第3章 热力学定律 B卷 能力提升卷-【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）

第三章 热力学定律 B卷 能力提升卷 (时间：75分钟 满分：100分) 指 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分， 能约为4×105J.如果每天等效日照时间约为 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 6h,光电池一天产生的电能可供40W的红绿灯 要求的 工作8h.光电池的光电转换效率约为( 1.关于物体的内能，下列说法正确的是 A.4.8% B.9.6% A.热水的内能一定比冷水的大 C.16% D.28.8% B.当温度等于0℃时，分子动能为零 5.如图所示，将一个小玻璃瓶开口向 忠 C,物体加速运动，内能一定增大 下放入密封的塑料矿泉水瓶中，小 D.温度相等的水和冰，它们的分子平均动能相等 玻璃瓶中封闭一段空气.现用手挤 2.夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光 压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到 下暴晒（暴晒过程中内胎容积几乎不变），车胎极 底部：适当减小挤压刊矿泉水瓶的程 易爆裂.关于这一现象有以下描述，其中正确 度，使小玻璃瓶缓慢上浮.若小玻璃瓶上浮过程 中 的是 ( 中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个 A.车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子 数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气( 间斥力急剧增大的结果 A.体积不变，内能不变 B.在爆裂前的过程中，气体温度升高，标志着每 B.体积减小，内能减小 一个气体分子速率都增大了 C.体积增大，对外界做正功 C.在爆裂前的过程中，气体分子的势能增加 D.对外界做正功，并放出热量 数 D.在车胎突然爆裂的短时间内，气体内能藏少 6.如图所示，一导热性能良好的金属汽缸静放在水 3.热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象 平面上，活塞与汽缸壁间的摩擦不计.汽缸内封 所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把 闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不 流散的能量重新收集、重新加以利用.下列关于 计.现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土， 能量耗散的说法中正确的是 ( 环境温度保持不变，在此过程中 A.能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了 黄 B.能量耗散不符合热力学第二定律 ®阳 C,能量耗散过程中能量仍守恒 D.使用清洁的能源可以减少能量耗散 4.如图所示，位于道路中央的移动 A.气体的内能增大 式交通信号灯，采用太阳能供电· B.汽缸内分子的平均动能增大 信号灯的光伏电池板有效采光面 C.单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数 积约0.3m2,晴天时电池板上每 一定增多 平方米每小时接收到的太阳辐射 D.因为外界对气体做了功，所以气体一定吸热 25 7.一定质量的理想气体（分子力不计），体积由V膨 隔板 活 胀到V',如果通过压强不变的过程实现，对外做 气深 真空 功大小为W1,传递热量的值为Q,内能变化为 △U:如果通过温度不变的过程来实现，对外做 A.气体自由扩散过程中，压强减小，内能不变 B.气体自由扩散过程中，对外做功，内能变小，温 功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为 度降低 △U2,则 C.气体被压回到原来的体积时的压强大于卫 A.W1>W2,Q1<Q2,△U1>△U2 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，内 B.W1>W2,Q1>Q2,△U1>△U2 能增大 C.W1<W2,Q1=Q2,△U1>△U2 10.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B, D.W1<W2,Q1>Q2,△U1>△Q2 再变化到状态C,最后回到状态A,其压强p随 体积V变化的图像如图所示，则以下说法中正 二，选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分， 确的是 每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求， 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错 的得0分. 8.列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢 底部安装的空气弹簧可以有效诚振，空气弹簧主 要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。 Vo 2Vo 3W。V 上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘 A.从A·B过程中，气体的内能一直不变 B.从A→B过程中，外界对气体做负功 客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有 C.从B→C过程中，气体向外界放出热量 充分的热交换：剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变 D.从A→B→C~A的整个过程中，气体对外界 化较快，气体与外界来不及热交换.若汽缸内气 做的功为正值 体视为理想气体，在气体压缩的过程中( 三、非选择题：本题共5小题，共54分 A.上下乘客时，气体的内能不变 11.(6分)如图，一定质量的理想气体由状态a沿 B.上下乘客时，气体从外界吸热 abc变化到状态c,吸收了340J的热量，并对外 C.剧烈颠簸时，外界对气体做功 做功120J.则： D.剧烈颠簸时，气体的温度不变 9.如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左 侧充有理想气体，压强为p,隔板右侧与绝热活 塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自由扩散 (1)该气体在此过程中内能增加 至整个汽缸，待气体达到稳定后，级慢推压活塞， (2)若该气体由状态a沿adc变化到状态c时， 将气体压回到原来的体积.假设系统不漏气.下 对外做功40J,则这一过程中气体 (填 列说法正确的是 “吸收”或“放出”) J热量 26 12.(10分)某地有一风力发电机，它的叶片转动时 13.(12分)某孵化设备制造厂出厂了一批鸡蛋孵 可形成半径为R的圆面.某时间内该地区的风 化器，当孵化器内部的温度和相对湿度适合时 速恒定为，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直， 才能孵化出小鸡.一次在检测孵化器内部性能 已知空气的密度为ρ，假设这个风力发电机能将 时，工作人员往孵化器中加入一定质量的某种 此圆面内10%的空气动能转化为电能.求： 气体后密封，然后进行一系列操作使气体依次 (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气 经历A+B→C→A的三个阶段.该过程的p 流的动能： T图象可简化成下图，已知pA=0.8×105Pa, (2)此风力发电机的发电功率。 TA=300K,Vc=0.12m3,Tc=360K.孵化器 中的气体可视为理想气体，求： p/Pa 0 TIK (1)pB的大小： (2)若BC过程中气体对外界做功2000J,则 气体从A·B·C→A的整个过程中是吸热还 是放热？吸收或者放出的热量是多少？ 27 14.(12分)如图所示，绝热 加热丝 15.(14分)如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种 汽缸倒扣放置，质量为 理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持 M的绝热活塞在汽缸 平衡，已知活塞距缸口h=50cm,活塞面积S 内封闭一定质量的理 10cm2,封闭气体的体积为V1=1500cm3,温 想气体，活塞与汽缸间 度为0℃，大气压强pu=1.0×105Pa,物体重 摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽 力G=50N,活塞重力及一切摩擦不计.缓慢升 缸底部连接一U形细管（管内气体的体积忽略 高环境温度，封闭气体吸收了Q=55J的热量， 不计).初始时，封闭气体温度为T,活塞距离汽 使活塞刚好升到缸口，求： 缸底部为h.细管内两侧水银柱存在高度差. 已知水银密度为ρ，大气压强为po,汽缸横截面 积为S,重力加速度为g (1)求U形细管内两侧水银柱的高度差： (2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下 降△，，求此时的温度：此加热过程中，若气体 啊 (1)活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？ 吸收的热量为Q,求气体内能的变化. (2)汽缸内气体对外界做多少功？ (3)气体内能的变化量为多少？ 282.5m^{},每天相当于太阳直射的时间为t一4h,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:Q。-E×S×t-7.5×10*}x2.5×4$ 利用,所以能量耗散是符合热力学第二定律的,故B错 3600]-2.7×1081. 误;D.清洁能源的使用过程中,同样发生能量耗散,不可 己知太阳能的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%0=02 27×108I-54×101 4.C 每天(6h)太阳能电池板吸收的太阳能:W总-0.3m②} (2)已知水的内能为5.4×10J,由能量与功率的关系式 x4×10*J/h·m2×6h-7.2×10J. 交通信号灯的电功率:P.一40W, 1500 -s=3.6×10ts-10h 交通信号灯正常工作8h消耗的电能: 答案:(1)5.4×1071(2)10 W-Pt-40W×8×3600s-1.152X101. 太阳能照明灯利用太阳能的效率:n-W意 15.解析:(1)设温度为T2时活塞与汽缸底部相距h2.因为 Wx100%= 1.152×105 17.152×100×100%-16%,故C正确、ABD错误.故 # 选:C. 活塞上升了:△h-nr-h-T-T1. 5.C 小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变,小 Ti 玻璃瓶缓慢上浮压强减小,根据力V一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一Q十W可知, W-pS·△h-(o+)·s. T2-T1 -一(s十 吸收热量,故C正确ABD错误,故选C. T1 71 6.C A.金属汽缸导热性能良好,由于热交换,汽缸内封闭 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 T2-T1. A=~-W=~-(poS+mg)- 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:(1)T2-T1i (2)0-(poStmg)T-T# 时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多,故B错误,C T T 正确;D.气体等温压缩,内能不变,外界对气体做功,根据热 能力提升卷 B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 1.D A.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0C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 V V 2.D A.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 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,AU0,根据热力学第一定律有:△U.-Q 多数气体分子速率增大,满足统计规律,也有个别气体分 -W 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,△U。一0,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:△U。-Q-W,则得:Q-W. 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:△U.>AU。.QQ。.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.C AC.能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律, 8.AC AB.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 变,根据热力学第一定律可知,气体对外放出热量,故A 正确、B错误;CD.剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较 快,气体与外界来不及热交换,在气体压缩的过程中,外 300 界对气体做正功,气体的内能增加,温度升高,故C正确。 解得:pB-0.96×105Pa D错误.故选:AC. VA0.12 9.ACDAB.抽开隔板时,由于右方是真空,气体做自由扩 数,右方是真空,气体没有对外做功,又没有热传递,则相 解得:VA-0.1m3 据AU一Q十W可知,气体的内能不变, C→A:Wca=pc(Vc-VA)=0.8X10x(0.12-0.1) -1600J T1 =T2 AB过程中气体的体积不变,则WA一0 增大时,压强减小,故A正确,B错误;CD.气体被压缩的 全程:W-WAB+Wc+WcA-1600 J-2000 ]--400] 过程中,外界对气体做功,根据△U一Q十W可知,气体内 由热力学第二定律:AU-W十Q,可知,全程吸热Q-400] 能增大,温度升高、内能增大、气体分子的平均动能增大、 答案:(1)jB的大小为0.96×10{}Pa(2)吸热 400J 14.解析:(1)设封闭气体的压强为力,对活塞分析:poS一pS 10.CD A.从A→B过程,由于无法确定力V图像是否为 十Mg 双曲线,无法确定该过程气体的温度是否发生变化,因 用水银柱表示气体的压强:力一po一pg△h 此无法确定该过程气体内能是否变化,故A错误;B.从 A→B过程中,气体的体积增大,气体对外界做正功,故 (2)加热过程中气体发生等压变化, B错误;C.从B→C过程中,气体的体积减小,外界对气 体做功;从B→C过程中,气体的压强不变,根据V T 解得:T"_hoAho 可知气体的温度降低,内能减小;根据热力学第一定律 ho AU一W十Q,气体向外界放出热量,故C正确;D.从A→ 气体对外做功为:W一pS△h。一(poS-Mg)△h。 B→C→A的整个过程中,气体的体积先增大后减小再不 根据热力学第一定律,则气体内能的变化:AU一Q一W 变,则气体先对外做功,后外界对气体做功,再不做功 所以:AU-Q-(poS-Mg)△h。 气体对外界做功大于外界对气体做功,所以气体对外界 (2)Q-(poS-Mg)Ah 做的功为正值,其总功的大小等于不规则图形的面积 故D正确;故选:CD 15.解析;(1)封闭气体初态:V.-1500cm3,T.-273K 11.解析:(1)根据热力学第一定律八U一W十C 末态:V=1500cm3+50×10cm3=2000cm3 V1 V2 代入数据:AU-(-120)J+340]-220] 即内能增加220] 解得T2-364K (2)气体沿adc与沿abc内能变化量相等AU-W'+Q (2)设封闭气体做等压变化的压强为( 代入数据:220]一(-40)]+Q 活塞受力平衡有:poS一pS十G 解得:Q-260] 汽缸内气体对外界做功W=pSh=(poS-G)h-=(1.0× 即这一过程气体吸收热量260I $05t10×10-4-50)×0.5]-25J 答案:(1)220(2)吸收 260 (3)由热力学第一定律得,汽缸内气体内能的变化量 12.解析:(1)每秒冲击风车车叶的气体体积为:V一SI AU-Q+W -Sn 即:AU-(55-25)]-30] 因此气流的质量:m-oV 故汽缸内的气体内能增加了30) 气流的动能;:Ek-ySo 0nrR}# 答案:(1)364K(2)25J(3)30J (2)每秒风的动能转化的电能为: 第二次月考检测卷 Ee-_Ei-10%x10·R-20-uR 1.C A.布朗运动是固体颗粒的运动,而不是固体颗粒分 子的运动,故A错误;B.随着分子间距的增大,分子引力 和斥力都变小,故B错误;C.附着层内分子间的距离小于 76