第3章 热力学定律 A卷 基础巩固卷-【学而思·高中同步双测卷】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册测试卷（人教版2019）

线状态时，温度升高，实线对应的温度一定高于虚线对 含有的水分子的个数为N=nNA=0.007×6×1023个= 应的温度，故D正确，故选：ACD, 4.2×1021个 11.解析：(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的 答案：(1)2.1×10-4m3(2)4.2×1021 实验依据是：①油膜是呈单分子层分布的：②把油酸分 14,解析：(1)轮胎内的空气发生等容变化，初态：p1=3.0× 子看成球形；③分子之间空隙不计，故ABD正确，C错 105Pa,T1=(273+27)K=300K 误.故选ABD. 末态：p2=?,T2=(273+90)K=363K (2)A.由于油酸不溶于水，无论是否有酒精，油酸和痱子 粉之间形成清晰的边界轮廓，故A错误；B.用酒精将油 则号器 酸稀释制成油酸酒精溶液，可以减少滴到水面上油酸的 解得p2=3.63X105Pa 量，使更容易测量油酸的面积，并且当滴到水面上时，酒 (2)假设将放出的气体先收集起来并保持压强与轮胎内 精迅速溶于水，很容易形成单分子油膜，因此酒精起到 气体相同，以全部气体为研究对象，由气体的等温变化 稀释作用，故B正确：C.一滴油酸的体积和一滴溶液的 规律知p2V1=1V,则剩余气体与原来总气体的质量比 体积测量方法相同，都是取50滴（或其他数量）等于1毫 为m利=V1=包 升，从而算出一滴的体积，故C错误：D.油酸的颜色和油 m惑V2 酸酒精溶液基本都是无色的，故D错误.故选B 解得”教-100 m总121 (3)每个正方形的面积为S1=1cm2 答案：(1)3.63×105Pa(2)3.0×105Pa100:121 面积超过正方形面积一半的正方形的个数为116个，则 15.解析：(1)从开始到下方气体进入上方前，由玻意耳定律 油酸膜的面积约为 S=116S1=116cm2=1.16×10-2m3 可知p·之=poV 每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为 下方恰好有气体进入上方时，对隔板受力分析有 Vo=7×10-8mL mg+PoS=pS 把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，测分子 的直袋为4-号 汽起的横藏面叔S-咒-光 代入数据解得d=6×10-10m. 联立解得m=oY Lg 答案：(1)ABD(2)B(3)1.16×10-26×10-10 (2)当下方气体全部进入上方时，对全部气体，由玻意耳 12.解析：(1)注射器活塞的横截面积为 定律有p'V=2pV s光-5040m2=10cm2 解得p'=2po (3)根据受力平衡可得poS=p2S十ng 答案：()oV Lg (2)2p0 解得气体压强的表达式为p:=0一 第三章 热力学定律 (5)根据玻意耳定律可得poVo=p2V又因为p2=p0 A卷基础巩固卷 mg 1.C内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，只比较物 整理可得m= .+0 质的温度以及物态不能判断内能的大小，当质量相同，温 g g 结合m-已图像可得0SV-么，poS-b 度相同时，分子平均动能相同，但水的分子势能较大，0℃ g a g 的水比0℃的冰的内能大，故ABD错误，C正确.故 选：C. 2.AA.分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力 答案：110(3)一学(6)日弩 都随分子间距离的减小而增大，随分子间距的增大而减 13.解析：(1)一次呼出的水蒸气的体积：V=3500×10一6×6% 小，故A正确；B.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗 m3=2.1×10-4m3 粒的运动，不是液体分子的无规则运动，是液体分子无规 (2)一次呼出的水蒸气的质量为： 则热运动的反映，故B错误：C.当分子力表现为引力时， m=pV=0.6×2.1×10-4kg=1.26×10-4kg=0.126g 分子间距离增大，因克服分子力做功，分子势能总是随分 子间距离的增大而增大，故C错误；D.物体对外做功，若 m_0.126 水蒸气的摩尔数为n=行=18mol=0.007mol 气体吸收热量，则其内能不一定减小，故D错误.故选：A 73 3.BA根据热力学第一定律：△U=W+Q=4.2×105J一 9.BCAB.如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不 6×103J=一1.8×105J,△U为负，说明气体的内能减少 及散热，则由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度 了，故A错误：B.因为气体对外做功，所以气体的体积膨 升高，而气体体积减小，由理想气体被态方粗-C可知 胀，分子间的距离变大，分子力做负功，气体分子势能增 加，故B正确；C.气体对外做正功，气体的体积变大，故C 压强增大，故B正确，A错误；CD.活塞下压后迅速反弹 时，气体对外做功，来不及吸热，气体内能减少，温度降 错误；D.因为气体内能减少，同时气体的分子势能增加， 说明气体分子的平均动能一定减少了，故D错误。故 低，气体分子平均速率减小，但不是每个气体分子的速率 选：B 都减小，有些分子的速率可能增大，故C正确，D错误.故 选：BC 4.BA.若气体吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一 定律可知，其内能不一定增加，故A错误：B.热量可以从 10.ACA.由图可知ca过程中气体等温膨胀，内能不变， 对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故 低温物体传递到高温物体，但要引起其它变化，例如电冰 箱工作时就是将热量从低温物体传递到高温物体，故B A正确Bb过程中气体体机不支，温度升高，由兴=C 正确C.空调机既能制热又能制冷，需要消耗电能，即引 可知，气体压强变大，即pb>pa:bc的延长线过坐标原 起了其它变化，说明热传递有方向性，热量只能自发地由 点，则bc过程中气体压强不变，即pb=p,所以p,=p6 高温物体传向低温物体，故C错误：D.根据热力学第二定 >pa,故B错误；C.从b到c过程中气体温度降低，内能 律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功， 减小，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律 而不引起其它变化，效率不可能是100%，故D错误.故 可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，故C正 选：B 确；D.从b到c过程中气体温度降低，分子热运动的平 5.DAD.温度是分子的平均动能的标志，一定质量的理想 均速率减小，但并非每一个分子的速率都减小，故D错 气体（不计分子势能），在温度升高的过程中，分于的平均 误.故选：AC 动能增大，所以气体的内能一定增大，故A错误，D正确： 11,解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平 BC.极据热力学第一定律△U=W十Q得内能增大，有可 均动能增大：分子的平均动能增大，所有水分子间的总 能只是吸收热量，也可能只是外界对气体做功，故BC错 势能增大，内能是增大的；反常膨胀，水体积减小，外界 误.故选：D 对水做功，根据热力学第一定律，吸收的热量大于所有 6.C一年内有效的发电时间约为t=5500h≈2.0X107s, 水分子的总势能增加量 此时间内吹到风轮机上的风的质量为m=pSut 答案：增大大于 发电过程中，风的动能转化为电能， 12.解析：(1)压缩气体过程中外界对气体做功： 期有：E=m2·司S W=p·△V=(V-V') 代入数据解得：E电=1.0×1012J,故C正确、ABD错误. 代入数据解得：W=1.0×105J (2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量： 故选：C △U=Q+W=-1.2×105J+1.0×105J=-2×104J, 7,CABC.第一类永动机违反了能量的转化与守恒定律， 不可能实现，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反 即气体内能减少了2×104J. 了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制成，故AB 答案：(1)1.0×105J(2)2×10J 错误，C正确；D.两类永动机的实质和工作原理是不相同 13.解析：(1)第一次抽气过程是等温变化，由玻意耳定律可 的，故D错误.故选：C 得：poVo=(V+Vo) 8.ABDA温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子平 Povo po 得：p=V,十nV。n+可 均动能相同；水和水蒸气质量相同，故分子总个数不变， (2)绝热过程可知Q=0, 因此分子的总动能相同，故A正确：B.分子势能与分子间 距离有关，从液态水变为气态水蒸气，分子间距离发生改 又有：w-pAv=po+9.6p(mVo)=-0.8mpV。 2 变，故分子势能不同，故B正确：C.内能是物体内部所有 根据热力学第一定律：△U=W+Q=-0.8 npoVo 分子无规则运动的动能和分子势能的总和，动能相同，但 分子势能不同，故C错误：D.1g100℃的水变成1g 答案：0 (2)-0.8nPoVo 100℃的水蒸气，吸收热量，内能增大，故D正确：故 14.解析：(1)已知太阳单位时间直射到地面单位面积的能 选：ABD 量为E0=7.5×103J/(m2·s),某热水器的聚热面积S= 74 2.5m2,每天相当于太阳直射的时间为t=4h,可得每天 能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以 吸收的太阳能为：Q0=E0×SXt=7.5×103×2.5×4X 利用，所以能量耗散是符合热力学第二定律的，故B错 3600J=2.7×108J, 误；D.清洁能源的使用过程中，同样发生能量耗散，不可 已知太阳能的20%转化为水的内能，故水的内能为：Q= 避免，故D错误.故选：C. 20%Q0=0.2×2.7×108J=5.4×107J: 4.C每天(6h)太阳能电池板吸收的太阳能：W慧=0.3m2 (2)已知水的内能为5.4×107J,由能量与功率的关系式 ×4×105J/h·m2×6h=7.2×105J, 可得=号-540s=3.6X10g=10h 交通信号灯的电功率：P=40W, 交通信号灯正常工作8h消耗的电能： 答案：(1)5.4×107J(2)10 W有用=P1=40W×8×3600s=1.152×106J, 15.解析：(1)设温度为T2时活塞与汽缸底部相距h2.因为 _W有通×100%= 太阳能照明灯利用太阳能的效率：刀一W落 气保假子压变化：由显一8萨克定体号-号 7.2X10X100%=16%,故C正确、ABD错混.故 1.152×105、 得气-贸 选：C 活家上升7：4=-=二，为 5.C小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，小 玻璃瓶缓慢上浮压强减小，根据pV=C可知，体积变大， (2)气体对外做功为： 对外做功，温度不变，内能不变，根据△U=Q十W可知， w=5·M=(+罗）·S.Tk=(S+ 吸收热量，故C正确ABD错误.故选C 6.CA.金属汽缸导热性能良好，由于热交换，汽缸内封闭 mg)TTh 气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土 由热力学第一定律可知： 时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变，故A错 4W=Q-w=Q-(oS+mg)T五h 误；BC,温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不 变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位 答案.，20-6S+mg 时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多，故B错误，C 正确：D.气体等温压缩，内能不变，外界对气体做功，根据热 B卷能力提升卷 力学第一定律知气体向外界放热，故D错误.故选：C 7.B在V图像作出等压过程和等温过程的变化图线，如 1DA.水的内能与水的质量、温度和体积有关，由于不知 图所示，根据图像与坐标轴所面积表示功，可知：W1 道热水与冷水的质量关系，无法比较热水的内能与冷水 >W2 的内能关系，故A错误：B.分子永不停息地做无规则运 动，当温度等于0℃时，分子动能不为零，故B错误：C.物 体的内能与物体的机械能无关，物体加速运动，物体的动 能增加，内能不一定增大，故C错误；D.温度是分子平均 动能的标志，温度相等的水和冰，它们的分子平均动能相 等，故D正确.故选：D. 0 V 2.DA.车胎爆裂，是由于车胎内气体温度升高，体积不 变，因此压强增大造成的，气体分子间相互作用力几乎为 第一种情况，根指兴-C可知，气休压强不变，依积增大， 零，故A错误；B在爆裂前的过程中，气体温度升高，绝大 因此温度升高，△U1>0,根据热力学第一定律有：△U1=Q1 多数气体分子速率增大，满足统计规律，也有个别气体分 -W1 子速率减小，故B错误；C.气体分子间相互作用力几乎为 第二种情况等温过程，气体等温变化，△U2=0,根据热力 零，分子势能为零，在爆裂前的过程中，分子势能不变，故 学第一定律有：△U2=Q2-W2,则得：Q2=W2 C错误；D.在车胎突然爆裂的短时间内，无热交换，气体 由上可得：△U1>△U2.Q1>Q2.故B正确，ACD错误.故 对外做功，内能减少，故D正确.故选：D. 选：B. 3.CAC.能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律， 8.ACAB.上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体 能量耗散并不是指能量消失了，而是转化为难以回收利 与外界有充分的热交换，则气体温度不变、内能不变；在 用的能量，故A错误，C正确；B.热力学第二定律说明了 气体压缩的过程中，外界对气体做正功，气体的内能不 75第三章 热力学定律 A卷 基础巩固卷 (时间：75分钟满分：100分) 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分， 4.关于热力学定律，下列说法正确的是 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 A.气体吸收热量后，内能一定增大 要求的 B.热量可能从低温物体传递到高温物体 1.下列说法正确的是 C.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存 A.0℃的水比0℃的冰内能大 在方向性 B.0℃的水分子比0℃的冰分子内能大 D.没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能 C.相同质量0℃的水比0℃的冰的内能大 是100% D.相同质量0℃的水比0℃的冰的体积小，因此 中 5.一定质量的理想气体，在温度升高的过程中() 冰的内能比水的内能大 A.气体的内能一定不变 2.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性 质.下列说法正确的是 B.外界一定对气体做功 A.分子间距离减小，分子间的引力和斥力都 C.气体一定从外界吸收热量 好 製 增大 D.气体分子的平均动能一定增大 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 6.风能是一种新能源，国内外都很重视利用风力来 C.分子间距离增大，分子势能一定诚小 发电.某风力发电机的发电效率刀=20%，其风轮 D.物体对外做功，物体内能一定减小 机旋转过程中接收风能的有效面积S=400m2, 3.一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热 南 某高山顶部年平均风速为0=10m/s,一年内有 量，同时气体对外做了6×105J的功，下列说法 效的发电时间约为5500小时（合2.0×107s),已 正确的是 知空气密度p=1.25kg/m3,该风力发电机一年 A.气体的内能增加 的发电量约为 ( B.气体的分子势能增加 C.气体的体积减小 A.1.0×1010J B.2.5×1011J D.气体分子的平均动能增加 C.1.0×1012J D.2.0×1012J 21 7.对于永动机的认识，下列说法正确的是( A.活塞迅速下压时汽缸内的气体温度不变 A.第一类永动机和第二类永动机都违背了能量 B.活塞迅速下压时汽缸内的气体压强增大 守恒定律，所以都不可能制成 C.活塞下压后迅速反弹时汽缸内有些气体分子 B.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永 的速率增大 动机没有违背能量守恒定律，因此，随着科学 D.活塞下压后迅速反弹时汽缸内气体内能增加 技术的迅猛发展，第二类永动机是可以制成的 10.一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、 C.第一类永动机违反了热力学第一定律，第二 bc、ca三个过程回到原状态，其V-T图像如图 类永动机违反了热力学第二定律，它们都不 所示，pa、p6、pe分别表示状态a、b、c的压强，下 可能制成 列说法正确的是 D.两类永动机的实质和工作原理是相同的，都 是人们的美好设想，是永远不会实现的 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分， 每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求， 0 3T7 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错 A.从c到a过程中气体一定吸热 的得0分 B.Pe=pb<pa 8.1g100℃的水变成1g100℃的水蒸气体积增 C.从b到c过程中气体放出的热量大于外界对 大，吸收热量，下述说法中正确的是 气体做的功 A.两者分子的平均动能与分子的总动能都相同 D.从b到c过程中每一个分子的速率都减小 B.分子的平均动能相同，分子的势能不同 三、非选择题：本题共5小题，共54分. C.内能相同 11.(6分)给一定质量的温度为0℃的水加热，在 D.水的内能小于水蒸气的内能 水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体 9.现在骑自行车成为一种流 二上接车把 积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常 行的运动，而山地自行车 活塞 下接前轮 膨胀”.查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中， 更是受到大众的青睐.山 汽缸 体积减小是由于水分子之间的结构发生了变 地自行车前轮有气压式诚震装置来抵抗颠簸，其 化，但所有水分子间的总势能是增大的.由此可 原理如图所示，随着骑行时自行车的颠簸，活塞 知，反常膨胀时，水分子的平均动能 上下振动，在汽缸内封闭的气体的作用下，起到 (填“增大”“减小”或“不变”)，吸收的热量 延缓震动的目的，如果路面不平，下列关于该减 (填“大于”“小于”或“等于”)所有水分子的 震装置的说法正确的是 总势能增加量。 22 12.(10分)汽缸内封闭了一定质量、压强为p= 13.(12分)真空泵抽气腔与容器相连，活塞向左运 1.0×105Pa、体积为V=2.0m3的理想气体， 动时即从容器中抽气，活塞向右运动时阀门自 现使气体保持压强不变，体积缓慢压缩至V'= 动关闭，将进入气腔内的气体全部排出，示意图 1.0m3,此过程气体向外界释放了Q=1.2× 如图（甲）.设抽气过程中抽气腔与容器中的气 105J的热量，则： 体压强始终相等，每次抽气活塞均从抽气腔最 (1)压缩过程外界对气体做了多少功？ 右端移动至最左端.已知容器的容积为V0,抽 (2)气体内能变化了多少？ 气腔的容积为nV。,初始时刻气体压强为po. 容器 抽气腔 活塞 阀门 (甲) ↑P P。 0.6pg (亿) (1)若抽气过程中气体的温度保持不变，求第一 次抽气后容器中气体的压强p: (2)若在绝热的条件下，某次抽气过程中，气体 压强p随体积V变化的规律如图（乙），求该过 程气体内能的变化量△U, 23 14.(12分)太阳能热水器是利用太阳能来加热水 15.(14分)如图所示，一圆柱形绝 的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到.若 热汽缸竖直放置，通过绝热活 太阳单位时间直射到地面单位面积的能量为 塞封闭着一定质量的理想气 Eo=7.5×103J/(m2·s),某热水器的聚热面 体.活塞的质量为m,横截面 TR000 积S=2.5m2,若每天相当于太阳直射的时间 积为S,与容器底部相距h,此 为t=4h,太阳能的20%转化为水的内能.求： 时封闭气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加 (1)这个热水器一天内最多能使水获得多少 热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到 内能？ T2,已知大气压强为0，重力加速度为g,不计 (2)要让水获得相同多的内能，功率为1500W 活塞与汽缸的摩擦，求： 的热得快需要工作多少小时？ (1)活塞上升的高度； (2)加热过程中气体的内能增加量. —24