第三章 热力学定律【A卷 达标卷】2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选择性必修第三册）

2024-2025学年高中物理单元速记·巧练 （人教版2019选择性必修第三册） 第三章 热力学定律 （A卷•考点达标卷） （考试时间：40分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）选择性必修第三册第3章。 一、单选题 1．做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 2．一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，p→V图像如图所示，BA延长线通过O点，BC与p轴平行，则（　　） A．A→B过程气体吸热 B．A→B过程气体内能减小 C．B→C过程气体对外界做正功 D．B→C过程气体分子的平均动能减小 3．如图，一定质量的理想气体从状态开始，经过一系列变化最终到达状态。其中为等容变化，为等温变化，直线的延长线过原点在一条直线上。关于这部分理想气体，下列说法正确的是（　　） A．到过程中，气体分子平均动能变大 B．到的过程，气体释放的热量大于外界对气体所做的功 C．状态的单位时间气体分子对器壁单位面积碰撞次数比状态的多 D．到的过程，气体从外界吸收的热量全部用来对气体做功 4．如图所示，一定质量的理想气体经历了a→b、b→c、c→a三个过程，已知b→c为等容过程，另外两个中一个是等温过程，另一个是绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体压强和体积的乘积变大 B．a→b过程，气体压强和体积的乘积变小 C．c→a过程，气体压强和体积的乘积变大 D．c→a过程，气体压强和体积的乘积变小 5．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，该图由4段圆弧组成，图中两虚线分别与坐标轴平行，下列说法正确的是（　　） A．从状态a到b，气体内能减小 B．从状态b到c是等温变化 C．从状态c到d，气体对外界做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 二、多选题 1．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 2．根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 3．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可以实现的 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行 4．下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（　　） A．所有能量守恒的过程都能自发地发生 B．摩擦生热的过程是不可逆过程 C．水能、风能、太阳能为可再生能源 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 5．如图所示，绝热容器内被活塞封闭一定质量的气体，现压缩气体使其体积减小，则（   ） A．气体对外界做功，内能增加 B．外界对气体做功，内能增加 C．温度升高，压强变大 D．温度升高，压强变小 6．下列关于能量耗散的说法正确的是（　　） A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，在一定条件下能够全额发生 D．能量耗散导致能量的品质降低 三、解答题 1．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？ 2．如图所示，圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上，用一活塞封闭一定质量的理想气体，活塞质量，活塞横截面积，活塞与气缸壁始终封闭良好，不计摩擦。开始时缸内气体温度，活塞距底部的距离，给气体缓慢加热，直至活塞上升到距底部处。已知外界大气压强，取。 (1)求活塞距汽缸底部时缸内气体的热力学温度； (2)若加热过程中缸内气体吸收的热量，求此过程中缸内气体内能的变化量。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高中物理单元速记·巧练 （人教版2019选择性必修第三册） 第三章 热力学定律 （A卷•考点达标卷） （考试时间：40分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）选择性必修第三册第3章。 一、单选题 1．做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 【答案】B 【详解】热传递是指热量从高温物体传到低温物体的过程，所以属于热传递的只有②；做功是指通过外力做功或物体对外做功来改变内能，所以属于做功过程的有①③④⑤。 故选B。 2．一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，p→V图像如图所示，BA延长线通过O点，BC与p轴平行，则（　　） A．A→B过程气体吸热 B．A→B过程气体内能减小 C．B→C过程气体对外界做正功 D．B→C过程气体分子的平均动能减小 【答案】A 【详解】AB．A→B过程，p、V乘积变大，根据理想气体的状态方程知，T增大，气体内能增加，即 又由于气体体积增大，气体对外界做正功，即； 根据热力学第一定律；可知；即气体吸热，故A正确，B错误； C．B→C过程，气体体积不变，气体对外界不做功，故C错误； D．B→C过程，p增大，V不变，根据查理定律知，T增大，则气体分子的平均动能增大，故D错误。 故选A。 3．如图，一定质量的理想气体从状态开始，经过一系列变化最终到达状态。其中为等容变化，为等温变化，直线的延长线过原点在一条直线上。关于这部分理想气体，下列说法正确的是（　　） A．到过程中，气体分子平均动能变大 B．到的过程，气体释放的热量大于外界对气体所做的功 C．状态的单位时间气体分子对器壁单位面积碰撞次数比状态的多 D．到的过程，气体从外界吸收的热量全部用来对气体做功 【答案】C 【详解】A．到过程中，气体的温度不变，则气体分子平均动能不变，故A错误； B．到的过程，气体温度升高，则气体的内能增大，则；气体体积增大，气体对外做功，则 根据热力学第一定律；可知吸收的热量大于外界对气体所做的功，故B错误； C．到的过程，气体体积增大，则状态的单位时间气体分子对器壁单位面积碰撞次数比状态的多，故C正确； D．到的过程，气体与外界做功大小为0，温度增大，则气体内能增大，根据 可知气体从外界吸收的热量全部用来增大气体的内能，故D错误； 故选C。 4．如图所示，一定质量的理想气体经历了a→b、b→c、c→a三个过程，已知b→c为等容过程，另外两个中一个是等温过程，另一个是绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体压强和体积的乘积变大 B．a→b过程，气体压强和体积的乘积变小 C．c→a过程，气体压强和体积的乘积变大 D．c→a过程，气体压强和体积的乘积变小 【答案】A 【详解】AB．假设c→a过程为绝热过程，根据；绝热过程 c→a过程体积增大，则； 所以，因此c→a过程温度降低，即； a→b过程为等温过程，则； b→c过程等容变化，由； 所以，这与假设结果矛盾； 因此c→a过程为等温过程，a→b过程为绝热过程； a→b过程为绝热过程，该过程体积减小，理想气体内能增大，因此温度升高，即； 所以a→b过程气体压强和体积的乘积变大，故B错误，A正确； CD．c→a过程为等温过程，该过程温度始终保持不变，所以气体压强和体积的乘积不变，故CD错误。 故选A。 5．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，该图由4段圆弧组成，图中两虚线分别与坐标轴平行，下列说法正确的是（　　） A．从状态a到b，气体内能减小 B．从状态b到c是等温变化 C．从状态c到d，气体对外界做功 D．整个循环过程中，气体吸收热量 【答案】D 【详解】A．根据图像可知，从状态到，气体的压强增大，体积增大，根据理想气体状态方程有 故温度升高，内能增大，故A错误； B．根据玻意耳定律有 可知，等温变化的图像为双曲线，不是圆弧，因此从状态b到状态c不是等温变化，故B错误； C．从状态c到d，气体体积减小，外界对气体做功，故C错误； D．整个循环过程中，从状态a经b、c、d回到状态a，气体温度不变内能不变，由于图像与横轴所围几何图形的面积表示功，从状态到状态，气体体积增大，气体对外界做功，从状态c到状态a，外界对气体做功，根据图像可知多边形abcda的面积表示对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，故D正确。 故选D。 二、多选题 1．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 【答案】CD 【详解】A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误； BD．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错误，D正确； D．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C正确。 故选CD。 2．根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是（　　） A．电流的电能不可能全部转化为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D．能量不能被创造或被消灭 【答案】BCD 【详解】ABC．根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能（由电流热效应中的焦耳定律可知），而内能不可能全部转化为电能而不引起其他变化；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能而不引起其他变化；A错误，BC正确； D．根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，D正确。 故选BCD。 3．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可以实现的 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行 【答案】AC 【详解】ACD．热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆的，由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行，选项AC正确，选项D错误； B．由热力学第二定律可知，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，选项B错误。 故选AC。 4．下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（　　） A．所有能量守恒的过程都能自发地发生 B．摩擦生热的过程是不可逆过程 C．水能、风能、太阳能为可再生能源 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 【答案】AD 【详解】A．并非所有能量守恒的过程都能自发地进行，如在没有引起其他变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误； B．根据热力学第二定律，机械能向内能转化具有方向性可知，摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确； C．水能、风能、太阳能为可再生能源，故C正确； D．能的转化过程符合能量守恒定律，虽然总能量不变，但是可利用的能源越来越少，可能会发生能源危机，故D错误。 本题选不正确的，故选AD。 5．如图所示，绝热容器内被活塞封闭一定质量的气体，现压缩气体使其体积减小，则（   ） A．气体对外界做功，内能增加 B．外界对气体做功，内能增加 C．温度升高，压强变大 D．温度升高，压强变小 【答案】BC 【详解】AB．“绝热容器”说明与外界没有热交换；压缩气体，外界对气体做功 根据热力学第一定律；可知内能增加，故A错误，B正确； CD．根据气体状态方程；内能增加温度升高，体积减小，可知气体的压强变大，故C正确，D错误。 故选BC。 6．下列关于能量耗散的说法正确的是（　　） A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，在一定条件下能够全额发生 D．能量耗散导致能量的品质降低 【答案】BCD 【详解】AD．能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，这遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故选项A错误，选项D正确； B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，选项B正确； C．根据热力学第二定律，其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，选项C正确。 故选BCD。 三、解答题 1．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？ 【答案】(1)500K (2)当T≤500K时，F=0，当T＞500K时， (3)增加了100J 【详解】（1）当锅炉的温度为升高时，气体做等圧变化，根据盖吕萨克定律可得 代入数据解得 （2）由以上分析可知，当温度小于等于500K时，压力传感器示数 当温度大于500K时，气体体积不变，根据查理定律可得 解得 活塞对压力传感器的作用力为 （3）根据热力学第一定律， 解得 即气体内能增加了100J。 2．如图所示，圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上，用一活塞封闭一定质量的理想气体，活塞质量，活塞横截面积，活塞与气缸壁始终封闭良好，不计摩擦。开始时缸内气体温度，活塞距底部的距离，给气体缓慢加热，直至活塞上升到距底部处。已知外界大气压强，取。 (1)求活塞距汽缸底部时缸内气体的热力学温度； (2)若加热过程中缸内气体吸收的热量，求此过程中缸内气体内能的变化量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气体初状态的体积 气体末状态的体积 根据盖一吕萨克定律得 解得 （2）缸内气体压强 外界对气体做功为 根据热力学第一定律有 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$