第三章 热力学定律【B卷 提升卷】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 （B卷•提升卷） （考试时间：75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 1．一定质量的理想气体从状态开始，经历变化过程到达状态的关系图像如图所示。已知气体在状态时的压强为，图线、cd的延长线均过坐标原点，下列说法正确的是（　　） A．理想气体在状态时的压强为 B．过程气体的温度升高，所有分子的速率都增大 C．理想气体在状态时单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数是状态时的2倍 D．变化过程气体从外界吸收的热量等于内能的增加量 2．取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气，橡胶塞迅速跳出，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出过程中（　　） A．瓶内气体对外界做负功 B．瓶内气体向外界放热 C．瓶内气体温度迅速下降 D．气体分子单位时间对瓶壁单位面积碰撞的个数增大 3．涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A．过程中，气体分子的平均动能减少 B．过程中，外界对气体做的功等于气体放出的热量 C．过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 D．过程中，气体的内能一直增大 4．气垫鞋是在鞋底的上部和下部之间加入一个气囊，能够有效降低冲击力，有非常好的减震效果，除了穿起来舒服以外，还可以对我们的膝盖起到很好的防护效果。在人从高处落地，鞋底与地面撞击的过程中，认为气囊中的气体未来得及吸收或放出热量，则气囊中的气体（    ） A．温度降低，速率大的分子数占总分子数的比例减小 B．温度升高，速率大的分子数占总分子数的比例增大 C．内能增加，气体对外界做正功，所有分子热运动速率都增大 D．内能减少，所有分子热运动速率都减小 5．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 二、多选题 1．将一定质量的理想气体封闭在容器中，该气体由状态A开始经状态B、C又回到状态A，整个过程中气体的压强p随气体体积V的变化规律如图所示，其中AB与横轴平行，AC与纵轴平行，BC为等温线。已知B状态的压强、体积、温度分别为、、，状态C的压强为，气体由状态A到状态B，气体内能改变量的绝对值为。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态C的体积为18L B．气体在状态A的温度为600K C．气体由状态A到状态B，内能增加 D．气体由状态A到状态B，气体向外界放出的热量为 2．一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（    ） A．状态a到状态c气体放出热量 B．状态b到状态c气体分子的平均动能减少 C．b→c过程气体对外做功大于c→d过程外界对气体做功 D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd的面积来表示 3．下图是一台热机的循环过程，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成，A→B温度为T1，C→D温度为T2，关于该循环，下列判断正确的是（　　） A．A→B的温度T1大于C→D的温度T2 B．B→C放出的热量等于D→A吸收的热量 C．A→B气体对外做功大于C→D外界对气体做功 D．气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能 4．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B．A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量 C．C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功 5．一定质量的理想气体经历四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为0K，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，、、三个状态的体积关系为，下列说法不正确的是（　　） A．从到，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少 B．、两状态的体积之比为 C．从到的过程气体从外界吸收的热量小于从到的过程气体从外界吸收的热量 D．从到，气体的体积不变 三、解答题 1．如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再由状态变化到状态。已知状态的温度，求： (1)气体在状态的温度； (2)气体在状态的温度；由状态变化到状态的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由。 2．如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求： (1)气体原来的温度； (2)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。 3．如图所示，一水平放置的绝热汽缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与汽缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，汽缸左侧封闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： (1)当气体体积为时，气体的温度； (2)整个加热过程中气体吸收的热量。 / 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 （B卷•提升卷） （考试时间：75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 1．一定质量的理想气体从状态开始，经历变化过程到达状态的关系图像如图所示。已知气体在状态时的压强为，图线、cd的延长线均过坐标原点，下列说法正确的是（　　） A．理想气体在状态时的压强为 B．过程气体的温度升高，所有分子的速率都增大 C．理想气体在状态时单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数是状态时的2倍 D．变化过程气体从外界吸收的热量等于内能的增加量 【答案】D 【详解】A．根据理想气体状态方程；可知在图像中过原点的倾斜直线反映的是理想气体等压变化的规律，即，，由于过程为等容变化过程，根据查理定律 可知理想气体在状态时的压强为，故A错误； B．过程气体的温度升高，分子运动的平均速率增大，但不是所有分子的速率都增大，故B错误； C．根据以上分析可知，状态的压强为状态压强的2倍，由于过程温度升高，分子的平均动能变大，分子的平均撞击力也变大，则气体在状态单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数一定小于状态时的2倍，故C错误； D．变化过程，外界对气体做的总功为 根据热力学第一定律；可知，变化过程气体从外界吸收的热量等于内能的增加量，故D正确。 故选D。 2．取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气，橡胶塞迅速跳出，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出过程中（　　） A．瓶内气体对外界做负功 B．瓶内气体向外界放热 C．瓶内气体温度迅速下降 D．气体分子单位时间对瓶壁单位面积碰撞的个数增大 【答案】C 【详解】A．橡胶塞迅速跳出，瓶内气体膨胀，推动橡胶塞运动，瓶内气体对外界做功，做的是正功，故A错误； B．瓶内气体膨胀对外做功，在这个过程中时间很短，可近似认为没有热传递，即Q=0，并不是向外界放热，故B错误； C．根据热力学第一定律 由于Q=0，气体对外做功W<0，所以气体内能，内能减小，温度迅速下降，故C正确； D．瓶内气体温度下降，分子平均动能减小，同时气体体积膨胀，分子数密度减小，所以气体分子单位时间对瓶壁单位面积碰撞的个数减小，故D错误。 故选C。 3．涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A．过程中，气体分子的平均动能减少 B．过程中，外界对气体做的功等于气体放出的热量 C．过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 D．过程中，气体的内能一直增大 【答案】C 【详解】A．一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误； B．过程气体压强不变，体积减小，由盖吕萨克定律可知，温度降低，则内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量等于其内能减少量与外界做功之和，故B错误； CD．由图可知，，；则有；可知， 、状态气体内能相同，根据热力学第一定律可知，过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量，故C正确，D错误。 故选C。 4．气垫鞋是在鞋底的上部和下部之间加入一个气囊，能够有效降低冲击力，有非常好的减震效果，除了穿起来舒服以外，还可以对我们的膝盖起到很好的防护效果。在人从高处落地，鞋底与地面撞击的过程中，认为气囊中的气体未来得及吸收或放出热量，则气囊中的气体（    ） A．温度降低，速率大的分子数占总分子数的比例减小 B．温度升高，速率大的分子数占总分子数的比例增大 C．内能增加，气体对外界做正功，所有分子热运动速率都增大 D．内能减少，所有分子热运动速率都减小 【答案】B 【详解】CD．在鞋底与地面撞击的过程中，气囊中的气体变化过程属于绝热压缩过程，外界对气体做正功，由热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高，分子热运动平均速率增大，故CD错误。 AB．气体内能增加，温度升高，根据气体分子速率分布规律可知，速率大的分子数占总分子数的比例增大，故A错误；B正确。 故选B。 5．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 【答案】B 【详解】A．温度是分子的平均动能的标志，因质量相等，故A瓶中水的分子平均动能大，A的内能比B瓶中水的内能大。故A正确，与题意不符； B．质量相等的60℃的热水和0℃的冷水相比，60℃的热水体积比较大，所以A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大。故B错误，与题意相符； C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。故C正确，与题意不符； D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态。故D正确，与题意不符。 本题选不正确的故选B。 二、多选题 1．将一定质量的理想气体封闭在容器中，该气体由状态A开始经状态B、C又回到状态A，整个过程中气体的压强p随气体体积V的变化规律如图所示，其中AB与横轴平行，AC与纵轴平行，BC为等温线。已知B状态的压强、体积、温度分别为、、，状态C的压强为，气体由状态A到状态B，气体内能改变量的绝对值为。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态C的体积为18L B．气体在状态A的温度为600K C．气体由状态A到状态B，内能增加 D．气体由状态A到状态B，气体向外界放出的热量为 【答案】ABD 【详解】A．从B到C温度不变，则由玻意耳定律；可得气体在状态C的体积为VC=18L 选项A正确； B．因VA=VC=18L，从A到B为等压过程，则由盖-吕萨克定律；解得气体在状态A的温度为TA=600K 选项B正确； C．气体由状态A到状态B，温度降低，则内能减小，选项C错误； D．气体由状态A到状态B，外界对气体做功 根据；可知即气体向外界放出的热量为，选项D正确。 故选ABD。 2．一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（    ） A．状态a到状态c气体放出热量 B．状态b到状态c气体分子的平均动能减少 C．b→c过程气体对外做功大于c→d过程外界对气体做功 D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd的面积来表示 【答案】BD 【详解】A．a状态到c状态，根据理想气体状态方程有；可知 可得a状态到c状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A错误； B．b状态到c状态，根据理想气体状态方程有；可知 则状态b到状态c气体分子的平均动能减少，故B正确； C．根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，图像可知b→c图像与横轴围成的面积小于c→d图像与横轴围成的面积，即b→c过程气体对外做功小于c→d过程外界对气体做功，故C错误； D．气体从a状态开始，经过a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用abcd的面积来表示，故D正确。 故选BD。 3．下图是一台热机的循环过程，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成，A→B温度为T1，C→D温度为T2，关于该循环，下列判断正确的是（　　） A．A→B的温度T1大于C→D的温度T2 B．B→C放出的热量等于D→A吸收的热量 C．A→B气体对外做功大于C→D外界对气体做功 D．气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能 【答案】ABC 【详解】A．B→C过程，理想气体体积不变，压强变小，根据理想气体状态方程可知，热力学温度降低，即；故A正确； B．B→C和D→A均为等容过程，对外界不做功，温度变化相同，即内能变化量的大小相等，由热力学第一定律可知，放出的热量等于吸收的热量，故B正确； C．A→B气体温度不变，气体内能不变，气体压强减小，体积增大，气体对外界做功，C→D气体温度不变，气体内能不变，气体压强增大，体积减小，外界对气体做功，图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图像可知，A→B过程图像的面积大于C→D过程图像所围成的面积，即A→B气体对外做功大于C→D外界对气体做功，故C正确； D．A→B为等温过程，则两状态的温度相等，故气体分子在状态A时的平均动能等于在状态B时的平均动能，故D错误。 故选ABC。 4．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B．A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量 C．C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功 【答案】BD 【详解】A．A→B过程中气体温度升高，气体分子的平均动能增加，同时A→B过程压强不变，体积增大，分子总数不变，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，A错误； B． A→B过程温度升高，气体内能增大，同时气体体积增大，气体对外做功为，根据热力学第一定律；有；则气体吸收的热量为 B→C过程温度降低，气体内能减少，气体体积不变，； 则气体放出的热量有；因为A→B过程和B→C过程初态和末态的温度相同，故A→B过程气体气体内能增加量等于B→C过程气体内能减少量，则；B正确； C．C→A过程中体积减小，温度不变，压强增大，故单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，C错误； D．A→B过程中气体压强不变；C→A过程 故A→B过程中气体的平均压强大于C→A过程中气体的平均压强， 由；得；D正确。 故选BD。 5．一定质量的理想气体经历四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为0K，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，、、三个状态的体积关系为，下列说法不正确的是（　　） A．从到，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少 B．、两状态的体积之比为 C．从到的过程气体从外界吸收的热量小于从到的过程气体从外界吸收的热量 D．从到，气体的体积不变 【答案】CD 【详解】A．从b到c，压强不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少，故A正确； B．d到a等容过程有；c到d等温过程有；又 联立解得，故B正确； C．由，；联立解得 bcd过程的图如下 由图可知，b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功，显然 b到c，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律得 c到d，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得；联立可得，故C错误； D．根据得；可知图像的斜率与气体体积有关，从a到b，图线的斜率增大，则气体的体积减小，故D错误。 选不正确的，故选CD。 三、解答题 1．如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再由状态变化到状态。已知状态的温度，求： (1)气体在状态的温度； (2)气体在状态的温度；由状态变化到状态的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由。 【答案】(1) (2)气体是放热。气体做功是零，气体温度降低，内能减小 【详解】（1）对气体从状态到状态，由理想气体状态方程可得 代入数据解得 （2）对气体从状态到状态，由查理定律可得 解得 由状态到状态，气体体积不变，所以做功 温度降低，所以气体内能减小， 根据，所以，气体对外放热。 2．如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求： (1)气体原来的温度； (2)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。 【答案】(1)300k；(2) 【详解】（1）活塞未到达上端挡板时，气体压强为p1，根据平衡条件有 代入数据解得 此时气体压强，因此活塞已经压到挡板上 对气体，根据理想状态方程有 又h=0.2m，H=0.3m，T2=600k 代入解得T1=300k （2）活塞缓慢上升过程，气体对外做功为 故气体内能的增加量为 3．如图所示，一水平放置的绝热汽缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与汽缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，汽缸左侧封闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： (1)当气体体积为时，气体的温度； (2)整个加热过程中气体吸收的热量。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）当气体体积为时，弹簧伸长量     此时气体压强为     根据理想气体状态方程，则有     解得 （2）根据理想气体状态方程，则有         当气体体积逐渐膨胀至时，气体压强     解得     气体温度变化量 解得     气体内能变化量 外界对气体做功     根据热力学第一定理     解得气体吸收的热量 / 学科网（北京）股份有限公司 $$