 D.气体的体积增大，温度不变 E.气体的体积增大，温度降低 5.ABD 气体的体积不变温度升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，A正确。气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体对外放热，B正确。气体的体积减小温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误。气体的体积增大温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律可知即气体吸收热量，D正确。气体的体积增大温度降低则气体的内能降低，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，E错误。 三、解答题 6.(2023高考·河北)如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。 (1)求温度变化过程中氮气对外界做的功； (2)求葫芦的容积； (3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。 6.【答案】(1) 由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有解得。 (2) 设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有联立以上各式并代入题给数据得。 (3) 设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。根据盖一吕萨克定律有其中联立以上各式并代入题给数据得个。 7.(2023高考·广东)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为.已知和.求： (1)的表达式； (2)的表达式； (3)到过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 7.【答案】(1) 由题可知，根据玻意耳定律可得解得。 (2) 根据理想气体状态方程可知解得。 (3) 根据热力学第一定律可知其中，故气体内能增加。 8.(2023高考·浙江)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 (1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力________(选填“增大”、“减小”或“不变”)； (2)求气体在状态C的温度Tc； (3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 8.【答案】(1)不变；增大 圆筒导热良好，则气体从状态A缓慢推动活塞到状态B，气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。 (2)350K 状态A时的压强温度TA=300K；体积VA=600cm3；C态压强；体积VC=500cm3；根据解得TC=350K。 (3)11J 从B到C气体进行等容变化，则WBC=0，因从B到C气体内能增加25J可知，气体从外界吸热25J，而气体从A到C从外界吸热14J，可知气体从A到B气体放热11J，从A到B气体内能不变，可知从A到B外界对气体做功11J。 9.(2023高考·浙江)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。 (1)在状态B的温度； (2)在状态C的压强； (3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。 9.【答案】(1)330K 根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有解得。 (2) 从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则解得根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有解得。 (3) 根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为由热力学第一定律有解得。 四、填空题 10.(2023高考·福建)一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能 (填“增加”“减少”或“不变”)，气体对外界 (填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体 (填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”)。 10.【答案】不变 完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变； 做正功；吸热对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律因为，可知因W＜0则Q＞0所以气体从外界吸收热量。 2 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$